優(yōu)化供電系統(tǒng)提升供電安全.ppt

1、中國聯(lián)通2011通信電源培訓(xùn),中國聯(lián)通通信電源專業(yè)運維培訓(xùn)基地 中訊郵電咨詢設(shè)計院有限公司/電源與節(jié)能中心,優(yōu)化供電系統(tǒng)提升供電安全,1,主要內(nèi)容,一、通信電源安全能效管理 二、通信供電系統(tǒng)的重要性 三、交流輸入電源系統(tǒng) 四、與通信設(shè)備接口的電源系統(tǒng) 五、電信和數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)現(xiàn)狀 六、電信和數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 七、結(jié)束語,2,一、通信電源安全能效管理,通信電源安全能效管理 的概念 通信供電系統(tǒng)必須能穩(wěn)定、可靠、安全、高效地供電，確保在任何情況下通信設(shè)備不斷電。因此電源設(shè)備的維護(hù)必須及時、可靠，以保障通信系統(tǒng)的供電正常，同時達(dá)到通信電源系統(tǒng)的節(jié)能。也就是說要對通信電源進(jìn)行安全能效管理。

2、 目前，實現(xiàn)通信電源安全能效管理的時尚而有力的方法是采用通信局（站）動力及環(huán)境集中監(jiān)控管理系統(tǒng)（簡稱動力監(jiān)控系統(tǒng)）。通過動力監(jiān)控系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)故障，提示維護(hù)人員采取必要的措施解決問題，提高了維護(hù)質(zhì)量。動力監(jiān)控系統(tǒng)已成為當(dāng)今通信電源維護(hù)的一種必要而且有效的手段。,3,3,一、通信電源安全能效管理,通信供電系統(tǒng)與通信電源安全能效管理的關(guān)系 通信電源供電系統(tǒng)是保證電信和數(shù)據(jù)中心正常運行的最關(guān)鍵因素，是通 信電源安全能效管理不可忽視的重要方面。雖然動力安全能效管理是屬于運 維的范疇，安全能效管理所涉及的是電信和數(shù)據(jù)中心的具體的動力設(shè)備的維 護(hù)，但與供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是密切相關(guān)的。 先進(jìn)的供電系統(tǒng)，穩(wěn)定可

3、靠的供電系統(tǒng)（包括高可靠性的電源設(shè)備和元部件）有利于電源安全能效管理，使安全能效管理可以達(dá)到事半功倍效果。 如果采用的供電系統(tǒng)存在問題，比如說是落后的供電系統(tǒng)或者未達(dá)到最佳狀態(tài)，或者電源設(shè)備存在質(zhì)量問題，電源安全能效管理的結(jié)果必然是事倍功半。 因此，了解供電系統(tǒng)設(shè)計，優(yōu)化通信電源供電系統(tǒng)，對于通信電源的維護(hù)和安全能效管理是非常必要的，而且是非常重要的。 優(yōu)化供電系統(tǒng)有利于通信電源安全能效管理，可以使通信電源安全能效管理達(dá)到事半功倍的效果。優(yōu)化供電系統(tǒng)的內(nèi)容包括從局站交流輸入電源到與通信設(shè)備接口的電源設(shè)備的整個供電系統(tǒng)。,4,二、通信供電系統(tǒng)的重要性,1 組成 1）數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)包括局站交流輸

4、入電源系統(tǒng)（高低壓供電系統(tǒng)）和與通信設(shè)備接口的通信電源系統(tǒng)（ 380/220V AC UPS）。 2）電信中心供電系統(tǒng)包括局站交流輸入電源系統(tǒng)（高低壓供電系統(tǒng)）和與通信設(shè)備接口的通信電源系統(tǒng)（-48V DC 電源）。 3）電信和數(shù)據(jù)中心的交流輸入電源必須由主用電源和備用電源組成。主用電源一般是兩路或一路市電電源，備用電源是自備柴油發(fā)電機(jī)組或燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組。 4）電信和數(shù)據(jù)中心的交流輸入電源由專用變電站（高壓配電柜、變 壓器、低壓配電屏）、市電/發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)換屏、交流配電屏以及 備用發(fā)電機(jī)組組成,可以保證輸入能源的不斷；可以直接保證建 筑負(fù)荷供電。 但其電能質(zhì)量尚不能滿足電信和數(shù)據(jù)通信負(fù)荷的 要

5、求，不能直接為電信和數(shù)據(jù)通信負(fù)荷供電，還需在交流輸入電 源和通信設(shè)備之間配置 UPS 電源或高頻開關(guān)電源。,5,二、通信供電系統(tǒng)的重要性,2 原理 1） 在正常情況下，UPS從交流輸入電源系統(tǒng)取得電源，經(jīng)過適當(dāng)?shù)淖儞Q和調(diào)節(jié)，為數(shù)據(jù)通信設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的電源；高頻開關(guān)電源將交流輸入電源變換為-48V直流電源供給電信設(shè)備。 2) 交流輸入電源故障時時， 48V直流電源系統(tǒng)的蓄電池直接為電信設(shè)備供電；數(shù)據(jù)設(shè)備由UPS 內(nèi)部的短時間備用（蓄電池）供電。 3) 當(dāng)市電長時間故障時，局站內(nèi)的長時間備用電源（自備發(fā)電機(jī)組）啟動供電。從而保證不間斷地為數(shù)據(jù)通信設(shè)備供電。 圖1 是數(shù)據(jù)中心典型的供電系統(tǒng)方框圖。

6、整個供電系統(tǒng)分為交流輸入電源系統(tǒng)和UPS 供電系統(tǒng)兩部分。,6,二、通信供電系統(tǒng)的重要性,圖1 數(shù)據(jù)中心典型供電系統(tǒng),7,二、通信供電系統(tǒng)的重要性,要求 電信和數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)必須能穩(wěn)定、可靠、安全地供電，確保在任 何情況下通信設(shè)備的不間斷供電。 1） 電信和數(shù)據(jù)中心對供電電源的要求主要有供電安全、供電的高可用性、 供電的高效率。 2） 為了達(dá)到這些要求，供電系統(tǒng)的設(shè)計是關(guān)鍵。整個供電系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)都不能忽略。從交流輸入電源系統(tǒng)（市電的引入、變電配電、備用發(fā)電機(jī)組）到與通信設(shè)備接口的 UPS 和高頻開關(guān)電源設(shè)備,都要精心設(shè)計。其中最重要的是要解決好與通信設(shè)備接口的 UPS 和高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的

7、設(shè)計。但是，交流輸入電源系統(tǒng)故障會引起大規(guī)模更嚴(yán)重的問題。不容忽視。 3） 現(xiàn)有的電信和數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)可能未達(dá)到最佳，或存在著各種問題，應(yīng)根據(jù)設(shè)計規(guī)范的要求，及時進(jìn)行優(yōu)化改造。,8,8,二、通信供電系統(tǒng)的重要性,電源系統(tǒng)故障實例 交流輸入電源系統(tǒng)中的市電電源是局站的輸入能源，發(fā)電機(jī)組是局站 的交流備用電源，這是保證通信設(shè)備正常供電的基礎(chǔ)；與通信設(shè)備接口的 直流電源和UPS 電源是保證通信設(shè)備供電指標(biāo)要求的，其中的蓄電池是短 時間備用電源，是保護(hù)通信設(shè)備正常供電的最后一道防線。 在實際運行中發(fā)生的嚴(yán)重故障，往往是先發(fā)生交流供電的故障，然后 由直流電源或UPS電源中的蓄電池，在蓄電池供

