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        華為UPS供電系統怎么來配置

        發布時間:2019-09-04 15:16:06

          1.介紹

          在當今的通信網絡中,技術發展的趨勢是IT(信息技術)和CT(通信技術)的日益融合。為了確保電源的安全性和可靠性,基于軟交換技術的核心網技術的下一代通信網絡(NGN)仍將使用直流電源作為基本供電模式,但在業務支撐系統平臺上,交流供電模式的使用將共存?;谟嬎銠C設備的大量應用,UPS系統設備越來越多地用于通信網絡中。其供電對象已從單一計算機設備發展到商用終端,網絡服務器,網絡設備,數據存儲設備,業務支撐平臺甚至整個通信網絡。供電對象的范圍主要涉及計算機終端,服務器,路由器,交換機,監視器,磁盤存儲陣列,小型機等。電源模式已從小型UPS分散式電源發展為大型UPS集中式電源。為確保電源的可靠性,甚至采用n+1并聯熱備系統甚至雙母線UPS系統。精心設計的UPS電源系統可以為負載提供高質量的電源,但在實際應用中,許多問題通常是由UPS電源系統引起的。因此,如何建立合理安全的UPS供電系統已成為一個值得關注的問題。本文將從UPS供電系統設計的角度討論這個問題。
        華為UPS供電系統
          2.配置華為UPS系統容量

          UPS的負載能力是用戶在選擇UPS時應考慮的第一個問題,即UPS需要的大小,以及所選UPS在各種情況下如何承載負載,所有這些都需要認真對待。與變壓器不同,只要負載功率不超過其額定輸出容量(kVA),UPS就不關心任何負載。UPS的輸出容量不僅與負載大小有關,而且與負載的性質有關。合理分配系統容量不僅可以保證UPS的供電質量,降低故障率,還可以節省投資,提高經濟效益。

          2.1根據負載大小選擇UPS中的系統容量

          必須充分注意模型的選擇。UPS的容量越高,可靠性越高。如果UPS在輕負載下長時間運行,雖然有利于降低變頻器的損壞概率,但增加了UPS內部電池故障的可能性。由于電池放電電流過小而放電時間過長,容易造成深度放電,永久性損壞。如果UPS長時間在重負載下運行,雖然可以節省一些投資,但由于逆變器在重負載下運行,輸出波形會失真,輸出電壓幅度抖動也會過大。這不能為負載提供高質量的電源,也容易造成UPS逆變器驅動元件的損壞,因此即使從經濟角度來看也是不值得的損失。根據一些UPS制造商目前的建議,最好配置負載為60%~80%的單個UPS單元,以及負載為35%~40%的單個UPS單元。

          此外,選擇UPS時還應考慮負載系統的擴展。預增加負荷約為20%。對于大型通信機房面積和分階段連續負載擴展的情況,在第一階段配置UPS容量時,應適當考慮中長期發展趨勢,并且可以組合或運行多個類型應在選擇中選擇機器,以便在中長期負荷能力增加時通過UPS并聯機擴大輸出容量。因此,在配置UPS輸入和輸出配電板時,應保留多個UPS輸入開關和中長期負荷分流開關,以便將來擴容。例如,如果UPS的實際負載容量為60kVA,則UPS的最小選定容量可估算為:(60kVA+60kVA×20%)/60%=120kVA。

          2.2根據負載性質選擇系統容量

          負載特性一般分為線性負載(包括電阻負載或功率因數校正負載,感性負載,容性負載)和非線性負載(即帶電解電容的整流和濾波負載)。

          從上表可以看出,不同屬性的負載具有不同的功率因數和峰值因子,因此在選擇UPS時必須考慮負載的性質。

          大多數計算機設備的輸入功率因數為0.7,UPS的負載主要針對這些智能精密設備。因此,所有UPS設計都應采用輸出功率因數匹配為0.7~0.8的參數,以最大限度地提高UPS的負載能力。在功率因數匹配的情況下,即當計算機負載的輸入功率因數為0.7,并且由UPS校準的輸出功率因數也為0.7時,VA的負載數與UPS的VA數之比為1:1。也就是說,容量為1VA的UPS可承載容量為1VA的負載,而不考慮影響和以前的容量等裕量因素。如果功率因數不匹配,例如電阻性負載,1VA容量的UPS只能承載0.7va的阻性負載,否則UPS將過載(即使UPS的VA數量大于VA的數量)負載)。

          負載容量的選擇還應考慮不同負載的沖擊電流。通常,UPS的峰值因子為3:1,適用于正常工作中計算機和其他非線性負載的峰值因數要求。但是,當影響很大時,UPS和其他電源設備的電流容量乘以3不足以滿足負載的瞬時電流要求。在這種情況下,我們需要考慮增加供電設備的容量,從而提高當前的供電能力。計算機負載通常比平時開啟時產生更大的沖擊電流。通常,UPS峰值因子提供的容量大于UPS峰值因子提供的容量。因此,在選擇UPS容量時應考慮負載波動和影響余量,并應適當增加UPS容量以抵抗負載波動。UPS的備用容量選擇為:UPS容量(VA編號):計算機負載容量(VA編號)=1:0.7

