開(kāi)放數(shù)據(jù)中心委員會(huì)-電力設(shè)備行業(yè)：“彩虹橋”后備電源系統(tǒng)技術(shù)白皮書

11版權(quán)聲明ODCC（開(kāi)放數(shù)據(jù)中心委員會(huì)）發(fā)布的各項(xiàng)成果，受《著作權(quán)法》保護(hù)，轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用ODCC成果中的文字或者觀點(diǎn)的，應(yīng)注明對(duì)于未經(jīng)著作權(quán)人書面同意而實(shí)施的剽竊、復(fù)制、修改、銷售、改編、匯編和翻譯出版等侵權(quán)行為，ODCC及有關(guān)單位將追究其法律責(zé)任，感謝各單位I編寫組隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)?；l(fā)展，作為數(shù)量最多的電氣設(shè)備，蓄電池故障明顯增多，甚至導(dǎo)致業(yè)務(wù)宕機(jī)。而互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)普遍使用HVDC+市電末端供電架構(gòu)，蓄電池不穩(wěn)定性凸顯，為了保障蓄電池故障時(shí)業(yè)務(wù)能繼續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行，從設(shè)備級(jí)catcher（捕捉）角度出發(fā)，設(shè)計(jì)通過(guò)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)“彩虹橋”后備電源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)冗余電池系統(tǒng)對(duì)后備電源、切換換隔離裝置和快接端口的一整套彩虹橋后備電源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)HVDC開(kāi)路情況下無(wú)縫接入輸出供電；打造HVDC架構(gòu)由于時(shí)間倉(cāng)促，水平所限，錯(cuò)誤和不足之處在所難免，歡迎各“彩虹橋”后備電源系統(tǒng)技術(shù)白皮書 “彩虹橋”后備電源系統(tǒng)技術(shù)白皮書“彩虹橋”后備電源系統(tǒng)技術(shù)白皮書諧波、閃斷等電能質(zhì)量問(wèn)題將直接傳導(dǎo)給負(fù)載，可能引起負(fù)載運(yùn)行不間斷供電電源（UninterruptiblePowerSupply，UPS）：是一種含有儲(chǔ)能裝置（常見(jiàn)的是蓄電池），以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源，它可以解決現(xiàn)有電力的斷電、低電壓、高壓直流（HighVoltageDirectCurrent，HV）：高壓直流供電是指使用高壓直流技術(shù)來(lái)為數(shù)據(jù)中心提供電力的一種二極管：是一種半導(dǎo)體器件，具有單向?qū)щ姷奶匦?。它的主要?shù)據(jù)中心：是指一種擁有設(shè)備（包括但不限于高速互聯(lián)網(wǎng)接入帶寬、高性能局域網(wǎng)絡(luò)、安全可靠的機(jī)房環(huán)境、服務(wù)器、路由設(shè)備11234567892“彩虹橋”后備電源系統(tǒng)技術(shù)白皮書隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模及技術(shù)持續(xù)發(fā)展，末端負(fù)載供電設(shè)備及架構(gòu)也不斷進(jìn)行演進(jìn)優(yōu)化。從最初的UPS供電，不斷向供電效率更高、可靠性更高、結(jié)構(gòu)及控制更簡(jiǎn)單、維護(hù)更簡(jiǎn)單、供電可調(diào)節(jié)性更強(qiáng)、阿里、騰訊、百度等新建的中大型數(shù)據(jù)中心中大量采用更節(jié)能的HVDC方案替代傳統(tǒng)UPS電源，金融、運(yùn)營(yíng)商、政企等領(lǐng)域HVDC方源、中恒電氣等企業(yè)均為行業(yè)主要設(shè)備供應(yīng)商?？