通信用240V高壓直流供電系統(tǒng)華海力達(dá).ppt

1、通信用240V高壓直流供電系統(tǒng),深 圳 市 華 海 力 達(dá) 通 訊 技 術(shù) 有 限 公 司SHENZHEN HUAHI RED COMMUNICATIONS TECHNOLOGY CO.,LTD.,內(nèi)容提綱,HVDC與UPS的比較及應(yīng)用環(huán)境 240V高壓直流系統(tǒng)供電方案 240V高壓直流系統(tǒng)主要組成部分 高壓直流使用情況,HVDC與UPS的比較及應(yīng)用環(huán)境,UPS的發(fā)展歷史 UPS工作原理 高壓直流電源（HVDC）工作原理 與HVDC相比UPS存在的問題 HVDC 與 UPS的主要區(qū)別 HVDC 與 UPS的比較優(yōu)勢(shì) HVDC為什么可以替代UPS 哪些場(chǎng)合可以使用HVDC HVDC與電力操作電源

2、系統(tǒng)的區(qū)別,UPS的發(fā)展歷史,UPS產(chǎn)生于上個(gè)世紀(jì)60年代，1972年2月21日尼克松訪華，帶給我國(guó)的禮物之一就是UPS，從此中國(guó)開始了UPS的研究。 UPS的出現(xiàn)，是由于一些重要設(shè)備，如航天控制、醫(yī)療儀器、金融系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等，不能斷電而產(chǎn)生的。她的誕生，為信息革命產(chǎn)生了十分重大的影響。也是電力電子領(lǐng)域劃時(shí)代的技術(shù)突破！,UPS（Uninterrupted Power Supply )工作原理,AC輸入,輸入濾波,工頻整流,DC/DC升壓,LC工頻濾波,靜態(tài)開關(guān),AC輸出,DC/AC逆變,充電器,電池組,在線(on line)高頻UPS,高壓直流電源（HVDC）工作原理,輸入濾波

3、,工頻整流,DC/DC變換,LC高頻濾波,DC輸出,電池組,AC輸入,與HVDC相比UPS存在的問題,UPS多一級(jí)變換效率降低； UPS的輸出采用工頻濾波損耗大； UPS控制復(fù)雜，可靠性降低 UPS的電池在輸入端，如果UPS本身出故障，負(fù)載仍然停電；而HVDC的電池在輸出端，即使HVDC本身出故障，電池仍然可以給負(fù)載供電，保障不間斷供電，所以HVDC是真正的不間斷電源； UPS系統(tǒng)并機(jī)是交流并聯(lián)，需要同頻、同相、同電位，并機(jī)復(fù)雜控制難度大，并機(jī)失敗率高，而且，一旦并機(jī)失敗后會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓！,UPS 1+1系統(tǒng)只要有一臺(tái)出問題就等于“病危通知”、“最后通牒”！ HVDC，由于電池的存在，N+1或

4、N+X冗余并聯(lián)，一臺(tái)模塊出故障，只是預(yù)警！ 大型UPS維護(hù)復(fù)雜，耗時(shí)長(zhǎng)，無法現(xiàn)場(chǎng)在線更換， HVDC，維護(hù)簡(jiǎn)便，可以在線熱插拔。 大型1+1 UPS系統(tǒng)投資成本比HVDC高大約60%,HVDC 與 UPS的主要區(qū)別,HVDC 與 UPS的比較優(yōu)勢(shì),HVDC為什么可以替代UPS,通信機(jī)房數(shù)據(jù)服務(wù)器電源工作原理,高頻脈沖,DC輸出,a,b,UPS交流電壓的供電范圍是176264VAC,對(duì)應(yīng)的整流后的最低直流電壓Uab=1.25*176V=220V，最高直流電壓Uab=1.4*264=369.6V,工作效率最高的電壓點(diǎn)是220VAC，對(duì)應(yīng)的直流電壓是Uab=1.25*220=275V，顯然如果我們直

