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1、IDC HVDC供电技术交流 中达电通股份有限公司 2013年7月 Delta Confidential 内容 背景与发展 应用的要求 应用的产品 维护建议 2 Delta Confidential 背景与发展 交流UPS供电系统结构 能源的多次变换 多个电流谐波源 备用能源-蓄电池不能直接给负载供电 电池是UPS设备的一部分，市电掉电时电池能否向负载供电和工作可靠性都取决于UPS设备 存在着单点故障 3 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential 背景与发展 交流UPS供电系统现状 系统不断复杂化 设备堆积、结构臃肿 成本不断攀升 效率难以再有效提高 五花八门，难以标
2、准化 4 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential 直流-48V供电系统 能源的变换次数减少，系统效率提高，系统谐波干扰小 系统可靠性高 蓄电池直接给负载供电，蓄电池与整流单元形成了冗余配置 整流模块N+1冗余备份 模块化及标准化设计，维护安全、方便、快捷 背景与发展 5 交流负载交流负载 整流单元整流单元交流配电交流配电 蓄电池组蓄电池组 直流负载直流负载 DC48V 直流配电直流配电 交流输入交流输入 A B 负载负载 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential 直流-48V供电系统 电压低，系统容量不宜做大 电流大，损耗大，电缆投资高，在
3、大功率应用时，会降低系统效率。 大部分IT负载不支持48V，需IT负载配套 背景与发展 6 交流负载交流负载 整流单元整流单元交流配电交流配电 蓄电池组蓄电池组 直流负载直流负载 DC48V 直流配电直流配电 交流输入交流输入 A B 负载负载 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential HVDC供电系统电压的确立 IT设备常见开关电源 背景与发展 7 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential HVDC供电系统电压的确立 IT设备常见开关电源电路原理 全桥整流 全桥PFC整流 背景与发展 8 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confi
4、dential HVDC供电系统电压的确立 IT设备常见开关电源电路原理 交流供电 背景与发展 9 C D1 D4 D3 D2 + - DC/DC c D1 D4 D3 D2 D1 D4 D3 D2 + - DC/DC + - DC/DC 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential HVDC供电系统电压的确立 IT设备常见开关电源电路原理 直流供电 只要输入的直流电压等同交流输入时变换为的直流电压, IT设备的开 关电源是可以正常工作的 中国电信确立DC240V作为HVDC供电标称电压 理论分析和实际试验，采用SSI和ATX规范电源模块的IT设备均能满 足HVDC供电的
5、要求 背景与发展 10 c D1 D4 D3 D2 + - c D1 D4 D3 D2 + - + - DC/DC + - DC/DC 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential HVDC供电结构的确立 保留直流48V供电系统的优点 供电架构 解决直流48V供电系统的缺点 电压低，系统效率不宜做大 多数IT设备不支持 “高压”直流是相对于直流48V而言 背景与发展 12 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential HVDC与UPS供电结构 背景与发展 13 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential 供电结构对比 背景与发
6、展 14 交流UPS直流48V直流240V直流336V 输出波形正弦波或方波直流直流直流 输出电压AC220V/380VDC54VDC270VDC378V 系统结构模块化程度低模块化程度高模块化程度高模块化程度高 系统容量大小较大大 扩容简易性低高高高 控制对控制模块依赖性高可自主控制输出可自主控制输出可自主控制输出 蓄电池供电经逆变器 直接直接直接 并机条件极性、电压、相位、频率相同 极性、电压相同极性、电压相同极性、电压相同 并机复杂程度不可直接并接 可在直流侧直接并接可在直流侧直接并接可在直流侧简直接并接 单点故障点多少少少 在线更换可行性小可行性大可行性大可行性大 中达电通股份有限公司
7、台达集团 Delta Confidential 国际概况 * 统计至2010年年初* 标称电压 背景与发展 15 公司公司/组织组织制式电压制式电压备注备注 TGG (美国)380400V EPRI (美国)380400V NTT (日本)380V 富士通、NEC、日立(日本)320V Korea Telecom (韩国)300V*250360V ETSI (欧洲)380V France Telecom (法国)380V Legrand (比利时)380V 中国电信(中国)240V*200290V 中国移动(中国)336V*290400V 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confid
8、ential 国内概况 中国电信 2007年10月江苏分公司率先开始HVDC 供电试验 背景与发展 16 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential 国内概况 中国移动 启动时间：2009年6月开始讨论试点，2010年4月安装 地点：广东移动深圳分公司罗湖邮政楼 系统规模：机房约400平方米，负载目前只有2个服务机架 开始运行时间：2010年4月份 参加厂商（直流UPS供电系统电源厂家） 中达电通股份有限公司，艾默生网络能源有限公司 IT设备厂家 华为、浪潮等 输出电压的确定 电池：12 V 28节 额定电压：DC336V 浮充电压：380V 背景与发展 17 中达电通