紤]到成本因素，市電直供和高壓直流聯(lián)合供電的架構(gòu)占比逐漸提升，因此對(duì)于蓄電隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模化發(fā)展，作為數(shù)量最多的電氣設(shè)備，蓄電池故障明顯增多，甚至導(dǎo)致業(yè)務(wù)宕機(jī)。而互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)普遍使用HVDC+市電末端供電架構(gòu)，蓄電池不穩(wěn)定性凸顯，為了保障蓄電池故障時(shí)3“彩虹橋”后備電源系統(tǒng)技術(shù)白皮書彩虹橋系統(tǒng)硬件構(gòu)成上共有四個(gè)單元，分別為電源控制柜、后（1）電源控制柜：起到供電變換及控制管理功能，主要部件包括整流、穩(wěn)壓和控制等部分。其中，整流部分對(duì)后備電源進(jìn)行充放（2）后備電源：為原有“HVDC+電池“系統(tǒng)提供短時(shí)斷電情況設(shè)計(jì)情況適當(dāng)放寬，不得低于5min首先是轉(zhuǎn)換，電源控制柜輸出電壓通過(guò)該裝置分配至對(duì)應(yīng)的多套HVDC；其次是隔離，電源控制柜與每臺(tái)HVDC用隔離橋臂連接，HVDC4“彩虹橋”后備電源系統(tǒng)技術(shù)白皮書輸出正常情況下隔離橋臂不導(dǎo)通，當(dāng)HVDC輸出故障（輸出電壓低于門檻電壓判定為輸出故障）隔離橋臂瞬間導(dǎo)通，并且隔離功能可以實(shí)現(xiàn)不同橋臂之間隔離，避免出現(xiàn)局部短路或過(guò)流。轉(zhuǎn)換隔離裝置（4）快接端口，實(shí)現(xiàn)彩虹橋與HVDC的快速安裝對(duì)接，對(duì)快接（1）安裝環(huán)境：室內(nèi)（三）技術(shù)參數(shù)5定2定彩虹橋后備電源系統(tǒng)由充電單元、穩(wěn)壓?jiǎn)卧?、電池單元、隔離出（內(nèi)部整流模塊可無(wú)損熱插拔）。直流電匯流至母排后對(duì)彩虹橋電池進(jìn)行浮充，同時(shí)也可以抬高充電電壓使彩虹橋電池由浮充改為），電壓時(shí)（電池開(kāi)路故障或備電容量不足），彩虹橋橋臂導(dǎo)通，彩虹6“彩虹橋”后備電源系統(tǒng)技術(shù)白皮書系統(tǒng)主監(jiān)控可采集、處理交流輸入、直流配電等信息，實(shí)現(xiàn)電池的充放電的管理，控制面板可顯示交流、直流母線電源狀態(tài)、系（1）充電模塊彩虹橋充電設(shè)備應(yīng)配置足夠的整流模塊，保證滿足均浮充條件當(dāng)輸入額定電壓、輸出滿載時(shí)，模塊的輸入功率因數(shù)應(yīng)不小于當(dāng)輸入額定電壓、輸出滿載時(shí)，模塊的輸入電流諧波應(yīng)≤5%，7“彩虹橋”后備電源系統(tǒng)技術(shù)白皮書由于啟動(dòng)引起的輸入沖擊電流應(yīng)不大于額定輸入電壓條件下最（2）電池要求在浮充狀態(tài)下25℃運(yùn)行環(huán)境中設(shè)計(jì)壽命不少于12年。電池廠商應(yīng)提供過(guò)充壽命（20℃~30℃)~、高溫加速浮充壽命、循環(huán)耐久性等蓄電池壽命試驗(yàn)的測(cè)試報(bào)告（包括試驗(yàn)方法、試驗(yàn)地點(diǎn)、環(huán)境條電池（截止電壓需大于DC/DC模塊輸入電壓下限200V），按初始設(shè)電池組數(shù)配置，應(yīng)采用多組并聯(lián)的方式，但并聯(lián)組數(shù)不應(yīng)大于電壓為2.30V到2.4V，此外，均充出發(fā)電流8“彩虹橋”后備電源系統(tǒng)技術(shù)白皮書延時(shí)限制、定期均充時(shí)間、放電轉(zhuǎn)均充容量條件、浮充觸發(fā)電流，蓄電池其余要求應(yīng)能滿足附件《E-6-技術(shù)規(guī)格書-閥控密封鉛酸DC/DC模塊可根據(jù)需求設(shè)定輸入電壓與輸出電壓，輸出功率最大值需達(dá)到240kW，輸出電壓與設(shè)定值偏差不超過(guò)0.5%。