8、電期間蓄電池又發(fā)生故障， 造成通信設(shè)備供電中斷。 也有交流供電系統(tǒng)正常，直流電源系統(tǒng)或UPS系統(tǒng)故障的情況，導(dǎo)致 蓄電池放電，保護(hù)通信設(shè)備。在蓄電池供電期間蓄電池又發(fā)生故障，造成 通信設(shè)備供電中斷。 下面介紹近期(2011年上半年)發(fā)生的電源系統(tǒng)故障。應(yīng)該從這些故障 案例中吸取教訓(xùn)。體會到通信電源安全能效管理的極端重要性。,9,9,9,二、通信供電系統(tǒng)的重要性,電源系統(tǒng)故障實例 下面介紹近期發(fā)生的電源系統(tǒng)故障。 故障實例1 2011年5月1日10時30分至11時09分、11時22分至11時26分，安徽省分公司合肥輕工商城長途機(jī)房開關(guān)電源出現(xiàn)高溫停機(jī)保護(hù)，蓄電池放虧。造成三套長途波分設(shè)備掉電，固

9、話省際長途來去話中斷，省際省內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)中繼電路大面積中斷，互聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量劣化，影響部分省際省內(nèi)集團(tuán)客戶電路。 此次故障的主要原因是動力維護(hù)人員和機(jī)房值班人員未能對多次發(fā)生的動力系統(tǒng)告警引起充分重視并及時處理，導(dǎo)致開關(guān)電源停機(jī)，蓄電池放虧后負(fù)載設(shè)備掉電 。 環(huán)境溫度升高的原因： 2001年投入使用（大金、5P） 2011年3月7日進(jìn)行了巡檢。 2011年4月30日9：00動環(huán)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)環(huán)境高溫告警，發(fā)現(xiàn)空調(diào)設(shè)備停機(jī)， 維修后恢復(fù)運行。 5月1日 10:30斷電故障發(fā)生時，空調(diào)設(shè)備停機(jī)，機(jī)房環(huán)境溫度42.5。 (開關(guān)電源設(shè)備工作環(huán)境溫度要求：-5 -40 ）,10,10,10,10,二、通信供電系統(tǒng)的重要

10、性,電源系統(tǒng)故障實例 （2）故障實例2 2011年5月5日13時45分，上海市分公司漕河涇長途機(jī)房所在地區(qū)電網(wǎng)故障供電瞬斷，部分蓄電池未能正常放電，造成三個廠家長途傳輸設(shè)備掉電4分鐘，影響部分語音中繼及專線業(yè)務(wù)10分鐘。此次故障的主要原因是蓄電池超期服役，個別蓄電池單體內(nèi)部老化嚴(yán)重，導(dǎo)致蓄電池組短時間放電終止。 蓄電池組2002年2月投入使用，1000AH2組，系統(tǒng)負(fù)荷為550A。 2010年3月9日和3月10日進(jìn)行過電池容量測試，結(jié)果分別為87.16%和87.50% . 解剖發(fā)現(xiàn)：負(fù)極匯流排、極柱氧化嚴(yán)重、部分?jǐn)嗔?、以及極板筋條部分氧化嚴(yán)重有斷裂現(xiàn)象。電池內(nèi)部嚴(yán)重干涸、失水。,11,二、通信

11、供電系統(tǒng)的重要性,故障單體蓄電池解剖,12,4 電源系統(tǒng)故障實例 (3)故障實例3 2011年3月7日15：20分，貴陽中南樞紐機(jī)房市電停電，值班人員將市電輸入進(jìn)行倒換，設(shè)備供電恢復(fù)正常。操作過程中發(fā)現(xiàn)：中南5樓一干傳輸設(shè)備（漢城西環(huán)SDH2.5G/L-1、漢城西環(huán)SDH2.5G/L-3）出現(xiàn)瞬間掉電，歷時1分鐘。 經(jīng)查為停電后轉(zhuǎn)蓄電池供電，輸出電壓快速下降造成部分設(shè)備瞬斷 。 蓄電池：2000AH 2組，2000年投入使用，2011年2月底深度放電測試，指標(biāo)基本正常。2011年3月7日8：30分發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)單體裂紋漏液，決定更換。在拆掉一組電池，準(zhǔn)備更換過程中，市電停電，另一組蓄電池不能正常供電

12、。 采用兩路市電供電時，高壓系統(tǒng)的兩路進(jìn)線宜設(shè)置備用市電電源自動投入裝置，同時還應(yīng)具備手動操作功能,二、通信供電系統(tǒng)的重要性,13,4 電源系統(tǒng)故障實例 （4）故障實例4 河北張家口沙城中繼站（無人值守） 2011年4月16日12:31京太西沙城中繼站干線傳輸SDH保護(hù)倒換，波分設(shè)備正常，原因不明。12:48分到現(xiàn)場后，發(fā)現(xiàn)干線傳輸設(shè)備所用的直流供電系統(tǒng)開關(guān)整流模塊不工作，電池電壓44V, 造成干線傳輸SDH設(shè)備掉電，京太西SDH2.5G/L-1、京石太SDH2.5G/L-1兩系統(tǒng)保護(hù)倒換。 本次故障確定為市電異常引起。 4月12日，監(jiān)控中心發(fā)現(xiàn)此套監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)故障，經(jīng)檢查是由于電腦主板故障，

13、隨通知廠家維修，但此電腦于2003年投入使用，型號老舊，配件購買困難，沒能及時恢復(fù)。致使該站停電后未能及時發(fā)現(xiàn)。,二、通信供電系統(tǒng)的重要性,14,4 電源系統(tǒng)故障實例 （4）故障實例4 3月11日下午17：06點，廣西南寧市大塘干線中繼站機(jī)房兩套華為1600G波分設(shè)備宕機(jī)。17：45分到達(dá)站點，經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，市電中斷，開關(guān)電源停機(jī)，蓄電池組放電終止，造成兩套華為波分設(shè)備掉電，造成干線系統(tǒng)故障。啟動發(fā)電機(jī)組，于19：00恢復(fù)供電，設(shè)備恢復(fù)正常。 市電中斷的原因主要是因老鼠造成高壓短路造成，沒有及時安裝動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，導(dǎo)致外市電停電無法進(jìn)行監(jiān)控 。,二、通信供電系統(tǒng)的重要性,15,4 電源系統(tǒng)故障

14、實例 （4）故障實例4 廣東云浮華僑新村一干中繼站（無人值守 ） 2011年5月7日15:34分，云浮監(jiān)控室監(jiān)控發(fā)現(xiàn)華僑新村一干機(jī)房斷電，導(dǎo)致廣云湛WDM16/L(二干西環(huán)阿爾卡特波分)及廣州南寧WDM40/L-1(WF8)華僑新村節(jié)點脫網(wǎng) 。15:53 現(xiàn)場查看發(fā)現(xiàn)直流配電柜熔絲已斷，更換熔絲后，16:01 業(yè)務(wù)已恢復(fù)正常 。 本次故障是由于5月7日云城地區(qū)發(fā)生強(qiáng)雷暴天氣時，華僑新村機(jī)房受感應(yīng)雷擊影響，導(dǎo)致一50A電源模塊、2個20A直流配電柜熔絲，第一級防雷器（標(biāo)稱通流量40KA）受雷擊影響損壞 。 原因：標(biāo)稱通流量40KA設(shè)計容量不合理，更換60KA,二、通信供電系統(tǒng)的重要性,16,16

