通信用240V高压直流供电系统培训

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1、通信用240V高压直流供电系统,深 圳 市 华 海 力 达 通 讯 技 术 有 限 公 司 SHENZHEN HUAHI RED COMMUNICATIONS TECHNOLOGY CO.,LTD.,内容提纲,HVDC与UPS的比较及应用环境 240V高压直流系统供电方案 240V高压直流系统主要组成部分 高压直流使用情况,HVDC与UPS的比较及应用环境,UPS的发展历史 UPS工作原理 高压直流电源（HVDC）工作原理 与HVDC相比UPS存在的问题 HVDC 与 UPS的主要区别 HVDC 与 UPS的比较优势 HVDC为什么可以替代UPS 哪些场合可以使用HVDC HVDC与电力操作电

2、源系统的区别,UPS的发展历史,UPS产生于上个世纪60年代，1972年2月21日尼克松访华，带给我国的礼物之一就是UPS，从此中国开始了UPS的研究。 UPS的出现，是由于一些重要设备，如航天控制、医疗仪器、金融系统、计算机、数据管理系统等，不能断电而产生的。她的诞生，为信息革命产生了十分重大的影响。也是电力电子领域划时代的技术突破！,UPS（Uninterrupted Power Supply )工作原理,AC输入,输入滤波,工频整流,DC/DC升压,LC工频滤波,静态开关,AC输出,DC/AC逆变,充电器,电池组,在线(on line)高频UPS,高压直流电源（HVDC）工作原理,输入滤

3、波,工频整流,DC/DC变换,LC高频滤波,DC输出,电池组,AC输入,与HVDC相比UPS存在的问题,UPS多一级变换效率降低； UPS的输出采用工频滤波损耗大； UPS控制复杂，可靠性降低 UPS的电池在输入端，如果UPS本身出故障，负载仍然停电；而HVDC的电池在输出端，即使HVDC本身出故障，电池仍然可以给负载供电，保障不间断供电，所以HVDC是真正的不间断电源； UPS系统并机是交流并联，需要同频、同相、同电位，并机复杂控制难度大，并机失败率高，而且，一旦并机失败后会导致系统瘫痪！,UPS 1+1系统只要有一台出问题就等于“病危通知”、“最后通牒”！ HVDC，由于电池的存在，N+1

4、或N+X冗余并联，一台模块出故障，只是预警！ 大型UPS维护复杂，耗时长，无法现场在线更换， HVDC，维护简便，可以在线热插拔。 大型1+1 UPS系统投资成本比HVDC高大约60%,HVDC 与 UPS的主要区别,HVDC 与 UPS的比较优势,HVDC为什么可以替代UPS,通信机房数据服务器电源工作原理,高频脉冲,DC输出,a,b,UPS交流电压的供电范围是176264VAC,对应的整流后的最低直流电压Uab=1.25*176V=220V，最高直流电压Uab=1.4*264=369.6V,工作效率最高的电压点是220VAC，对应的直流电压是Uab=1.25*220=275V，显然如果我们

5、直接将直流电接到计算机服务器也是完全可以工作的，只要直流电压在220V369V之间，选取2V一节120节电池，其均充电压是2.35*120=282VDC，浮充电压是2.25*120=270VDC。 如果是加有APFC的服务器电源对UPS的交流输出可以做到更宽，一般可以到110V-270Vac.其对应的直流范围是137V-378V，改为直流供电后APFC就变成了单纯的DC/DC Boost电路了！ 结论：由于服务器电源是将UPS提供的交流电源先要整流成直流电，然后再将直流再变换成12V、5V或3.3V等低压直流给服务使用，而全桥二极管整流电路对直流电可以直接输入，只要直流电压能够达到220V以上

6、就可以使用！,哪些场合可以使用HVDC,凡是计算机系统使用LCD显示器的地方都可以使用HVDC 目前通信机房中交换机使用的是-48V系统，服务器使用的是UPS 电厂或变电站中，二次控制和断路器使用的是220V直流操作电源；通信使用的是-48V电源；计算机系统使用的是UPS 银行、保险、证券公司中通信使用的是 -48V通信电源，计算机服务器使用的是UPS。证券公司的大显示屏使用的是24VDC，这个电源也来之于UPS，同样可以由HVDC直接供电！,HVDC与电力操作电源系统的区别,电压等级不一样，电力操作电源标称电压是220V（2V，104节浮充电压234V，均充电压244V，电池节数可变1041

7、08节） HVDC标称电压是240V（2V，120节浮充电压270V，均充电压282V，电池节数固定） 电力操作电源接线方案复杂，HVDC接线方案简单（只有一种单母线分段） 电力操作电源设备种类繁多，HVDC，只有监控，模块、电池巡检仪、绝缘监测仪作为可选件；,240V高压直流系统供电方案,单系统单路供电方案 单系统双路供电方案 双系统双路供电方案 服务器交、直流供电原理 HVDC分散式供电系统,单系统单路供电方案,电池组,整流模块,总配电柜,列头柜,设备机架,单系统双路供电方案,电池组,整流模块,总配电柜,列头柜,设备机架,双系统双路供电方案,交直流配电屏,整流配电屏,150A 240V电源

8、系统由交直流配电屏+整流配电屏(含15个10A模块),300A-600A 240V电源系统由交直流配电屏+整流配电屏(含15-30个20A模块)组成,服务器交、直流供电原理,交流供电,直流供电,分散式供电系统由交直流配电屏、整流配电屏、和直流分配柜组成,HVDC分散式供电系统,交直流配电屏-交流单元,2路225A3P交流输入开关带机械互琐,C级防雷,保护地排,交直流配电屏-直流单元,2路800A电池熔丝输入（2正2负）,4路250A负载熔断器组输出（正极）,4路250A负载熔断器组输出（负极）,直流分配柜,10路63A2P直流开关输出,10路32A2P直流开关输出,10路20A2P直流开关输出