5、接將直流電接到計(jì)算機(jī)服務(wù)器也是完全可以工作的，只要直流電壓在220V369V之間，選取2V一節(jié)120節(jié)電池，其均充電壓是2.35*120=282VDC，浮充電壓是2.25*120=270VDC。 如果是加有APFC的服務(wù)器電源對(duì)UPS的交流輸出可以做到更寬，一般可以到110V-270Vac.其對(duì)應(yīng)的直流范圍是137V-378V，改為直流供電后APFC就變成了單純的DC/DC Boost電路了！ 結(jié)論：由于服務(wù)器電源是將UPS提供的交流電源先要整流成直流電，然后再將直流再變換成12V、5V或3.3V等低壓直流給服務(wù)使用，而全橋二極管整流電路對(duì)直流電可以直接輸入，只要直流電壓能夠達(dá)到220V以上就

6、可以使用！,哪些場(chǎng)合可以使用HVDC,凡是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用LCD顯示器的地方都可以使用HVDC 目前通信機(jī)房中交換機(jī)使用的是-48V系統(tǒng)，服務(wù)器使用的是UPS 電廠或變電站中，二次控制和斷路器使用的是220V直流操作電源；通信使用的是-48V電源；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用的是UPS 銀行、保險(xiǎn)、證券公司中通信使用的是 -48V通信電源，計(jì)算機(jī)服務(wù)器使用的是UPS。證券公司的大顯示屏使用的是24VDC，這個(gè)電源也來之于UPS，同樣可以由HVDC直接供電！,HVDC與電力操作電源系統(tǒng)的區(qū)別,電壓等級(jí)不一樣，電力操作電源標(biāo)稱電壓是220V（2V，104節(jié)浮充電壓234V，均充電壓244V，電池節(jié)數(shù)可變10410

7、8節(jié)） HVDC標(biāo)稱電壓是240V（2V，120節(jié)浮充電壓270V，均充電壓282V，電池節(jié)數(shù)固定） 電力操作電源接線方案復(fù)雜，HVDC接線方案簡(jiǎn)單（只有一種單母線分段） 電力操作電源設(shè)備種類繁多，HVDC，只有監(jiān)控，模塊、電池巡檢儀、絕緣監(jiān)測(cè)儀作為可選件；,240V高壓直流系統(tǒng)供電方案,單系統(tǒng)單路供電方案 單系統(tǒng)雙路供電方案 雙系統(tǒng)雙路供電方案 服務(wù)器交、直流供電原理 HVDC分散式供電系統(tǒng),單系統(tǒng)單路供電方案,電池組,整流模塊,總配電柜,列頭柜,設(shè)備機(jī)架,單系統(tǒng)雙路供電方案,電池組,整流模塊,總配電柜,列頭柜,設(shè)備機(jī)架,雙系統(tǒng)雙路供電方案,交直流配電屏,整流配電屏,150A 240V電源系

8、統(tǒng)由交直流配電屏+整流配電屏(含15個(gè)10A模塊),300A-600A 240V電源系統(tǒng)由交直流配電屏+整流配電屏(含15-30個(gè)20A模塊)組成,服務(wù)器交、直流供電原理,交流供電,直流供電,分散式供電系統(tǒng)由交直流配電屏、整流配電屏、和直流分配柜組成,HVDC分散式供電系統(tǒng),交直流配電屏-交流單元,2路225A3P交流輸入開關(guān)帶機(jī)械互瑣,C級(jí)防雷,保護(hù)地排,交直流配電屏-直流單元,2路800A電池熔絲輸入（2正2負(fù)）,4路250A負(fù)載熔斷器組輸出（正極）,4路250A負(fù)載熔斷器組輸出（負(fù)極）,直流分配柜,10路63A2P直流開關(guān)輸出,10路32A2P直流開關(guān)輸出,10路20A2P直流開關(guān)輸出,

