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如何设置设备摆设通讯UPS供电体系
  • 当今通讯网络,技术睁开趋向是IT(信息技术)与CT(通讯技术)的日益交融。为了包管供电平安的靠得住性,树立在以软交换技术为基础的中央网络技术上的下一代通讯网络(NGN)虽然仍

      
      1引言
      当今通讯网络,技术睁开趋向是IT(信息技术)与CT(通讯技术)的日益交融。为了包管供电平安的靠得住性,树立在以软换技术为基础的中央网络技术上的下一代通讯网络(NGN)虽然仍将以直流电源作为基础供电电源情势,但在业务支撑体系平台上,应用换电源供电情势也将同时并存。基于计算机类设备的大批应用,UPS体系设备在通讯网络上的应用也越来越多。其供电对象已颠末单台计算机设备睁开到业务终端、网络效劳器、网络设备、数据存储设备、业务支撑平台甚至全体通讯网络。供电对象的规模重要触及到计算机终端、效劳器、路由器、换器、显示器、磁盘存储阵列、小型机等。供电的办法也由小型UPS分散供电演变到大型UPS的会合供电。为包管供电靠得住性,甚至采纳n+1并联热备份体系甚双总线UPS体系供电办法。一个设计旁的UPS供电体能给负载供给优质电源,然而在导应用中,很多成就又往往是UPS供电体系引起的。因此,如何树立一个正当的、平安的UPS供电体系成为大家存眷的成就。本文将从UPS供电体系设计角度对这一成就停固骄。
      2UPS体系容量的设置设备摆设
      UPS的带载能力是用户抉择UPS时首先要考虑的成,即必要一个多大容量的UPS,被选中的UPS在各种环境下带负载的能力又如何,都是必要认真看待的。UPS不象变压器那样,只要负载功率不超过其额定输入容量(kVA)数值,不管什么负载都行,UPS的输入容量不挥负载大小无关,还与负载的性质无关。正当设置设备摆设体系容考可包管UPS的供电品德,低落故障率,又可节省投资,提高经济效益。
      2.1根据负载大小抉择体系容量在UPS
      选型时必需充足注意,不能为追求UPS运行的高靠得住性,片面地认为UPS的容量越大靠得住性就越高。若UPS长期处于轻载运行,虽有利于低落逆变器的损坏概率,但却增长了UPS内部蓄电池失效的可能性。因为蓄电池的放电电流过小而放电光阴偏长,容易形成深度放电,遭永久运坏。若UPS长期处于重载运行,如许虽可节省一部分投资,但因为逆变器处于重载运行,其输入波形将发生畸变,输入电压幅值抖动过大。如许既不能为负载供给优质电源,还极易形成UPS逆变器的本级驱动元件损坏,所以,即使从经济角度讲也是得不偿失。根据目前一些UPS厂家推荐,UPS单机按带载量60%~80%来设置设备摆设,并机按每台带载35%~40%来设置设备摆设为佳。
     另外在UPS选型时还要考虑负载体系的扩容成,其预增长带载量为20%阁下。对付通讯机房面积较大,负载赓续分期扩容的环境,在首期设置设备摆设UPS容量时,应适当考虑远期睁开趋向,并在选型中挑选可并机或多机运行的机,以使远期负载容量增大时,颠末过程UPS并机扩大其输入容量。相应地,设置设备摆设UPS输入输入配电屏时,应预留多台UPS的输入开关和远期的负荷分路开关,以便今后扩容。例如,UPS的导负载量为60kVA,则UPS的最小抉择容可估算为:(60kVA+60kVA×20%)/60%=120kVA。
      2.2根据负载性质抉择体系容量
      负载性质一样平常分为线性负载(包含阻性负载或功率因数已校正负载、感性负载、容性负载)和非线性负载(即带有电解电容的整流滤波型负载)。
      根据上表可看出,分歧性质的负载有分歧的功率因数和峰值因数,所以抉择UPS时,必需考虑负载的性质。
      大多数计算机设备的输入功率因数为微容性0.7,而UPS重要针对的负载恰是这些智能周详设备,基于如许的原因,统统的UPS设计均需采纳输入功率因数匹配为0.7~0.8的参数,从而最大限度地发挥UPS的带载能力。在功率因数匹配的环境下,即计算机负载的输入功率因数为微容性0.7,而UPS标定的输入功率因数也为0.7时,负载的VA数与UPS的VA数比值为1:1。也便是说1VA容量的UPS在不考虑冲击、曾容等余量因素时可带1VA的此类负载。若功率因数不匹配,例如电阻负载,1VA容量的UPS只能带0.7VA的电阻负载,否则UPS会出现过载现象(即使UPS的VA数大于负载此时的VA数)。