9、股份有限公司台达集团 Delta Confidential 国内概况 中国移动 背景与发展 18 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential 内容 背景与发展 应用的要求 应用的产品 维护建议 19 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential IT设备对HVDC供电的适应性要求 IT设备电源回路上不得有船型开关或纽子开关 否则，在HVDC电源电压工作时，开关不能安全灭弧 IT设备电源回路上不得并联电感或串联电容 否则，在直流电源电压工作时，容易产生正负极之间短路或切断 电源 IT设备上不得有对交流频率检测的装置 否则，在直流电源电压工作时，会发出
10、检测不到工频频率的告警 IT设备不得有必须使用交流电的装置，如变压器 、交流马达、交流风扇等 否则，在直流电源电压工作时，会出现电源短路事故 应用的要求 20 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential IT设备对HVDC供电的适应性检测 测试前检查 检查IT设备电源模块是否带有船型开关 如有，应内部短接或采取措施使之固定在ON位置无法动作 加直流电前测试准备 采用万用表欧姆档测量IT设备输入L、N两极的电阻，检查是否存在短路 或者是电源内部存在绕组变压器 当测量值大于100k时，可以进行直流加电 加直流电 上架测试区应安装一台带智能保护功能的直流电源，输出电压调节范围
11、 大于 192285V 在测量电阻后，给设备输入直流270V，输入正负极和IT 设备的LN的对 应关系应符合系统的要求 待正常启动后，慢慢调整电压范围192285V，如设备能正常工作，表 示该IT 设备能在240V直流系统的供电电压范围内工作，确认可以上架 应用的要求 21 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential IT设备对HVDC供电的适应性检测 半波整流设备 少数功率很小的通信设备，内部电源模块有可能采用的是半波整 流 如输入直流电源后不能开机，可将测试的直流电源正、负极对调 ，再尝试启动 如能正常启动，说明该设备采用的是半波整流方式 应用的要求 22 中达电通
12、股份有限公司台达集团 Delta Confidential 分断元件 熔断器（或刀熔） 额定电压至少应在450Vdc(含)以上，熔断器本体和熔丝座分断时 应有足够行程，以便提供足够的消弧能力 适用中间不经常操作的配电 熔断器或刀熔应该尽量避免在通有大电流的状态下强行开闸 采用熔断器式负荷开关或隔离开关 采用普通熔断器器件 应用的要求 23 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential 分断元件 熔断器（或刀熔） 应用的要求 24 电流 (50A/Div) 电压1 (100V/Div) 电压2 (100V/Div) 功率1 (10KW/Div) 功率2 (10KW/Div)
13、 熔断器: Jean Muller LTL2-3/9 M2uef2/315A/500V 测试条件: 340V/200A 拉弧时间:16mS 能量:160J 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential 分断元件 熔断器（或刀熔） 熔断器满载开闸后的照片 应用的要求 25 多次开合后，部分导体 因电弧的高温而熔融 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential 分断元件 直流断路器 额定电压至少应在440Vdc(含)以上，空开应可同时分合正、负极 连线，且接线极性应符合制造厂家的规定 交流型配电分路空开不具备直流消弧能力，使用在HVDC的场合 下无法有效
14、分断故障电流，有严重的安全隐患 适用于配电末端可能需要经常操作的位置 应用的要求 26 品牌ABB良信SchneiderSiemens 系列S260UCNDB2ZC65HC65L5SJ5 耐压 等级 220V DC(1P) 440V DC(2P) 220V DC(1P) 440V DC(2P) 125V DC(1P) 250V DC(2P) 220V DC(1P) 440V DC(2P) 220V DC(1P) 440V DC(2P) 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential 分断元件 直流断路器 直流空开跳闸波形1 应用的要求 27 空开: Schneider C6
15、5L-DC 10A 测试条件： 395V/80A(1秒内跳脱) 拉弧时间：4.2mS 能量：25J 电流 (20A/Div) 电压1 (100V/Div) 电压2 (100V/Div) 功率1 (5KW/Div) 功率2 (5KW/Div) 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential 分断元件 直流断路器 直流空开跳闸波形2 应用的要求 28 空开: Schneider C65L-DC 16A 测试条件: 395V/128A(1秒内跳脱) 拉弧时间:4.2mS 能量:29J 电流 (50A/Div) 电压1 (100V/Div) 电压2 (100V/Div) 功率1 (5KW/Div) 功率2 (5KW/Div) 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential 分断元件 直流断路器 直流空开跳闸波形3 应用的要求 29 空开: Schneider C65L-DC32A 测试条件: 395V/240A(1秒内跳脱) 拉弧时间:3.5mS 能量:47J 电流 (100A/Div) 电压1 (200V/Div) 电压2 (200V/Div) 功率1 (10KW/Div) 功率2 (10KW/Div) 中达电通股份有限公司台达集团 Delta Confidential 分断元件 直流断路器