9、10路10A2P直流開關(guān)輸出,整流配電屏,16個(gè)20A直流高壓整流模塊,16路模塊控制開關(guān),主（輔）柜,240V高壓直流系統(tǒng)主要組成部分,典型IDC機(jī)房供電系統(tǒng)組群設(shè)計(jì) 典型240V高壓直流系統(tǒng)容量設(shè)計(jì) 電壓等級(jí) 240V高壓直流系統(tǒng)屏柜組成 典型240V高壓直流系統(tǒng)電池容量設(shè)計(jì)選型 通信機(jī)房高壓直流供電系統(tǒng)工作原理 典型240V高壓直流系統(tǒng)整流屏設(shè)計(jì)選型 典型240V高壓直流系統(tǒng)直流屏設(shè)計(jì)選型 系統(tǒng)監(jiān)控功能組成 240V高壓直流電源設(shè)備系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì) 240V高壓直流系統(tǒng)接地設(shè)計(jì) 240V高壓直流電源設(shè)備系統(tǒng)的電池管理 240V高壓直流電源設(shè)備系統(tǒng)的配電設(shè)計(jì) 240V高壓直流電源系統(tǒng)的主要功能

10、,按設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：信息化數(shù)據(jù)機(jī)房供電系統(tǒng)原則一般設(shè)計(jì)按 35-100KVA功率向一組服務(wù)器柜供電， 整個(gè)機(jī)房參考基本組配置若干個(gè)供電系統(tǒng)組； 形成供電組群，完成全機(jī)房供電； 方案優(yōu)點(diǎn)： 單組電源系統(tǒng)容量可以按相對(duì)集中管理模式； 比完全分布式容易設(shè)計(jì)和管理； 35-150KVA是目前信息化產(chǎn)業(yè)功率最佳選擇；,典型IDC機(jī)房供電系統(tǒng)組群設(shè)計(jì),典型240V高壓直流系統(tǒng)容量設(shè)計(jì),按設(shè)計(jì)需要：表中對(duì)應(yīng)于原交流供電25-150KVA功率 向一組服務(wù)器柜供電，常用的供電容量選擇及 直流對(duì)應(yīng)電流容量 方案選型： 單組電源系統(tǒng)容量可以按100-600A標(biāo)稱容量選型； 150A、300A是目前信息化產(chǎn)業(yè)功率最佳選擇；

11、 對(duì)中心局點(diǎn)，可參考600A系統(tǒng)設(shè)計(jì),電壓等級(jí),系統(tǒng)標(biāo)稱電壓是240V 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范電壓范圍最大為216V-312V 參照48V系統(tǒng)，實(shí)用可選210V-295V 系統(tǒng)采用240V電池組（選用電池單體2V120節(jié)） 對(duì)應(yīng)于12V20只單體串聯(lián)或5組48V串聯(lián) 電池系統(tǒng)浮充電壓268-270V，均充電壓282V 對(duì)應(yīng)于電池單體浮充電壓2.23V，均充電壓2.35V 參照48V系統(tǒng)，53.5V_2.23V;56.5V_2.35V 電池欠壓報(bào)警點(diǎn)210V 對(duì)應(yīng)于電池單體欠壓1.75V 電池低壓預(yù)警點(diǎn)228V 對(duì)應(yīng)于電池單體欠壓1.90V,240V高壓直流系統(tǒng)屏柜組成,240V高壓直流系統(tǒng)主要由交流屏、

12、整流屏、直流屏組成 交流屏負(fù)責(zé)接入通信機(jī)房雙路交流供電，一般一個(gè)屏 電源屏即整流屏一般采用1-2個(gè) 直流屏按原機(jī)房設(shè)計(jì)保留三級(jí)配電模式， 即 直流屏，分配屏、列頭柜 改造項(xiàng)目一般只設(shè)計(jì)直流屏 原配電列頭柜交流表需改造為直流電壓電流表，配電結(jié)構(gòu)及熔絲不需改動(dòng)，但小容量開關(guān)建議改造為熔絲或?qū)Ｓ秒p刀直流開關(guān) 電池組一般采用2組 屏柜尺寸優(yōu)選：2000mm高*800mm寬*600mm深,典型240V高壓直流系統(tǒng)電池容量設(shè)計(jì)選型,系統(tǒng)對(duì)電池充電電流按0.1C10設(shè)計(jì) 系統(tǒng)對(duì)設(shè)備送電參考容量系數(shù)0.3,0.5或0.8設(shè)計(jì) 即參照系統(tǒng)總電流30%或50%用于設(shè)備供電 系統(tǒng)電池采用2組電池組（選用電池單體2V