      抉择负载容量还应考欠歧负载某击电流,通常UPS的峰值因数为3:1,得当电脑等非线性负载在正常工作中的峰值因数请求。但当冲击较大时,UPS等供电设备的电流容量乘以3后还环以称心负载的瞬间电流请求。在这种环境下必要考虑增长供电设备的容量,从而提高电流供给能力。通常计算机负载在开机时会发生超出平常多倍的大冲击电流。通常超过UPS的峰值因数供给能力,因此在抉择UPS容量时必要考虑负载波动及冲击余量,适当增大UPS容量以抵御负载的波动,抉择UPS容量余量为:UPS容量(VA数):计算机负载容量(VA数)=1:0.7
      而对付某些分外负载而言,在起动或工作过程中会发生很强某击电流,负载容量瞬间升高数倍(有高达6倍)。对付此种负载应在通俗容量余量比例基础长进一步加大余量。正确的容量配比对UPS的正常稳固工作及UPS的工作寿命影响很大,经常工作在满载或过载状况下的UPS体系故障的机遇远高于正确容量配比的UPS电。
      3UPS蓄电池容量的设置设备摆设
      正被抉择蓄电池的容量,是UPS对负载设备正常供电的重要包管。容量设置设备摆设过大,蓄电池不能充足被利用,浪费资源;容量设置设备摆设过,又不能称心用户对后备光阴的请求,且对电池的寿命不利。
      蓄电池容量抉择应遵照如下原则:即蓄电池必需在后备光阴内供电给逆变器,且在额定负载下,蓄电池组电压不应下降到逆变器所允许的最低电压如下。此中后备光阴应大于从市电中断到规复的光阴或到发电机组正常供电所需光阴(前级供电体系配有发电机组),若此段光阴较长,则应设置设备摆设外接的长延时的电池组,但此时应确认UPS内部整流器有能力对外接大容量电池组停止充电,否则应设置设备摆设外接充电器。如今通讯局(站)请求油机在停电后的启动光阴为15种,而且对付UPS运行中以并机冗余供电办法到达的导带载为60%阁下,因此建议每台中、大型UPS的后备电池延迟光阴(按UPS带满负载计算)一样平常抉择1小时为宜。
      UPS后备蓄电池的容计算办法很多,恒功率法(查表法)、估算法、电源法、恒流法等,分歧的计算办法有分歧的结果,咱咱咱们很难说出哪种计算办法是最精确的,各种计算办法各有侧重点,在导应用中必要综合考虑蓄电池的应用环境,UPS所带负载环境和应用某『来抉择得当的电池容计算办法。此中恒流法比较简便,得当统统品牌电池的计算,是粗略的电池设置设备摆设办法。
      恒流法计算公式:C=(P×T)/(V力×K),
      此中:C--蓄电池容量(AH)、P--负载功率(W)、T--抱负备用小时数(h)、V--UPS蓄电池组额定电压(V)、η--蓄电池逆变效力(查表)、K--蓄电池放电系数(查表)
      举例:爱默生系列120KVAUPS后备光阴1h,选用华日2V系列蓄电池。估算蓄电池容量。
      解:UPS一样平常功率因数为0.8,P=PUPS×0.8=120000×0.8=96000(W),V=192×2=384(V),查表取η=0.9、K=0.3
      C=(P×T)/(V力×K)=(96000×1)/(384×0.9×0.3)=926(AH)即抉择2V500AH蓄电池2组,即可称心应用。
      4并机冗余运行办法的抉择
      在通讯局(站)中,通讯设备是不允许停电的,为了提高UPS体系的靠得住性、便于UPS体系的扩容和定期检修掩护,常采纳并机冗余运行办法。冗余衔办法有多种,各有优缺点,考虑计划时要根据导负载环境,抉择合适的情势。以后并机冗余运行办法大致可分为两大类:
      (1)热备份(即串联冗余)。UPS有主机和从机之分,其基本原理是:主机正常时100%地承负载电流,故障时由从机供给后备电。因为备用UPS是在主机旁路处在等待工作状况,故称为热备份。此体系布局及节制简略,但存在如下缺点:主机长光阴工作,而从机处于长期待机状况,机的元件老化程度不均匀,且从机所配蓄电池长期处于浮充状况,影响蓄电池寿命;在从机供电的状况下,主机静态旁路故障时将可能中断全体体系供电,出制颈故障;体系负载不能超过单机容量且以后无法扩容。
      (2)并联冗余。将多于两台同型号、同功率的UPS,颠末过程并机柜、并机模块或并机板,把输入端并接而成。目标是为了共同值当载功率,其基本原理是:正常环境下,两台UPS均由逆变器输入,平分负载和电流,当一台UPS故障时,由剩下的一台UPS承当全体负载。三机并联也是常用的一种办法,比如对付60KVA的负载,咱咱咱们可以或许考虑三台30KVA并联,即使一台UPS出现故障,另两台UPS仍然可以或许承当全体负载,此为N+1并联冗余。并联冗余的质,是UPS均分负载。此种办法目前常有两种布局,一种是UPS颠末过程外加并机柜办法并联,并机柜供给同步及多机均流节制,同时供给并联体系的总静态旁路;另外一种是在每台UPS内装置一套逻辑节制板,节制各台机械的同步及均流输入。此计划的优点是易于扩容(采纳并机柜办法时应将并机柜按终期考虑),颠末过程冗余备份提高供电靠得住性。但也存在一些缺点:采纳并机柜办法,一样平常会使并机柜成为体系的公共瓶颈点,坏其内部失控或故障,会导致全体体系供电失败;别的因为各台UPS输入量参数难以对峙完全同等,会导致各UPS在向负载供电同时,还在UPS内部的逆变器间构成环流,当环流过大,将间接危及逆变器平安;如果各UPS向负载供电的电流差异过大,将使逆变器的功率放大元件老化速率失衡,会引发故障,一样平常此,供电体系中并机数目越多,UPS电源体系发生故障的概率也越大。