15、,4 電源系統(tǒng)故障實例 （5）天災(zāi)引起的故障-貴州銅仁麗景名苑小區(qū)“接入網(wǎng)機(jī)房”爆炸事故 1）概況： 2011年 7月23 早4:50 接入網(wǎng)機(jī)房發(fā)生爆炸。機(jī)房內(nèi)各設(shè)備不同程度被炸毀。整棟樓185家住戶房間不同程度的受損，幾乎所有的玻璃窗的玻璃全部震碎脫落。機(jī)房位于該棟樓的一樓的一間門面房，卷簾門被震到街道對面的人行道上。當(dāng)場死亡3人。重傷9人。 2）事故定性 事故當(dāng)天當(dāng)?shù)毓膊块T和安監(jiān)部門即到現(xiàn)場，銅仁聯(lián)通配合調(diào)查，初步排除炸藥爆炸和人為破壞引起的爆炸。聯(lián)通總部和我院是7月24-25日到達(dá)銅仁配合調(diào)查。 因現(xiàn)場測出有硫化氫，也有氫氣，此次爆炸的原因定為沼氣和氫氣引起的爆炸。沼氣的來源是由于事

16、故前幾日連續(xù)暴雨，致使電纜溝積水，電纜溝內(nèi)沼氣被擠壓到機(jī)房，當(dāng)達(dá)到一定濃度時，火源引起爆炸。 但因檢測出氫氣，有可能是蓄電池放出的。但經(jīng)專業(yè) 討論和分析，應(yīng)該排除了蓄電池釋放氫氣引起爆炸可能性 （見以下初步論證）。,二、通信供電系統(tǒng)的重要性,17,17,17,4 電源系統(tǒng)故障實例 （5）天災(zāi)引起的故障-貴州銅仁麗景名苑小區(qū)“接入網(wǎng)機(jī)房”爆炸事故 3）關(guān)于排除蓄電池釋放出大量氫氣引起爆炸的分析和證據(jù)論證 正常情況下，VRLA 蓄電池不會產(chǎn)生氫氣，VRLA蓄電池密封反應(yīng)效率,標(biāo)準(zhǔn)要求不低于95%, 在實際檢測中,幾乎檢測不到有氣體。 在非常情況下，蓄電池會放出氫氣： A ) 蓄電池的充電電壓過高（

17、大于2.4VPC）； 如果蓄電池的浮充電壓過高（大于2.4VPC），將會使蓄電池處于過充電狀態(tài)。蓄電池長時間過充電將會引起過大的充電電流、板柵的腐蝕、氣體的產(chǎn)生和電解液的干枯。這將造成了蓄電池早期老化和容量的損失。 長時間的嚴(yán)重過充電可能導(dǎo)致熱失控，這種情況也必須更換蓄電池系統(tǒng)。,二、通信供電系統(tǒng)的重要性,18,18,18,18,4 電源系統(tǒng)故障實例 （5）天災(zāi)引起的故障-貴州銅仁麗景名苑小區(qū)“接入網(wǎng)機(jī)房”爆炸事故 在非常情況下，蓄電池會放出氫氣： A) 蓄電池的充電電壓過高（大于2.4VPC）； 蓄電池的環(huán)境溫度過高（大于40），浮充充電電流過大。 VRLA 蓄電池的性能、壽命和廠家推薦的充

18、電電壓等都是按77（25）設(shè)計的。例如，GEL 和AGM VRLA 蓄電池（電解液比重為1.280-1.300）在77（25）的典型的浮充電壓為2.25V/只。但是，VRLA 蓄電池的工作并不能永遠(yuǎn)保持在這個溫度上。因而導(dǎo)致早期壽命終止的嚴(yán)重問題。 工作溫度對VRLA 蓄電池的壽命和性能會產(chǎn)生很大的影響。在不同溫度時的浮充電流。在恒定浮充電壓下浮充的VRLA蓄電池所接受的浮充電流隨著溫度的會增加。浮充電流的增大,使板柵的腐蝕率和氣體產(chǎn)生率大大增加，因而降低了蓄電池的壽命。,二、通信供電系統(tǒng)的重要性,19,19,19,19,19,19,4 電源系統(tǒng)故障實例 （5）天災(zāi)引起的故障-貴州銅仁麗景名苑

19、小區(qū)“接入網(wǎng)機(jī)房”爆炸事故 在非常情況下，蓄電池會放出氫氣： A) 蓄電池的充電電壓過高（大于2.4VPC）； 蓄電池的環(huán)境溫度過高（大于40），浮充充電電流過大。 C) 以上兩種情況大的排除 經(jīng)初步了解，這兩種情況均不存在。因為機(jī)房有空調(diào)，環(huán)境溫度不會升高，事故前天，維護(hù)人員上站巡視未發(fā)現(xiàn)異常。 如果開關(guān)電壓故障，輸出電壓失控，有可能使蓄電池浮充電壓升高，然而，如果開關(guān)電壓輸出電壓大于2.4VPC，通信設(shè)備已經(jīng)不能正常工作，必然有告警，中斷通信。但這種并未發(fā)生。這需要查閱網(wǎng)管得到證實。,二、通信供電系統(tǒng)的重要性,20,20,20,20,20,20,20,4 電源系統(tǒng)故障實例 （5）天災(zāi)引起的

20、故障-貴州銅仁麗景名苑小區(qū)“接入網(wǎng)機(jī)房”爆炸事故 在非常情況下，蓄電池會放出氫氣： A) 蓄電池的充電電壓過高（大于2.4VPC）； 蓄電池的環(huán)境溫度過高（大于40），浮充充電電流過大。 以上兩種情況大的排除 D) 對爆炸事故后的蓄電池的外觀和測試 該機(jī)房內(nèi)電源設(shè)備由組合開關(guān)電源一臺，500Ah 蓄電池一組。爆炸事故后開關(guān)電源設(shè)備已損壞，但蓄電池的外觀完好，無變形和損壞，經(jīng)測量開路電壓仍在正常范圍內(nèi)。估計仍可以使用。,二、通信供電系統(tǒng)的重要性,21,21,21,21,21,21,21,21,4 電源系統(tǒng)故障實例 （5）天災(zāi)引起的故障-貴州銅仁麗景名苑小區(qū)“接入網(wǎng)機(jī)房”爆炸事故 D) 對爆炸事故

21、后的蓄電池的測試 開路電壓（PCV）在2.16-2.18VPC。處于正常的范圍。 VRLA單體蓄電池的開路電壓（OCV）與電解液比重有關(guān)。OCV約等于電解液比重加上0.84。例如，電解液比重為1.300的AGM VRLA蓄電池滿充電時的OCV約為2.14VDC(1.300+0.84)。電解液比重為1.280的GEL VRLA蓄電池在滿充電時的OCV約為2.12VDC(1.280+0.84)。 在VRLA蓄電池保存的過程中，由于自放電，電解液中的硫酸的消耗和在極板上形成硫酸鉛，電解液的比重逐漸下降。與此同時，OCV也逐漸下降。因此，OCV可以表示蓄電池的充電狀態(tài)。 同樣，如果電解液中的水分損失，

22、電解液的比重會升高，蓄電池的開路電壓會升高。由此可知，如果蓄電池放出大量的氫氣，必然會使電解液大量失水，導(dǎo)致電解液的比重升高，和開路電壓的升高。從實測的開路電壓的數(shù)據(jù)可見，開路電壓的是正常的，由此可以推斷蓄電池沒有放出大量氫氣。,二、通信供電系統(tǒng)的重要性,22,三、交流輸入電源系統(tǒng),1 外市電的引入 電信和數(shù)據(jù)中心所需要的能源是從市電引入的交流電源得到的，市電作為主用電源。根據(jù)通信局（站）所在地區(qū)的市電供電條件、線路引入方式及運行狀態(tài)，YD/T5040-2005通信電源設(shè)計規(guī)范將市電分為四類。 電信和數(shù)據(jù)中心應(yīng)引入一類市電，即從兩個可靠的獨立電源各自引入一路供電線。該兩路電源不應(yīng)同時出現(xiàn)檢修停