          對于某些特殊負載,在啟動或工作期間會產生強烈的沖擊電流,并且負載容量會瞬間增加幾倍(有時高達6倍)。對于這種負荷,應根據普通容量限額的比例進一步增加補貼。正確的容量比對UPS的正常穩定運行和UPS的工作壽命有很大影響。UPS系統在滿負荷或過載情況下的失效幾率遠高于具有正確容量比的UPS電源。
        華為UPS供電系統
          3.華為UPS電池容量配置

          合理選擇蓄電池容量是UPS為負載設備提供正常電源的重要保證。容量配置過大,電池無法充分利用,浪費資源;容量配置太小,不能滿足用戶對備份時間的要求,并且不利于電池壽命。

          電池容量選擇應遵循以下原則:電池必須在備用時為逆變器供電,電池電壓不應低于變頻器在額定負載下允許的最小電壓。備用時間應大于從電源中斷到恢復時間或發電機組到正常變電站需要時間(前級電源系統配備發電機),如果時間較長,應配置長外接電池延時,但此時,應確認UPS內部整流器是否具有國外大容量電池充電的能力,否則應配置外接充電器。目前,通信局(站)要求停電后發動機啟動時間應為15分鐘,UPS運行中組合冗余供電方式達到的實際負荷約為60%,因此建議每臺大中型UPS的備用電池延遲時間(根據UPS的滿負荷計算)一般為1小時。

          UPS備用電池容量計算方法很多,恒功率法(查表法),估算法,功率法,恒流法,不同的計算方法都有不同的結果,我們不能說是用什么樣的方法來計算最準確,各種計算方法各有側重,應考慮在蓄電池的使用實際應用中,UPS在負載和應用場合選擇合適的電池容量計算方法。恒流方法簡單,適合所有品牌的電池計算,是一種粗略的電池配置方法。

          恒定電流法計算公式:C=(P(T)/(V*K eta),

          其中:C-電池容量(AH),P-負載功率(W),T-理想備用小時(h),V-UPS電池額定電壓(V),eta-電池逆變器效率(查找表),K-電池放電系數(查表)

          例:艾默生系列120KVAUPS備份時間1h,使用華日2V系列電池。估計電池容量。

          解答:UPS平均功率因數為0.8,P=PUPS*0.8=120000*0.8=96000(W),V=192*2=384(V),eta=0.9,K=0.3的查找表

          C=(P(T)/(V*K eta)=(96000 x 1)/(384*0.9*0.3)=926(AH)選項2 v500ah電池2組,可滿足使用。

          4.選擇冗余操作模式

          在通信局(站)中,通信設備不允許斷電。為了提高UPS系統的可靠性,便于UPS系統的容量擴展和定期維護檢修,經常采用冗余運行方式。冗余連接有很多種方式,每種方式都有優點和缺點。在考慮方案時,應根據實際負載選擇合適的模式。當前的并行冗余操作模式大致可分為兩類:

         ?。?)熱備份(即串行冗余)。UPS可分為主機和從機。UPS的基本原理是當主機正常時,負載電流為100%,從機在發生故障時提供備用電源。由于備用UPS在主機旁路中等待,因此稱為熱備份。該系統的結構和控制簡單,但它有以下缺點:主機長時間工作,而從機處于長期待機狀態。兩臺機器的部件老化程度不均勻。在從電源供電的情況下,主機的靜態旁路故障可能會中斷整個系統的供電,從而導致瓶頸故障。系統負載不能超過單臺機器的容量,將來無法擴展。

         ?。?)并行冗余。兩個以上相同型號和功率的UPS通過組合柜,組合模塊或組合板連接到輸出端。目的是分擔負載功率?;驹砣缦拢赫G闆r下,兩臺UPS均由逆變器輸出,負載和電流均分。當一臺UPS發生故障時,剩余的UPS承擔所有負載。例如,對于60KVA的負載,我們可以考慮三臺30KVA的并聯機器。即使一臺UPS發生故障,另外兩臺UPS仍然可以承受所有負載,即N+1并聯冗余。并行冗余的本質是UPS共享負載。目前,這種方式通常有兩種結構。一種是UPS通過外部并聯機柜并聯,提供同步和多機流量共享控制,并提供并聯系統的總靜態旁路。另一種是在每個UPS中安裝一組邏輯控制板來控制每臺機器的同步和流量共享輸出。該方案的優點是容易擴展容量(采用合并柜的方式時,應考慮最后期間的機柜),通過冗余備份可以提高供電的可靠性。但也有一些缺點:采用并聯機柜一般會使并聯機柜成為系統的公共瓶頸點。一旦內部控制或故障,將導致整個系統的供電故障。此外,很難保持每個UPS的輸出參數完全一致,這也將導致在UPS內部的逆變器之間形成循環,同時向負載供電。如果循環過大,逆變器的安全性將直接受到影響。如果每個UPS對負載的供電電流變化太大,則逆變器功率放大器元件的老化速度將失去平衡,并且還將導致故障。一般而言,供電系統中的并聯機器越多,UPS電力系統的故障概率就越大。
        華為UPS供電系統
          5.華為UPS輸入分配選擇