13、120節(jié)） 對(duì)應(yīng)于12V20只單體串聯(lián)或5組48V串聯(lián) 電池系統(tǒng)浮充電壓268-270V，均充電壓282V 對(duì)應(yīng)于電池單體浮充電壓2.23V，均充電壓2.35V 參照48V系統(tǒng)，53.5V_2.23V;56.5V_2.35V 電池欠壓報(bào)警點(diǎn)210V，一般不設(shè)下電脫離保護(hù) 對(duì)應(yīng)于電池單體欠壓1.75V 電池低壓預(yù)警點(diǎn)228V 對(duì)應(yīng)于電池單體欠壓1.90V 高壓直流系統(tǒng)電池安時(shí)容量參考4-8小時(shí)備用供電設(shè)計(jì) 電池單體一般選用2V，以提高電池組及系統(tǒng)可靠性,通信機(jī)房高壓直流供電系統(tǒng)工作原理,典型240V高壓直流系統(tǒng)整流屏設(shè)計(jì)選型,如需要：可設(shè)計(jì)主輔2個(gè)整流屏組成整流屏系統(tǒng)， 每屏一般為最多16個(gè)模塊

14、 設(shè)計(jì)整流屏可按終裝容量留出模塊位置 部分位置待需要時(shí)安裝即可,典型240V高壓直流系統(tǒng)直流屏設(shè)計(jì)選型,選型： 直流配電屏采用正負(fù)雙熔絲結(jié)構(gòu) 電池2路，共四個(gè)熔絲 直流一般為4-8分路雙組結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)直流屏一般不考慮小容量,240V-300A高壓直流電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,240V-600A高壓直流電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,系統(tǒng)及監(jiān)控單元組成,1、監(jiān)控單元 采用內(nèi)部RS485總線、分布式、模塊化； 開放式設(shè)計(jì)，本地5.6觸摸屏 2、整流模塊 高頻諧振高效率、全智能化； 3、交流配電單元 可實(shí)時(shí)測(cè)量雙交流輸入?yún)?shù)并報(bào)警 4、直流配電單元 可實(shí)時(shí)檢測(cè)雙直流輸出參數(shù)并報(bào)警 5、 開關(guān)量單元 可實(shí)時(shí)檢測(cè)輸出分路狀態(tài)并報(bào)警

15、 5、電池組 可配備2組電池，實(shí)現(xiàn)均浮充限流，溫度補(bǔ)償?shù)?6、單體電池巡檢儀 可測(cè)量?jī)山M120只電池單體 7、母線絕緣監(jiān)測(cè) 可檢測(cè)正負(fù)母線絕緣狀態(tài)并報(bào)警,240V高壓直流電源設(shè)備系統(tǒng)及監(jiān)控組成,電信設(shè)備,直流屏,交流屏,主整流屏,本地監(jiān)控,電源 監(jiān)控器,輔整流屏,240V高壓直流電源設(shè)備系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì),配合原機(jī)房系統(tǒng)交流側(cè)進(jìn)線B/C/D三級(jí)防雷，高壓直流系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)可增加直流輸出側(cè)及信號(hào)側(cè),240V高壓直流系統(tǒng)接地設(shè)計(jì),接地設(shè)計(jì)： 高壓直流240V系統(tǒng)按高壓直流規(guī)范中5.11.1懸浮接地； 配置絕緣監(jiān)察裝置。絕緣裝置功能：（1） 絕緣監(jiān)察裝置能按預(yù)置的絕緣電阻或相應(yīng)漏電流檢測(cè)正負(fù) 母線上絕緣狀態(tài)