23、電，平均每月停電次數(shù)不應(yīng)大于1次，平均每次故障時間不應(yīng)大約0.5h。兩路供電線宜配置備用市電自動投入裝置。 當(dāng)引入一類市電有困難時，也可引入二類市電，二類市電供電應(yīng)符合下列條件之一的要求： （1）由兩個以上獨立電源構(gòu)成穩(wěn)定可靠的環(huán)形網(wǎng)上引入一路供電線。 （2）由一個穩(wěn)定可靠的獨立電源或從穩(wěn)定可靠的輸電線上引入一路供電線。 二類市電供電允許有計劃檢修停電，平均每月停電次數(shù)不應(yīng)大于3.5次，平均每次故障時間不應(yīng)大于6h。,23,三、交流輸入電源系統(tǒng),2 備用發(fā)電機(jī)組的配置 1）引入1類市電時，配置1臺備用發(fā)電機(jī)組。 配置1臺備用發(fā)電機(jī)組含義是指配置可以滿足全部負(fù)荷的無冗余發(fā) 電機(jī)組總?cè)萘?，如發(fā)電機(jī)

24、組單機(jī)容量不夠，可能是多臺機(jī)組。 2） 引入2類市電時，配置2臺備用發(fā)電機(jī)組。 配置2臺備用發(fā)電機(jī)組含義是指配置可以滿足全部負(fù)荷的有冗余的 發(fā)電機(jī)組的總?cè)萘俊?3） 電信和數(shù)據(jù)中心應(yīng)配置自動化發(fā)電機(jī)組。 4）備用發(fā)電機(jī)組容量 備用發(fā)電機(jī)組容量按近期負(fù)荷并考慮一定發(fā)展配置，有諧波電 流時，應(yīng)適加大容量，當(dāng)THDI大于10%，備用發(fā)電機(jī)組可按負(fù)荷額定 容量的1.5-2倍計算。燃油儲備應(yīng)按機(jī)組滿載運行8h考慮。 5）與市電電壓之間的轉(zhuǎn)換 市電和備用發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)換宜采用4極ATS,必須有電氣和機(jī)械聯(lián)鎖。 6）移動發(fā)電機(jī)組 移動基站，電信和數(shù)據(jù)中心都應(yīng)根據(jù)需要配置一定數(shù)量的移動發(fā)電機(jī) 組。,24,三、交

25、流輸入電源系統(tǒng),3 高壓配電系統(tǒng) （1）兩路市電主備用供電運行方式 當(dāng)兩路市電供電，一主一備運行時，主備用電源的切換有如下3種方式： 1）當(dāng)主用市電電源停電時，備用市電電源自投；當(dāng)主用市電電源恢復(fù)時， 主用電源自復(fù)（同時兼有手動操作功能）。 2）當(dāng)主用市電停電時，備用市電電源自投；當(dāng)主用市電恢復(fù)時，手動切 除備用市電電源，主用電源再投入運行。 3）當(dāng)主用市電停電時，備用市電電源手動合閘；當(dāng)主用市電恢復(fù)時，手 動切除備用電源，主用電源再投入運行。,25,三、交流輸入電源系統(tǒng),高壓配電系統(tǒng) （2）兩路市電分段供電運行方式 當(dāng)兩路市電分段供電，正常時同時運行時，高壓供電系統(tǒng)有如下2種運行方式： 1）

26、高壓不設(shè)母聯(lián)開關(guān)，在兩路市電供電的變壓器低壓側(cè)之間設(shè)母聯(lián)開關(guān)。當(dāng)其中一路市電停電時，母聯(lián)開關(guān)合閘，由另一路市電保證重要負(fù)荷的供電。 當(dāng)?shù)蛪耗妇€分段開關(guān)采用自動投切方式時，可以“自投自復(fù)”或“自投手復(fù)”。低壓母聯(lián)斷路器自投時應(yīng)有一定的延時，當(dāng)電源主斷路器因過載或短路故障分閘時，母聯(lián)斷路器不得自動合閘。電源主斷路器與母聯(lián)斷路器之間應(yīng)有電氣聯(lián)鎖。 2）在高壓系統(tǒng)的兩路市電間設(shè)置母聯(lián)開關(guān)，當(dāng)其中一路市電停電時，母聯(lián)開關(guān)需采用手動合閘（首先要判斷低壓側(cè)總負(fù)荷的情況），由另一路市電保證重要負(fù)荷的用電。如果設(shè)計為備用市電自投，則兩路市電進(jìn)線開關(guān)，母聯(lián)開關(guān)這三個開關(guān)之間應(yīng)聯(lián)鎖，即三個開關(guān)只能閉合兩個。,26,

27、三、交流輸入電源系統(tǒng),(3) 變配電設(shè)備的選擇 1）高壓配電設(shè)備的選擇 應(yīng)立足于國內(nèi)產(chǎn)品（國產(chǎn)或合資），要求技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠、運行安全、便于維護(hù)、體積小，一般選用固定式、中置式等柜型，高壓柜的防護(hù)等級不低于IP4X。 2）變壓器選擇 變壓器在室內(nèi)安裝時應(yīng)選擇干式變壓器，優(yōu)先選用節(jié)能變壓器。適合通信局（站）的變壓器接線組別為 Dyn11型。其優(yōu)點是，限制三次諧波，降低零序阻抗，即增大了相零單相短路電流，對提高單相短路電流動作斷路器的靈敏度有 較大的作用。變壓器接線組主要有： (A) Yyn0, (B) Dyn11, (C) Dy11, (D) YNd11 變壓器的容量按近期負(fù)荷并考慮一定發(fā)展負(fù)

28、荷配置，實際運行負(fù)荷一般不宜超過其額定容量的80%。如負(fù)荷電流諧波含量大于10%，變壓器應(yīng)適當(dāng)降容使用。,27,三、交流輸入電源系統(tǒng),低壓交流供電系統(tǒng) （1）設(shè)計原則 1) 首先應(yīng)保證設(shè)備的供電質(zhì)量及供電的可靠性。包括電壓偏差（低壓-15%，+10%；高壓-7%，+7%）、頻率偏差（2Hz)。 2) 低壓配電系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)工程總負(fù)荷容量、設(shè)備的用電性質(zhì)及饋電分路要求綜合考慮確定。 3) 系統(tǒng)接線應(yīng)力求簡單、靈活、操作安全、維護(hù)方便。 4) 系統(tǒng)及機(jī)房的設(shè)計應(yīng)兼顧遠(yuǎn)期的發(fā)展。 5）低壓接地系統(tǒng)采用TN-S 系統(tǒng)。 （2）兩路市電電源之間的切換 兩路市電低壓電源之間 的切換可以采用手動或自動方式。 當(dāng)

29、低壓母線分段開關(guān)采用自動投切方式時，可以“自投自復(fù)”或“自投手復(fù)”。低壓母聯(lián)斷路器自投時應(yīng)有一定的延時，當(dāng)電源主斷路器因過載或短路故障分閘時，母聯(lián)斷路器不得自動合閘。電源主斷路器與母聯(lián)斷路器之間應(yīng)有電氣聯(lián)鎖。,28,三、交流輸入電源系統(tǒng),低壓交流供電系統(tǒng)設(shè)計 （3) 市電供電電源與備用發(fā)電機(jī)組電源的切換的要求 1）應(yīng)具備機(jī)械和電氣聯(lián)鎖功能，以確保設(shè)備、供電及人身安全。 2）小型數(shù)據(jù)中心可考慮直接在油機(jī)室內(nèi)或電力機(jī)房內(nèi)切換。 3）大型數(shù)據(jù)中心應(yīng)選擇在低壓配電室內(nèi)進(jìn)行切換。 （4）低壓配電系統(tǒng)應(yīng)預(yù)留移動發(fā)電機(jī)組的接口。 （5）低壓系統(tǒng)至-48V和UPS 系統(tǒng)交流輸入端的供電線應(yīng)采用雙回路。 (6)