9、,10路10A2P直流开关输出,整流配电屏,16个20A直流高压整流模块,16路模块控制开关,主（辅）柜,240V高压直流系统主要组成部分,典型IDC机房供电系统组群设计 典型240V高压直流系统容量设计 电压等级 240V高压直流系统屏柜组成 典型240V高压直流系统电池容量设计选型 通信机房高压直流供电系统工作原理 典型240V高压直流系统整流屏设计选型 典型240V高压直流系统直流屏设计选型 系统监控功能组成 240V高压直流电源设备系统防雷设计 240V高压直流系统接地设计 240V高压直流电源设备系统的电池管理 240V高压直流电源设备系统的配电设计 240V高压直流电源系统的主要功

10、能,按设计经验：信息化数据机房供电系统原则一般设计按 35-100KVA功率向一组服务器柜供电， 整个机房参考基本组配置若干个供电系统组； 形成供电组群，完成全机房供电； 方案优点： 单组电源系统容量可以按相对集中管理模式； 比完全分布式容易设计和管理； 35-150KVA是目前信息化产业功率最佳选择；,典型IDC机房供电系统组群设计,典型240V高压直流系统容量设计,按设计需要：表中对应于原交流供电25-150KVA功率 向一组服务器柜供电，常用的供电容量选择及 直流对应电流容量 方案选型： 单组电源系统容量可以按100-600A标称容量选型； 150A、300A是目前信息化产业功率最佳选择

11、； 对中心局点，可参考600A系统设计,电压等级,系统标称电压是240V 系统标准规范电压范围最大为216V-312V 参照48V系统，实用可选210V-295V 系统采用240V电池组（选用电池单体2V120节） 对应于12V20只单体串联或5组48V串联 电池系统浮充电压268-270V，均充电压282V 对应于电池单体浮充电压2.23V，均充电压2.35V 参照48V系统，53.5V_2.23V;56.5V_2.35V 电池欠压报警点210V 对应于电池单体欠压1.75V 电池低压预警点228V 对应于电池单体欠压1.90V,240V高压直流系统屏柜组成,240V高压直流系统主要由交流屏

12、、整流屏、直流屏组成 交流屏负责接入通信机房双路交流供电，一般一个屏 电源屏即整流屏一般采用1-2个 直流屏按原机房设计保留三级配电模式， 即 直流屏，分配屏、列头柜 改造项目一般只设计直流屏 原配电列头柜交流表需改造为直流电压电流表，配电结构及熔丝不需改动，但小容量开关建议改造为熔丝或专用双刀直流开关 电池组一般采用2组 屏柜尺寸优选：2000mm高*800mm宽*600mm深,典型240V高压直流系统电池容量设计选型,系统对电池充电电流按0.1C10设计 系统对设备送电参考容量系数0.3,0.5或0.8设计 即参照系统总电流30%或50%用于设备供电 系统电池采用2组电池组（选用电池单体2

13、V120节） 对应于12V20只单体串联或5组48V串联 电池系统浮充电压268-270V，均充电压282V 对应于电池单体浮充电压2.23V，均充电压2.35V 参照48V系统，53.5V_2.23V;56.5V_2.35V 电池欠压报警点210V，一般不设下电脱离保护 对应于电池单体欠压1.75V 电池低压预警点228V 对应于电池单体欠压1.90V 高压直流系统电池安时容量参考4-8小时备用供电设计 电池单体一般选用2V，以提高电池组及系统可靠性,通信机房高压直流供电系统工作原理,典型240V高压直流系统整流屏设计选型,如需要：可设计主辅2个整流屏组成整流屏系统， 每屏一般为最多16个模

14、块 设计整流屏可按终装容量留出模块位置 部分位置待需要时安装即可,典型240V高压直流系统直流屏设计选型,选型： 直流配电屏采用正负双熔丝结构 电池2路，共四个熔丝 直流一般为4-8分路双组结构 设计直流屏一般不考虑小容量,240V-300A高压直流电源系统结构图,240V-600A高压直流电源系统结构图,系统及监控单元组成,1、监控单元 采用内部RS485总线、分布式、模块化； 开放式设计，本地5.6“触摸屏 2、整流模块 高频谐振高效率、全智能化； 3、交流配电单元 可实时测量双交流输入参数并报警 4、直流配电单元 可实时检测双直流输出参数并报警 5、 开关量单元 可实时检测输出分路状态并

15、报警 5、电池组 可配备2组电池，实现均浮充限流，温度补偿等 6、单体电池巡检仪 可测量两组120只电池单体 7、母线绝缘监测 可检测正负母线绝缘状态并报警,240V高压直流电源设备系统及监控组成,电信设备,直流屏,交流屏,主整流屏,本地监控,电源 监控器,辅整流屏,240V高压直流电源设备系统防雷设计,配合原机房系统交流侧进线B/C/D三级防雷，高压直流系统防雷设计可增加直流输出侧及信号侧,240V高压直流系统接地设计,接地设计： 高压直流240V系统按高压直流规范中5.11.1悬浮接地； 配置绝缘监察装置。 绝缘装置功能： （1） 绝缘监察装置能按预置的绝缘电阻或相应漏电流检测正负 母线上绝缘状态，当超过设置参数时报警并显示接地极性； （2） 绝缘监察装置能发出告警并可提供信息上传/远传和干节点。,绝缘检测的方法：,目前常用的绝缘检测方法主要是三类 沿用至今的电阻电桥法非常实用简单，有效可靠； 但本方法设计一般选择固定的绝缘电阻参数，如20K欧姆； 也可采用拨码