16、，當(dāng)超過設(shè)置參數(shù)時(shí)報(bào)警并顯示接地極性；（2） 絕緣監(jiān)察裝置能發(fā)出告警并可提供信息上傳/遠(yuǎn)傳和干節(jié)點(diǎn)。,絕緣檢測(cè)的方法：,目前常用的絕緣檢測(cè)方法主要是三類 沿用至今的電阻電橋法非常實(shí)用簡(jiǎn)單，有效可靠； 但本方法設(shè)計(jì)一般選擇固定的絕緣電阻參數(shù)，如20K歐姆； 也可采用撥碼設(shè)置電阻參數(shù)，如2-50K，或?qū)?yīng)的漏電流設(shè)置參數(shù) 電壓注入法和不平衡電流測(cè)試法主要用于分路巡檢，即主要檢測(cè)電源系統(tǒng)外安裝的設(shè)備負(fù)載漏電支路及漏電參數(shù)，方便使用維護(hù),高壓直流240V系統(tǒng)規(guī)范目前已確定采用雙母線懸浮的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 母線的懸浮絕緣狀態(tài)應(yīng)盡可能在設(shè)計(jì)時(shí)明確絕緣電阻或漏電流參數(shù)規(guī)范 如20K歐姆，或10mA 設(shè)計(jì)應(yīng)注意當(dāng)出現(xiàn)

17、懸浮接地故障告警提示后，電源系統(tǒng)除報(bào)警外功能要求； 以及系統(tǒng)的維護(hù)處理模式，處理辦法，處理過程及規(guī)程；監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)端提示,絕緣檢測(cè)的設(shè)計(jì)原則：,240V高壓直流電源設(shè)備系統(tǒng)的電池管理,按設(shè)計(jì)需要：一般設(shè)計(jì)按35-150KVA功率組， 市電停電后，電池必須接續(xù)供電；電池組成： 單組240V電池可配合組內(nèi)熔絲按5組48V串聯(lián)； 系統(tǒng)內(nèi)兩組電池可由串聯(lián)熔絲并聯(lián)； 為提高電池組本身的固有可靠性，一般采用2V單體； 電池管理： 均充浮充按設(shè)置參數(shù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換；溫度自動(dòng)補(bǔ)償； 可選擇配備電池單體巡檢裝置；檢測(cè)落后單體并報(bào)警 增加電池電壓1.90欠壓即容量預(yù)警，并實(shí)施1.75V報(bào)警,典型IDC機(jī)房供電系統(tǒng)電池設(shè)計(jì)

18、及管理,240V高壓直流電源設(shè)備系統(tǒng)的配電設(shè)計(jì),按操作規(guī)程：一般上電前先投入熔絲，再切換設(shè)備上電或換電，這樣可 保證熔絲不拉??；下電時(shí)則先將負(fù)載電流拆除或移走后在斷開熔絲。 建議操作流程注明，先操作正極熔絲，再操作負(fù)極熔絲。,典型直流配電熔絲安裝及維護(hù),直流配電保留三級(jí)配電模式，即 直流屏，分配屏、列頭柜 其中直流屏及分配屏可選用熔絲，采用正負(fù)雙配置結(jié)構(gòu)； 列頭柜中可部分選用開關(guān)，但必須是直流雙刀類型； 改造項(xiàng)目一般只設(shè)計(jì)直流屏 原配電列頭柜交流表需改造為直流電壓電流表，配電結(jié)構(gòu)即熔絲不需改動(dòng)，但小容量開關(guān)建議改造為熔絲或?qū)Ｓ秒p刀直流開關(guān),240V高壓直流電源系統(tǒng)的主要功能,防雷設(shè)計(jì)、漏電防護(hù)

19、、EMI設(shè)計(jì) 交流輸入過欠壓保護(hù)，ACin寬范圍，缺相降額保護(hù) 電池低電壓預(yù)警，欠電壓報(bào)警 電池在線管理:均浮充自動(dòng)轉(zhuǎn)換，電池環(huán)境溫度補(bǔ)償； 電池單體電壓及內(nèi)阻測(cè)量巡檢，數(shù)據(jù)記錄并報(bào)警 故障告警及保護(hù)，清晰提示，可通過監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)端提示 提供大容量240V高壓直流輸出，系統(tǒng)功率密度高； 監(jiān)控四遙功能，可遠(yuǎn)端監(jiān)控 用戶使用維護(hù)方便,高壓直流使用情況,解決UPS供電可靠性問題 節(jié)能提升供電效率,高壓直流替代UPS,2007年1月開始，中國(guó)電信鹽城分公司開始試驗(yàn)高壓直流供電，從辦公PC機(jī)逐步擴(kuò)展到服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（二層交換機(jī)、三層交換機(jī)、光纖交換機(jī)、防火墻等）、磁盤陣列、小型機(jī)、營(yíng)業(yè)廳票據(jù)打印機(jī)等60