30、低壓配電設(shè)備的選擇 低壓配電設(shè)備的選擇，除低壓配電屏的結(jié)構(gòu)形式（固定安裝或抽出式）外，最關(guān)鍵的是低壓電器元件的選擇。應(yīng)選用技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠的產(chǎn)品。工程中常用的低壓電器有：空氣斷路器、塑殼斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器、交流接觸器、中間繼電器等。,29,三、交流輸入電源系統(tǒng),現(xiàn)有在用交流輸入電源系統(tǒng)優(yōu)化問題 據(jù)調(diào)查了解，現(xiàn)正在運行的有些通信局站（包括電信和數(shù)據(jù)中心） 的高低壓供電系統(tǒng)，存在著一定的問題，是供電安全的極大的隱患，急 需改造優(yōu)化。下面是一些實例。 （1）市電電源配置不規(guī)范問題 1）表面上是兩路市電，但兩路市電來自同一個變電所或開閉所，俗稱 “假兩路”市電。 2）表面上

31、是兩路市電，但兩路市電的容量不相等，當(dāng)主用市電停電時， 備用市電容量不能滿足全部保證負(fù)荷用電。 3） 兩路市電電纜同溝直埋，有可能因其他單位工程施工挖斷電纜，造 成2路市電同時長時間停電。,30,三、交流輸入電源系統(tǒng),5 關(guān)注現(xiàn)有交流輸入電源系統(tǒng)優(yōu)化問題 （2）油機(jī)的容量不足問題 1） 初期滿足要求，負(fù)荷增長后容量不足 通信局站（電信和數(shù)據(jù)中心）在建設(shè)的初期，發(fā)電機(jī)組容量一般都滿足要求，但隨著負(fù)荷的日益增大，建設(shè)單位和設(shè)計單位忽略了發(fā)電機(jī)組的擴(kuò)容，有些設(shè)計單位忽略了蓄電池均充負(fù)荷的計算，導(dǎo)致油機(jī)容量無法滿足停電后保證負(fù)荷的需求，也就是保證負(fù)荷的最大值比發(fā)電機(jī)組的容量大了。 2）,31,三、交流

32、輸入電源系統(tǒng),5 關(guān)注現(xiàn)有交流輸入電源系統(tǒng)優(yōu)化問題 （2）油機(jī)的容量不足問題 2）表面上 滿足要求，實際容量不足 發(fā)電機(jī)組的容量表面上滿足通信 局站的保證負(fù)荷的需求，但實際上當(dāng)市電停電時，發(fā)電機(jī)組根本無法帶保證負(fù)荷供電。 這種隱性不足的問題容易被維護(hù)人員忽視，直到出現(xiàn)停電故障時才被發(fā)現(xiàn)，往往為時已晚。其原因通常有： a) 油機(jī)房的進(jìn)風(fēng)口面積不足，導(dǎo)致進(jìn)風(fēng)量只能滿足一臺機(jī)組需要，直 接影響機(jī)組的帶載能力。 因負(fù)載諧波電流過大，油機(jī)供電時直接導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組的故障。所以新 的設(shè)計規(guī)范YD/T 5040-2005已要求配電系統(tǒng)總諧波電流含量超過10% 時 必須進(jìn)行諧波治理。 c) 儲油量不足，不能支持

33、油機(jī)較長時間運行。 d) 海拔、環(huán)境溫度的影響 。設(shè)計時考慮不周。,5 關(guān)注現(xiàn)有交流輸入電源系統(tǒng)優(yōu)化問題 （3）諧波污染問題 大量非線性負(fù)載導(dǎo)致配電系統(tǒng)中存在諧波電流。諧波電流導(dǎo)致供電系統(tǒng)電壓和電流畸變率高、功率因素降低，線路損耗增加，電纜和設(shè)備發(fā)熱嚴(yán)重等現(xiàn)象，使設(shè)備安全運行得不到保證。 治理方法：配置專用的有源濾波器，將諧波電流控制在5%以內(nèi)，使諧波影響范圍降到最小，消除由于諧波而存在的安全隱患。提升變壓器、柴油發(fā)電機(jī)組可用容量， （4）無功補(bǔ)償問題 低壓無功補(bǔ)償電容器回路中應(yīng)串聯(lián)適當(dāng)（一般6%）參數(shù)的電抗器，以防止諧振發(fā)生。這是因為供電系統(tǒng)中諧波電流的存在時，在某些情況下，可能會引 起系統(tǒng)

34、諧振，諧振發(fā)生時，產(chǎn)生過電流和過電壓，易燒毀接觸器、電容器。,18,三、交流輸入電源系統(tǒng),33,關(guān)注現(xiàn)有交流輸入電源系統(tǒng)優(yōu)化問題 （5） 配電系統(tǒng)保護(hù)裝置選擇性動作的問題 發(fā)生短路故障時，下級開關(guān)未跳閘，而上級開關(guān)跳閘。這往往與設(shè)計 和安裝調(diào)測整定值錯誤有關(guān)。 (6) 供電線路瓶頸問題 1) 后期設(shè)計未考慮前期引入電纜截面的大小，出現(xiàn)電纜截面不夠。 2) 在輸出垂直母線分支系統(tǒng)擴(kuò)容負(fù)荷時未進(jìn)行母線的核算。 3) 在擴(kuò)容變壓器時易忽略高壓柜屏頂母線容量的核算。 4) 擴(kuò)容時易忽略對前級開關(guān)容量的核對。 5) 交流電纜穿鋼管過墻的問題 ： 交流電纜（A、B、C、N）分別穿鋼管過墻，在鋼管中產(chǎn)生渦流

35、發(fā)熱， 電纜絕緣老化，發(fā)熱嚴(yán)重，載流量下降 。,33,33,三、交流輸入電源系統(tǒng),34,34,5 關(guān)注現(xiàn)有交流輸入電源系統(tǒng)優(yōu)化問題 （6） 其他 走線：高低壓、交直流、電源線與信號線 交叉、共用走線 路由的情況大量存在； 變壓器：有載調(diào)壓裝置的選擇，冷卻風(fēng)扇的配置，多臺變壓 器之間的聯(lián)絡(luò)；,34,34,三、交流輸入電源系統(tǒng),35,四、與通信設(shè)備接口的電源系統(tǒng),-48VDC 直流電源系統(tǒng) 交換局內(nèi)直流供電設(shè)備主要有高頻開關(guān)電源整流器和與之配套的交 流配電屏、直流配電屏，蓄電池組以及直流直流變換器等。 移動基站或光纜、微波中繼等通信站由于直流負(fù)荷通常較小，故多 采用集交流配電、開關(guān)整流器和直流配電