DC/DC穩(wěn)壓器輸出電壓即為彩虹橋門檻電壓，當(dāng)HVDC輸出電壓低于門檻電壓時(shí)彩虹橋接管供電，當(dāng)HVDC輸出電壓高于門檻電壓時(shí)HVDC接管供（4）隔離功能二極管、斷路器按照機(jī)房實(shí)際情況配置，符合參數(shù)要求。隔離（5）保護(hù)功能①過(guò)流保護(hù)：彩虹橋可設(shè)置電池過(guò)流保護(hù)閥值，當(dāng)彩虹橋輸出②短路保護(hù)：彩虹橋具備短路保護(hù)功能，彩虹橋系統(tǒng)短路后，），9“彩虹橋”后備電源系統(tǒng)技術(shù)白皮書③橋臂導(dǎo)通限制保護(hù)：彩虹橋可實(shí)現(xiàn)某個(gè)橋臂導(dǎo)通后，通過(guò)脫①過(guò)溫保護(hù)：彩虹橋可開(kāi)啟過(guò)溫保護(hù)，可設(shè)定閾值A(chǔ)與B，當(dāng)②短路保護(hù)：當(dāng)二極管短路時(shí)，彩虹橋可檢測(cè)到反向漏電流，③過(guò)流保護(hù)：彩虹橋可設(shè)置支路過(guò)流保護(hù)閥值，當(dāng)二極管支路（6）監(jiān)控與告警功能彩虹橋主柜應(yīng)能對(duì)整流器輸入輸出電壓、電流、總輸入功率、電量、每組蓄電池電流(充放電狀態(tài))、每個(gè)輸出分路電流以及系統(tǒng)彩虹橋各輸出支路及蓄電池回路應(yīng)設(shè)置過(guò)流保護(hù)告警裝置。當(dāng)出現(xiàn)熔斷器熔斷或斷路器跳閘時(shí)，能發(fā)出聲光告警，聲音告警功能系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)用戶的需要設(shè)置相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)，應(yīng)具備掉電存儲(chǔ)功能：所設(shè)置的運(yùn)行參數(shù)在系統(tǒng)掉電時(shí)不應(yīng)丟失，來(lái)電后應(yīng)自動(dòng)“彩虹橋”后備電源系統(tǒng)技術(shù)白皮書（7）快接插頭彩虹橋系統(tǒng)應(yīng)具備快接線纜，并在電池開(kāi)關(guān)柜斷路器上口預(yù)置快接端口（隔離擴(kuò)展柜處的線纜采用銅鼻子連接）用于連接。按照系統(tǒng)負(fù)載滿載240KW設(shè)計(jì)，正負(fù)極各需4根120方的線纜，對(duì)應(yīng)8“彩虹橋”后備電源系統(tǒng)技術(shù)白皮書測(cè)試目的主要是為了驗(yàn)證產(chǎn)品性能是否滿足使用需求，為投運(yùn)（1）外觀檢查：對(duì)“彩虹橋”后備電池系統(tǒng)各部件工藝質(zhì)量進(jìn)（2）硬件功能測(cè)試：對(duì)主要部件（二極管、DC/DC穩(wěn)壓器、充（3）軟件功能測(cè)試：對(duì)“彩虹橋”后備電池系統(tǒng)的基本保護(hù)功能（過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫、短路保護(hù)）和橋臂數(shù)量導(dǎo)通限制保護(hù)進(jìn)行（4）整體性能測(cè)試：驗(yàn)證一組/兩組蓄電池開(kāi)路、備電不足等（1）示波器（2）萬(wàn)用表（3）鉗形電流表（4）絕緣手套（5）熱成像掃描儀“彩虹橋”后備電源系統(tǒng)技術(shù)白皮書（6）測(cè)試用假負(fù)載（三）硬件功能測(cè)試（1）測(cè)試目的：（2）測(cè)試方法：設(shè)置不同輸出電壓200V、210V、220V，通過(guò)改變輸入電壓，記錄實(shí)際輸出電壓，要求在不同輸入電壓下輸出電壓偏離不應(yīng)超過(guò)（1）測(cè)試目的：（2）測(cè)試方法：“彩虹橋”后備電源系統(tǒng)技術(shù)白皮書（1）測(cè)試目的：（2）測(cè)試方法：電池檢查：電池內(nèi)阻、浮充電壓、均充電壓、電池溫度、電池（1