20、0多臺(tái)，基本覆蓋了分公司全部機(jī)型。 鹽城公司從2008年6月份起，凡新裝IT設(shè)備，全部使用高壓直流供電，目前已替換了七套UPS系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)裝表測(cè)量，安全性優(yōu)于UPS,節(jié)能25%以上。,2007-10月江蘇鹽城開始高壓直流供電試驗(yàn),23套高壓直流供電系統(tǒng)在線運(yùn)行,節(jié)能效果好、安全性高,采用標(biāo)稱電壓為240V的高壓直流電源替代交流UPS向IT設(shè)備供電，不需要對(duì)IT設(shè)備內(nèi)部改造，不需要對(duì)IT設(shè)備輸入接口改造，在保障通信安全、降低運(yùn)行能耗、節(jié)約建設(shè)成本、操作維護(hù)簡(jiǎn)單等方面比UPS供電系統(tǒng)具有很大優(yōu)勢(shì)。該項(xiàng)目通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，每套系統(tǒng)均節(jié)能2030%。,高壓直流解決了哪些問題,適應(yīng)性強(qiáng)，240V直流供電系統(tǒng)能

21、夠支持IT設(shè)備的主要電源標(biāo)準(zhǔn)（ATX、SSI標(biāo)準(zhǔn)） 個(gè)案：CRT顯示器變色、激光打印機(jī)（熱量不夠，墨烤不干） 供電系統(tǒng)可靠性大大提高，240V系統(tǒng)最長(zhǎng)使用2年，目前所有系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，解決了UPS系統(tǒng)故障頻發(fā)、系統(tǒng)阻斷問題 分散供電模式 蓄電池直接向負(fù)荷供電 擴(kuò)容方便，可維護(hù)性強(qiáng) 不存在“零地”電壓差問題 節(jié)能效果明顯 徐州節(jié)電27%，無錫節(jié)電30% 節(jié)省投資40%以上，減少超前投資50%以上 全部采用國(guó)產(chǎn)電源設(shè)備,IT設(shè)備高壓直流供電取代UPS是明顯的趨勢(shì),通信用240V直流供電系統(tǒng)技術(shù)要求已經(jīng)頒發(fā),09年12月1日，由TC4、中國(guó)電信提出的通信用240V直流供電系統(tǒng)技術(shù)要求YDB 03720

22、09 通過工信部審查，12月10日頒發(fā)。,已引起通信電源行業(yè)的廣泛關(guān)注，產(chǎn)業(yè)鏈支持不存在問題。,高頻開關(guān)電源 眾多廠家有電力操作電源產(chǎn)品系列；產(chǎn)品技術(shù)要求規(guī)范、明確 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)包括：中達(dá)電通、艾默生、中恒、動(dòng)力源、伊頓等 蓄電池 無特殊要求 電纜、母線 載流量比-48V系統(tǒng)低，現(xiàn)有產(chǎn)品系列基本可以兼容；無特殊要求 開關(guān)、熔斷器等控制器件 有各種電壓等級(jí)、電流規(guī)格的產(chǎn)品，已經(jīng)通過大量現(xiàn)場(chǎng)障礙模擬實(shí)驗(yàn) （與國(guó)家電力公司的運(yùn)行規(guī)范相背，專利重要權(quán)利之一）,中國(guó)電信江蘇分公司內(nèi)部推進(jìn)措施,1、鼓勵(lì)試點(diǎn)，將高壓直流列為創(chuàng)新項(xiàng)目，對(duì)復(fù)制、采用創(chuàng)新項(xiàng)目的其他本地網(wǎng)，將在年度考評(píng)中加分、創(chuàng)新項(xiàng)目原創(chuàng)單位也相應(yīng)加分。 2、組織虛