36、于一體的組合式開關(guān)電源。 （1） 直流供電系統(tǒng)設(shè)備配置原則 直流供電系統(tǒng)的設(shè)備配置和導(dǎo)線應(yīng)根據(jù)通信局（站）各種通信設(shè)備 近遠(yuǎn)期的直流負(fù)荷調(diào)查統(tǒng)計，來配置高頻開關(guān)整流器、蓄電池組、交直 流配電屏的容量和數(shù)量以及選擇導(dǎo)線的線徑與規(guī)格型號。 1）交、直流配電屏的容量按遠(yuǎn)期負(fù)荷配置，其輸出負(fù)荷分路可根據(jù)用電設(shè)備的需求而定。 2）高頻開關(guān)整流器的容量應(yīng)同時滿足近期通信負(fù)荷和蓄電池組充電用負(fù)荷之和。整流模塊的數(shù)量應(yīng)采用冗余（N1）的配置方式。,36,四、與通信設(shè)備接口的電源系統(tǒng),（2 ） 直流供電系統(tǒng)設(shè)備配置原則 3）蓄電池的容量應(yīng)能滿足規(guī)定的允許放電時間要求。 4）直流供電母線的線徑應(yīng)能滿足直流供電回路

37、全程最大允許壓降。 （ 3） 開關(guān)電源和蓄電池的配置方法： 設(shè)計依據(jù)：YD/T5040-2005 通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計規(guī)范 1）蓄電池容量的計算： QC I 式中 Q -蓄電池容量 C -電池容量系數(shù) I -負(fù)荷電流,37,1）蓄電池容量的配置方法： . C -電池容量系數(shù)的計算： KT C = 1+ (t-25) 式中 K安全系數(shù)，取1.25 T放電小時數(shù)(h),見表 t實際電池所在地最低環(huán)境溫度數(shù)值。所在地有采暖設(shè)備時，按15考慮，無采暖設(shè)備時，按5考慮； 電池溫度系數(shù)（1/），當(dāng)放電小時率10時，取=0.006；當(dāng)10放電小時率1時,取=0.008；當(dāng)放電小時率1時,取=0.01,四

38、、與通信設(shè)備接口的電源系統(tǒng),38,38,四、與通信設(shè)備接口的電源系統(tǒng),2) 開關(guān)電源容量計算： 采用高頻開關(guān)型整流器的局（站），應(yīng)按n+1冗余方式確定整流器配置，其中n只主用，n10時，1只備用；n10時,每10只備用1只。主用整流器的總?cè)萘繎?yīng)按負(fù)荷電流和電池的均充電流(10小時率充電電流)之和確定。 例如， 負(fù)荷電流1000A 2組2500Ah的蓄電池充電電流為： (2500X2)/10=500A 開關(guān)電源容量的計算： I總負(fù)荷電流+充電電流=1000A+500A=1500A/0.9(效率)=1667A 選擇100A的整流模塊，則需要17個。 根據(jù)配置原則，配置17219個100A的整流模塊

39、 模塊的限流值=（實際負(fù)載總電流+蓄電池允許最大充電電流）/模塊個數(shù),39,39,39,四、與通信設(shè)備接口的電源系統(tǒng),(3）-48V直流電壓系統(tǒng)配電 -48V直流供電線路應(yīng)按最終負(fù)荷在蓄電池放電回路全程壓降為3.2V為依據(jù),計算電纜截面。 2) 從直流屏至通信設(shè)備電源輸入端應(yīng)采用雙回路供電。 要特別注意不應(yīng)采用雙系統(tǒng)雙回路供電。 3）直流配電屏48V直流電源正極接地，但至負(fù)載設(shè)備電源輸入端直流電源的正極不應(yīng)再接地。 4）不應(yīng)將兩個較小容量的配電分路（熔斷器或斷路器）并聯(lián)作為一個較大容量的配電分路使用。 5）采用冗余整流模塊休眠，提高能效。,40,40,四、與通信設(shè)備接口的電源系統(tǒng),220/38

40、0VAC UPS 電源系統(tǒng)設(shè)計 （1）UPS 種類的選擇 現(xiàn)有多種UPS 系統(tǒng)，備用UPS(VFD)、互動UPS(VI)、雙變換UPS（VFI）。通信系統(tǒng)應(yīng)選擇雙變換UPS（VFI）。 （2）UPS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選擇 UPS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有單機(jī)、隔離冗余、并聯(lián)冗余和雙母線冗余系統(tǒng)。 通信系統(tǒng)應(yīng)選擇并聯(lián)冗余和雙母線冗余系統(tǒng)?，F(xiàn)在實際應(yīng)用的UPS中，并 聯(lián)冗余系統(tǒng)較多，雙母線系統(tǒng)的應(yīng)用日益增加。 （3）雙母線UPS 系統(tǒng)的 2N 和 2（N+1）系統(tǒng) 雙母線冗余系統(tǒng)有2N 和 2（N+1）系統(tǒng)，2N 雙母線系統(tǒng)中的每個獨立的UPS 是單機(jī)系統(tǒng)，成本較低。 2（N+1） 雙母線系統(tǒng)中的每個獨立的UPS 是

41、（N+1）并聯(lián)冗余系統(tǒng)，可靠性較高，成本高，負(fù)荷率低，效率較低。,41,41,41,四、與通信設(shè)備接口的電源系統(tǒng),220/380VAC UPS 電源系統(tǒng)設(shè)計 （4）UPS 配電 1）并聯(lián)冗余UPS的并聯(lián)臺數(shù)不宜超過3臺。 2）N+1并聯(lián)冗余UPS系統(tǒng)中一臺UPS故障時，其余UPS設(shè)備的單機(jī)負(fù)荷率不應(yīng)大于其額定容量的80%。 3）2N 或 2(N+1)雙母線系統(tǒng)中的一個獨立的系統(tǒng)故障時，另一系統(tǒng)的單機(jī)UPS的負(fù)荷率不應(yīng)大于其額定容量的80%。 4）并聯(lián)冗余UPS系統(tǒng)從UPS的輸出配電屏至通信設(shè)備的電源輸入端宜采用雙回路供電（對于雙電源負(fù)載設(shè)備直接接入，單電源負(fù)載設(shè)備經(jīng)STS）。 5） 2N 或

42、2(N+1)雙母線系統(tǒng)中，從UPS的輸出配電屏至通信設(shè)備的電源輸入端宜采用雙系統(tǒng)雙回路供電（雙電源負(fù)載設(shè)備直接接入，單電源負(fù)載設(shè)備經(jīng)STS靜態(tài)切換開關(guān) ）。,42,電信-48Vdc 直流電源系統(tǒng) （1）直流供電系統(tǒng)的組成 直流供電系統(tǒng)一般由高頻開關(guān)整流器和與之配套的交流配電屏、直流配電屏、蓄電池組、直流直流（DCDC）變換器等設(shè)備及其供電母線所組成。一些小型通信站（如移動基站、光纜和微波中繼站）的開關(guān)電源系統(tǒng)為了減少占地面積，往往采用結(jié)構(gòu)緊湊、安裝使用方便的集開關(guān)整流單元、監(jiān)控單元以及交直流配電部分為一體的組合開關(guān)電源架。 （2）對48VDC 直流供電系統(tǒng)的評價 48VDC 直流系統(tǒng)將市電AC

43、 輸入整流后，即供給通信設(shè)備。與AC 供電系統(tǒng)相比，由于變換次數(shù)少，因而效率高，可靠性高。在實際應(yīng)用中，無太大問題。但當(dāng)負(fù)荷很大時，供電線路損耗增大，系統(tǒng)效率和可靠性有所下降。,42,42,五、電信和數(shù)據(jù)中心 供電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀,43,43,電信-48Vdc 直流電源系統(tǒng) （2）根據(jù)通信局（站）規(guī)模容量及直流負(fù)荷大小、性質(zhì)、種類的不同，直流供電系統(tǒng)可以采用分散式供電和集中式供電方式。 1）分散式供電即設(shè)置2套以上的獨立直流供電系統(tǒng)分別向不同的通信設(shè)備（系統(tǒng)）供電。 由于其供電系統(tǒng)設(shè)置地點靠近通信負(fù)荷，供電線路損耗（直流回路壓降）相對較小。另外，若其一供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將只會造成局部通信的中斷，影