      5UPS输入配电的抉择
      UPS可以或许向负载供给稳压精度高、稳频、波形失真度小的高品德电源,而且在与静态旁路切换时可以或许做到供电无间断。但要做到这点,它的前级供电品德不容忽视。咱咱咱们在设计通讯机房前级供电体系时,应考虑如下几个方面:
      (1)前级供电体系电源品德不宜太差,电压及频率应稳固在正常规模。目前用可控硅设计的UPS规模为-15%、+10%,用IGBT整流器设计的规模为-25%、+23%;频规模最佳抉择规模较宽的50Hz±5Hz;电压过,将使UPS备电池频繁放电,最终因长期处于欠压充电状况而大大缩短它的应用寿命,相反,电压过高,则易引起逆变器损坏。对付旁路输入,其电压和频率波动也有一定的规模,一样平常为额定电压±10%,如果前级电源变更规模过大,就会导致逆变器和旁路电源之间的切换被禁止或有间断。因此,如果通讯机房的前级电网在电压规模上达不角求,应在UPS前级设置设备摆设合适目*换稳压电源,但不宜采纳电子管型换稳压器或磁饱和稳压器,因为这两类稳压器在开机时可发生瞬高压,输入波形失真度也较大,易形成UPS故障。
      (2)前级供电体系中不应当带有别的频繁启动负载,比如经常应用的电梯,频繁开启目盏等。原因是在这些负载开、关机时会出现瞬间高低压,使供电线路上电压波形失真度过大,形成UPS市电旁路供电与逆变器供电转换节制电路误举动,进而引起同步节制电路故障。所以在条件许下,宜将UPS电源尽可置于电网输入的前端。
      (3)前级供电体系中的换发电机组容量应适当放大。大多数通讯机房都备有发电机组,以解决较长光阴停电难以供电成就。但在设置设备摆设发电机组时,其容量应考虑不少于UPS电源额定输入功率的1.5-2倍,以包管发电机输入电压、频率正常,并改良其波形失真度。
      (4)UPS主输入和主动旁路输入应作隔离请求。如果两个输入都是由同一个换配电量开引入,机内部作衔接处理,这将存在严重的“单点故障”隐患,当设备内部短路,发生严重过载,导致主输入空开跳闸,共用同一空开的主动旁路将同时失效,形成负载断电事故。应该将UPS内部整流输入与主动旁路输入的跳线拆掉,使UPS由单输入变为双输入,即:让UPS的送电线路由一路改成二路,分离颠末过程两只空开向UPS整流和主动旁路送电,从而防止整流输入开关故障跳闸后UPS不能转旁路的成就。
      6UPS配线的抉择
      正被抉择配线是很重要的,配线线径太细,电流太大,容易发热而引起火警;线径太粗,则形成浪费。
      换电源线可根据经济电流密度法停止抉择,经济电流密度法计算公式:S=Im/Ji。此中S为铜缆线径(mm2),Im为最大负载电流(A),Ji为经济电流密度(2~4A/mm2,一样平常取2.25)。例如,一个通讯局最大用电负载电流为100A,则S=100/2.25=44.44(mm2),所以应用50mm2的铜缆最佳。对付UPS电源体系中线的截面积应选为相线电缆截面积的1.5~1.7倍;对付UPS电源体系地线的截面积应为相线截面积的0.5~1倍,但不小于6mm2。直流电缆(蓄电池电缆)可根据电流矩法停止抉择,电流矩法计算公式为:S=(I×L)/(K×△V)。此中S为电源线线径(mm2),I为电源线负荷电流(A),L为电源线回路长度(为m),K为电源线的导电率(m/Ω×mm2),铜线为57,△V为导线上的电压降,一样平常取值为2.6V。例如,一通讯终最大负载电流为100A,电池线长度为20m(20m电池线包含来回线路的长度),固定压降为0.5V,则所需电池线线经为S=(100×20)/(57×0.5)=70.2(mm2),应应用75mm2的铜电缆。
      7结束语
      一个UPS供电计划的好坏,间接决定了通讯机房内重要负载欠能正常运行。在设置设备摆设通讯机房UPS供电体系时,咱咱咱们既要节省投资,又要考虑体系的靠得住性、机动性,为通讯设备及计算机负载供给有用包管。
      编辑:Andly

     

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