          UPS可以為負載提供高質量的電源,具有高電壓穩定精度,穩定的頻率和低波形失真,并且可以在使用靜態旁路切換時不間斷地供電。但要實現這一點,其原有的電源質量不容忽視。在設計通信機房的前級供電系統時,應考慮以下幾個方面:

         ?。?)前級供電系統的供電質量不應太差,電壓和頻率應穩定在正常范圍內。目前,采用SCR設計的UPS范圍為-15%,+10%,IGBT整流器的范圍為-25%,+23%。最佳頻率范圍為50Hz±5Hz,范圍廣。如果電壓過低,UPS備用電池會頻繁放電,由于長時間欠充電,其使用壽命會大大縮短。相反,如果電壓過高,逆變器很容易損壞。對于旁路輸入,其電壓和頻率波動也有一定的范圍,一般額定電壓±10%,如果前端電源變化范圍過大,則會導致逆變器和旁路電源切換被禁止或中斷。因此,如果通信機房級電網在其電壓范圍達不到要求之前,應在UPS級配置前適當抗干擾交流穩壓電源,但不宜使用真空管式交流穩壓器或磁飽和電壓調節器,由于這兩種穩壓器在瞬時高壓下,也會產生輸出波形失真較大,容易造成UPS故障。

         ?。?)前級供電系統不應配備其他頻繁啟動負載,如常用電梯和常開空調。原因是這些負載開啟和關閉時會出現瞬時高低電壓,使電源線上的電壓波形失真過大,導致市政電源控制電路誤操作電源旁路和逆變電源,然后造成同步控制電路故障。因此,如果條件允許,建議將UPS電源放在電網輸入的前端。

         ?。?)前級供電系統的交流發電機組容量應適當增大。大多數通信室配備發電機組,以解決長時間停電的問題。但是,配置發電機組時,其容量不得小于UPS電源額定輸出功率的1.5-2倍,以保證發電機正常輸出電壓和頻率,提高其波形失真度。

         ?。?)UPS主輸入和自動旁路輸入應隔離。如果兩個輸入由同一個帶有空氣開口的交流配電盤引入,并且機器內部連接,則會出現嚴重的“單點故障”隱患。當設備內部短路時,會導致嚴重過載,導致主輸入空氣開路跳閘,同時空自動旁路同時失效,導致負載停電事故。UPS內部整流輸入和自動旁路輸入跳線應拆除,使UPS從單輸入到雙輸入,即UPS輸電線路從一到二,分別通過兩個空開UPS整流和自動旁路,以免整流器輸入開關故障跳閘UPS無法繞過問題。
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          6.華為UPS接線選擇

          合理選擇接線非常重要,接線直徑太細,電流過大,容易發熱而引起火災;如果電線直徑太厚,會造成浪費。

          可以根據經濟電流密度方法選擇交流電力線,其通過S=Im/Ji來計算。其中S是銅電纜直徑(mm2),Im是最大負載電流(A),Ji是經濟電流密度(2-4a/mm2,一般為2.25)。例如,如果通信局的最大負載電流為100A,則S=100/2.25=44.44(mm2),因此最好使用50mm2銅纜。對于UPS電源系統,中心線的橫截面積應為相線電纜的1.5~1.7倍。對于UPS電源系統,接地線的橫截面積應為相線橫截面積的0.5~1倍,但不小于6mm2。Dc電纜(蓄電池電纜)可根據電流矩法選擇,電流矩法計算公式為:S=(I×L)/(K×delta V)。S為電源線直徑(was),I(A)為電源負載電流,電源線環長度為L(m),K為電源線電導率(m/Ωx為),銅線為57,對于電線上的電壓降,增量V,平均值為2.6 V.例如,如果通信站的最大負載電流為100A,則電池線的長度為20m(20m電池線包括圓的長度-跳閘電路),固定電壓降為0.5v,則所需電池線為S=(100×20)/(57×0.5)=70.2(mm2),應使用75mm2銅線。

          7.結論

          UPS電源方案的質量直接決定了通信機房中的重要負載是否能夠正常運行。在通信機房配置UPS供電系統時,不僅要節省投資,還要考慮系統的可靠性和靈活性,為通信設備和計算機負載提供有效保障。

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