44、響面及其所造成的損失也相對較小，但此方式的系統(tǒng)（設(shè)備）多，維護(hù)量大，占地面積也多。 2）集中式供電即設(shè)置一套直流供電系統(tǒng)向通信局（站）的所有通信設(shè)備（系統(tǒng)）供電。 此供電方式系統(tǒng)（設(shè)備）少，維護(hù)工作量小，占地面積也較少。但一旦供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將會造成全局（站）通信中斷，其影響面及所造成的損失也較大。,43,43,五、電信和數(shù)據(jù)中心 供電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀,44,五、電信和數(shù)據(jù)中心 供電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀,44,分散供電系統(tǒng),45,45,集中供電系統(tǒng),五、電信和數(shù)據(jù)中心 供電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀,46,數(shù)據(jù)中心UPS供電系統(tǒng) (1) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)中心是重要的關(guān)鍵負(fù)載，必須采用雙變換UPS，在實際應(yīng)中多采用由雙變

45、換單機(jī)UP S組成的并聯(lián)冗余UPS或雙母線UPS 供電系統(tǒng)。 大型數(shù)據(jù)中心的典型的電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。外市電引入方案通常采用兩路進(jìn)線，互為備用。配置一臺（或兩臺）備用發(fā)電機(jī)組作為備用電源系統(tǒng)。市電電源之間，市電與備用發(fā)電機(jī)組之間的轉(zhuǎn)換采用自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATS）。由于大型數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的重要性，為滿足大型數(shù)據(jù)中心服務(wù)器等IT設(shè)備高可用性的用電要求，在市電電源/備用發(fā)電機(jī)組與數(shù)據(jù)設(shè)備之間配置了由雙變換UPS 組成的雙母線UPS供電系統(tǒng)。,46,46,五、電信和數(shù)據(jù)中心 供電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀,47,47,47,47,五、電信數(shù)據(jù)中心 供電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀,圖2 大型數(shù)據(jù)中心采用的雙母線UPS供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu),

46、負(fù)載總線同步控制,48,48,五、電信數(shù)據(jù)中心 供電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀,2 數(shù)據(jù)中心UPS 供電系統(tǒng) (2) 雙變換UPS 電源和服務(wù)器機(jī)架電源(PSU) 雙變換UPS 的380V/220V交流輸入電源從低壓配電系統(tǒng)引入,輸出電壓為380V/220V。 UPS的輸入和輸出可能有隔離變壓器，也可能沒有隔離變壓器。在每個服務(wù)器電源單元（PSU）中，AC/DC 變換器將220V交流電壓變換為380V-410V 的直流電壓，這個DC 電壓再由隔離的DC/DC 變換器降壓到一個安全的特別低的電壓（SELV），典型的為12VDC。12VDC 可供給硬盤，服務(wù)器風(fēng)扇供電，而其他負(fù)載，例如微處理器和存儲器，則需要電

47、壓調(diào)節(jié)器(VR)進(jìn)一步降壓，產(chǎn)生5VDC,3.3VDC等。 圖3 是UPS 和 PSU 電源結(jié)構(gòu)圖 。,49,五、電信數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀,圖3 雙變換UPS 和服務(wù)器電源(PSU),49,50,50,五、電信數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀,50,3 數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有供電系統(tǒng)的主要問題 （1）系統(tǒng)效率低 1) 數(shù)據(jù)中心中的UPS主要采用雙變換UPS。從UPS 輸入到通信設(shè)備的整個供電系統(tǒng)中電力變換次數(shù)多，在UPS 內(nèi)部進(jìn)行了AC-DC和DC-AC兩次變換, 在服務(wù)器的PSU中還要進(jìn)行AC-DC,DC-DC 兩次到三次變換.每次變換都有能量損耗，因而導(dǎo)致系統(tǒng)效率低。 2) 數(shù)據(jù)中心的UPS一般采用“N

48、+1”并聯(lián)冗余系統(tǒng)，或“2N”和2“N+1”雙母線系統(tǒng)。因此，UPS 單機(jī)的負(fù)荷率很低。 假設(shè)N=1，每個單機(jī)UPS正常時的最大負(fù)荷率為： 理論上 “N+1”并聯(lián)冗余UPS為50%。 2N雙母線系統(tǒng)為50%，2“N+1”系統(tǒng)為25%。 實際上， “2N”系統(tǒng)的單機(jī)UPS 的負(fù)荷率為30%-50%, 2“N+1”系統(tǒng)的單機(jī)UPS為15%-25%?！癗+1”并聯(lián)冗余UPS為30-40%。 在如此低的負(fù)荷率下， UPS 的系統(tǒng)效率將會從滿載時的90%范圍下降到80%或更低。,51,51,51,五、電信數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀,51,3 數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有供電系統(tǒng)的主要問題 （1）系統(tǒng)效率低 （2） UPS

49、 系統(tǒng)存在單點故障，可靠性和可用性較低。并聯(lián)冗余UPS的集中旁路開關(guān)，雙母線UPS系統(tǒng)中用于單電源負(fù)載的靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)都可能引起單點故障，造成供電中斷。 （3) 維護(hù)難度大。,52,五、電信數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀,4 現(xiàn)有在用UPS系統(tǒng)優(yōu)化問題 據(jù)了解目前在用UPS系統(tǒng)存在的主要問題如下。 （1） UPS供電系統(tǒng)方案不合理 重要機(jī)房沒有采用雙母線方案； 采用N+1 供電方案時并聯(lián)臺數(shù)過多；（采用1+1或2+1較好）； UPS單機(jī)容量過大（不宜超過400KVA）； 許多UPS系統(tǒng)的輸入、輸出配電部分不合理。,52,53,53,五、電信數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀,4 現(xiàn)有在用UPS系統(tǒng)優(yōu)化問題 （2

50、） UPS系統(tǒng)電池后備時間不足（與其他系統(tǒng)的后備時間不匹配） 不少UPS系統(tǒng)的電池后備時間達(dá)不到規(guī)范要求。在負(fù)荷較輕時，能夠支撐較長的放電時間，所以不易發(fā)現(xiàn)該問題。但隨著負(fù)荷的不斷增加，電池放電時間會越來越短。 直流系統(tǒng)的電池后備時間往往較長，但UPS系統(tǒng)的電池后備時間往往很短，二者間在設(shè)計時沒有考慮相互匹配。使整個大樓的交流斷電允許時間并沒有延長，系統(tǒng)的可靠性并沒有增加。,53,38,54,54,五、電信數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀,現(xiàn)有在用UPS系統(tǒng)優(yōu)化問題 （3） UPS系統(tǒng)電池并聯(lián)組數(shù)過多 UPS蓄電池任由UPS廠家配置，造成每臺UPS多達(dá)五六組的并聯(lián)，甚至一個系統(tǒng)有配置十多組電池的情況。

51、 蓄電池并聯(lián)臺數(shù)一般不超過4組為宜。 （4） UPS系統(tǒng)導(dǎo)線選擇不合理 1)沒采用阻燃電纜； 2)中性線電流已接近相線電流（達(dá)90%以上），但采用的是3+1的供電電纜，中性線電纜截面較細(xì)，存在隱患。 3)在諧波電流嚴(yán)重的情況下，中性線電流將會超過相線電流。設(shè)計規(guī)范以明確中性線采用于相線同截面的電纜。,55,55,55,55,55,五、電信數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀,現(xiàn)有在用UPS系統(tǒng)優(yōu)化問題 （5） UPS系統(tǒng)沒有進(jìn)行諧波治理 輸入諧波過大威脅交流供電系統(tǒng)安全，且增加能耗； 增加零地電位差，危害數(shù)據(jù)設(shè)備。 大量非線性負(fù)載導(dǎo)致配電系統(tǒng)中存在諧波電流。諧波電流導(dǎo)致供 電系統(tǒng)電壓和電流畸變率高、功率因

52、素降低，線路損耗增加，電纜和 設(shè)備發(fā)熱嚴(yán)重等現(xiàn)象，使設(shè)備安全運行得不到保證。 治理方法：配置專用的有源濾波器，將諧波電流控制在5%以內(nèi)，使諧波影響范圍降到最小，消除由于諧波而存在的安全隱患。提升變壓器、柴油發(fā)電機(jī)組可用容量，,56,56,56,56,56,56,五、電信數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀,比較可行的電源節(jié)能措施 （1）開關(guān)電源冗余模塊休眠：一般使模塊負(fù)荷率在40%以上，可節(jié)電15-20%。 （2）開關(guān)電源高效模塊采用：可提高效率4% （3）新能源基站：太陽能和風(fēng)能，燃料電池。 （4）蓄電池恒溫箱：可適當(dāng)提高機(jī)房溫度，達(dá)到空調(diào)節(jié)電。 （5）新型蓄電池采用：磷酸鐵鋰電池，高溫蓄電池 （6）諧

53、波治理,57,六、數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,從上世紀(jì)末開始，國際電信能源界對于電信和數(shù)據(jù)通信設(shè)備供電系 統(tǒng)發(fā)展趨勢進(jìn)行了廣泛的研討和試驗（現(xiàn)在仍在繼續(xù)），根據(jù)試驗結(jié)果 ，各國普遍認(rèn)為，電信和數(shù)據(jù)中心未來的理想供電系統(tǒng)是高壓直流（HVDC）供電系統(tǒng)。 從本世紀(jì)中期開始，中國電信、中國移動、中國聯(lián)通三大運營 商積極開展了HVDC 的研究試驗工作，HVDC 發(fā)展迅速,取得得了很 大的成績。,57,58,58,六、數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,1 通信高壓直流（HVDC）供電系統(tǒng)的概念 1）高壓直流（HVDC）供電系統(tǒng)是將高壓直流電源直接供到通信設(shè)備的電源 輸入端的供電系統(tǒng)。 2）實現(xiàn)HVDC配電系統(tǒng)

54、的基本條件： a）必須有專用的 HVDC 電源系統(tǒng)。 b) 服務(wù)器電源單元PSU 應(yīng)能接受 HVDC 供電。 c) 實現(xiàn)通信HVDC 供電系統(tǒng)最大的挑戰(zhàn)是：服務(wù)器、路由器等必須有 HVDC 輸入端。 （HVDC供電電壓較低時，交流輸入的服務(wù)器也可直接接入HVDC,但不正規(guī)。） d) 相關(guān)的連接器、斷路器、接地等應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)安全要求。,59,六、數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,2 HVDC 供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和優(yōu)點 圖4 是 HVDC 配電系統(tǒng)。采用HVDC電源設(shè)備，將交流輸入電變 換為 HVDC（通常為300-400VDC）電源，經(jīng)過配電單元PDU將高壓 直流電供電到通信設(shè)備的電源輸入端（服務(wù)器PSU

55、）。服務(wù)器的PSU 將高壓直流電變換為12VDC,5VDC,3.3VDC等供給數(shù)據(jù)通信設(shè)備。 HVDC 供電系統(tǒng)的優(yōu)點主要有： 系統(tǒng)電源變換次數(shù)少，損耗小，效率高。 2） 控制量只有一個：電壓。（AC UPS電壓需要控制電壓、頻率、相位） 2) 蓄電池指直接接在母線上，市電故障時能直接供電，可靠性高。 3) 系統(tǒng)簡單，成本低，占地面積小。 4) 維護(hù)方便，模塊化設(shè)計，用戶可更換模塊。,59,60,60,六、數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,圖4 HVDC 供電系統(tǒng),61,61,61,六、數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,-,3 HVDC 供電系統(tǒng)的電壓等級 HVDC 系統(tǒng)的電壓等級是非常重要的指標(biāo)，因為最

56、高電壓和最低電壓在的范圍將影響電源標(biāo)準(zhǔn)的各個方面，包括系統(tǒng)效率、AC PSU 設(shè)計、電纜截面、產(chǎn)品成本、系統(tǒng)安全、元器件的選擇等等。 確定HVDC電壓的方法和提出的電壓等級和電壓范圍尚不統(tǒng)一。 目前ITU-T,ETSI 正在討論和制定國際標(biāo)準(zhǔn)。,62,62,62,62,六、數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,-,3 HVDC 供電系統(tǒng)的電源等級 (1） HVDC 配電的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 雖然HVDC配電系統(tǒng)的效率最高，但還沒有象AC UPS和-48VDC 配電那樣在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。要實現(xiàn) HVDC 配電，通信電源的基礎(chǔ)設(shè)施必須改變。 為了便于新產(chǎn)品的研制,電壓等級的確定是十分重要的?，F(xiàn)在還沒有關(guān)于HVDC

57、 供電系統(tǒng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。 ETSI 已出版了一個標(biāo)準(zhǔn)EN300 電信設(shè)備輸入端的電源接口，此標(biāo)準(zhǔn)分為三部分，其中第三部分 ETSI EN300 132-3 規(guī)定了電信設(shè)備可以由電壓高達(dá)400V 的AC電源 、DC電源和整流電源供電。 下面介紹ETSI EN300 132-3電信設(shè)備輸入端的電源接口（接口“A3”）的相關(guān)內(nèi)容，,63,63,63,63,六、數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,3 HVDC 供電系統(tǒng)的電源等級 (2） 電信設(shè)備輸入端的電源接口（接口“A3”） 1) 接口A3的標(biāo)識 按照ETSI EN300 132-3 的規(guī)定，接口A3是電源連接到通信設(shè)備的一個物理點。接口A3 位于通信設(shè)備的

58、電源端子。接口A3的額定電壓是230V,正常工作電壓范圍是:最大峰值電壓為375V；最低有效值（rms）電壓為188V。接口A3 的標(biāo)識見圖5。 注：以上電壓范圍（最高375V,最低188V）僅適用于歐洲 L(-)=相線或負(fù)極線 N(+)=AC 中線或DC 回流線 PE = 保護(hù)地,64,64,64,64,六、數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,3 HVDC 供電系統(tǒng)的電源等級 （2） 電信設(shè)備輸入端的電源接口（接口“A3”） 1) 接口A3的標(biāo)識（續(xù)）,圖5 接口A3的標(biāo)識,L(-)=相線或負(fù)極線 N(+)=AC 中線或DC 回流線 PE = 保護(hù)地,65,65,65,65,65,65,六、數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,（2） 電信設(shè)備輸入端的電源接口（接口“A3”） 2) 根據(jù)我國市電電壓計算接口“A3”極限電壓值 以上所述的接口A3的額定電壓值和極限電壓值是針對歐洲市電電壓規(guī)定的。我國的市電電壓與歐洲不同，需要重新計算接口A3 的極限電壓值。 我國現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的額定電壓值是220V（相對中），額定值的容限是10%，考慮電信設(shè)備可能安裝在有諧波的環(huán)境中（例如，工作于有諧波的備用發(fā)電機(jī)）,應(yīng)在整流電壓上加上5%， 因此，最大整流電壓是： 2201.11.052 = 359V