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华为UPS供电系统怎么来配置

发布时间:2019-09-04 15:16:06

  1.介绍

  在当今的通信网络中,技术发展的趋势是IT(信息技术)和CT(通信技术)的日益融合。为了确保电源的安全性和可靠性,基于软交换技术的核心网技术的下一代通信网络(NGN)仍将使用直流电源作为基本供电模式,但在业务支撑系统平台上,交流供电模式的使用将共存。基于计算机设备的大量应用,UPS系统设备越来越多地用于通信网络中。其供电对象已从单一计算机设备发展到商用终端,网络服务器,网络设备,数据存储设备,业务支撑平台甚至整个通信网络。供电对象的范围主要涉及计算机终端,服务器,路由器,交换机,监视器,磁盘存储阵列,小型机等。电源模式已从小型UPS分散式电源发展为大型UPS集中式电源。为确保电源的可靠性,甚至采用n+1并联热备系统甚至双母线UPS系统。精心设计的UPS电源系统可以为负载提供高质量的电源,但在实际应用中,许多问题通常是由UPS电源系统引起的。因此,如何建立合理安全的UPS供电系统已成为一个值得关注的问题。本文将从UPS供电系统设计的角度讨论这个问题。
华为UPS供电系统
  2.配置华为UPS系统容量

  UPS的负载能力是用户在选择UPS时应考虑的第一个问题,即UPS需要的大小,以及所选UPS在各种情况下如何承载负载,所有这些都需要认真对待。与变压器不同,只要负载功率不超过其额定输出容量(kVA),UPS就不关心任何负载。UPS的输出容量不仅与负载大小有关,而且与负载的性质有关。合理分配系统容量不仅可以保证UPS的供电质量,降低故障率,还可以节省投资,提高经济效益。

  2.1根据负载大小选择UPS中的系统容量

  必须充分注意模型的选择。UPS的容量越高,可靠性越高。如果UPS在轻负载下长时间运行,虽然有利于降低变频器的损坏概率,但增加了UPS内部电池故障的可能性。由于电池放电电流过小而放电时间过长,容易造成深度放电,永久性损坏。如果UPS长时间在重负载下运行,虽然可以节省一些投资,但由于逆变器在重负载下运行,输出波形会失真,输出电压幅度抖动也会过大。这不能为负载提供高质量的电源,也容易造成UPS逆变器驱动元件的损坏,因此即使从经济角度来看也是不值得的损失。根据一些UPS制造商目前的建议,最好配置负载为60%~80%的单个UPS单元,以及负载为35%~40%的单个UPS单元。

  此外,选择UPS时还应考虑负载系统的扩展。预增加负荷约为20%。对于大型通信机房面积和分阶段连续负载扩展的情况,在第一阶段配置UPS容量时,应适当考虑中长期发展趋势,并且可以组合或运行多个类型应在选择中选择机器,以便在中长期负荷能力增加时通过UPS并联机扩大输出容量。因此,在配置UPS输入和输出配电板时,应保留多个UPS输入开关和中长期负荷分流开关,以便将来扩容。例如,如果UPS的实际负载容量为60kVA,则UPS的最小选定容量可估算为:(60kVA+60kVA×20%)/60%=120kVA。

  2.2根据负载性质选择系统容量

  负载特性一般分为线性负载(包括电阻负载或功率因数校正负载,感性负载,容性负载)和非线性负载(即带电解电容的整流和滤波负载)。

  从上表可以看出,不同属性的负载具有不同的功率因数和峰值因子,因此在选择UPS时必须考虑负载的性质。

  大多数计算机设备的输入功率因数为0.7,UPS的负载主要针对这些智能精密设备。因此,所有UPS设计都应采用输出功率因数匹配为0.7~0.8的参数,以最大限度地提高UPS的负载能力。在功率因数匹配的情况下,即当计算机负载的输入功率因数为0.7,并且由UPS校准的输出功率因数也为0.7时,VA的负载数与UPS的VA数之比为1:1。也就是说,容量为1VA的UPS可承载容量为1VA的负载,而不考虑影响和以前的容量等裕量因素。如果功率因数不匹配,例如电阻性负载,1VA容量的UPS只能承载0.7va的阻性负载,否则UPS将过载(即使UPS的VA数量大于VA的数量)负载)。

  负载容量的选择还应考虑不同负载的冲击电流。通常,UPS的峰值因子为3:1,适用于正常工作中计算机和其他非线性负载的峰值因数要求。但是,当影响很大时,UPS和其他电源设备的电流容量乘以3不足以满足负载的瞬时电流要求。在这种情况下,我们需要考虑增加供电设备的容量,从而提高当前的供电能力。计算机负载通常比平时开启时产生更大的冲击电流。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,在选择UPS容量时应考虑负载波动和影响余量,并应适当增加UPS容量以抵抗负载波动。UPS的备用容量选择为:UPS容量(VA编号):计算机负载容量(VA编号)=1:0.7

  对于某些特殊负载,在启动或工作期间会产生强烈的冲击电流,并且负载容量会瞬间增加几倍(有时高达6倍)。对于这种负荷,应根据普通容量限额的比例进一步增加补贴。正确的容量比对UPS的正常稳定运行和UPS的工作寿命有很大影响。UPS系统在满负荷或过载情况下的失效几率远高于具有正确容量比的UPS电源。
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  3.华为UPS电池容量配置

  合理选择蓄电池容量是UPS为负载设备提供正常电源的重要保证。容量配置过大,电池无法充分利用,浪费资源;容量配置太小,不能满足用户对备份时间的要求,并且不利于电池寿命。

  电池容量选择应遵循以下原则:电池必须在备用时为逆变器供电,电池电压不应低于变频器在额定负载下允许的最小电压。备用时间应大于从电源中断到恢复时间或发电机组到正常变电站需要时间(前级电源系统配备发电机),如果时间较长,应配置长外接电池延时,但此时,应确认UPS内部整流器是否具有国外大容量电池充电的能力,否则应配置外接充电器。目前,通信局(站)要求停电后发动机启动时间应为15分钟,UPS运行中组合冗余供电方式达到的实际负荷约为60%,因此建议每台大中型UPS的备用电池延迟时间(根据UPS的满负荷计算)一般为1小时。

  UPS备用电池容量计算方法很多,恒功率法(查表法),估算法,功率法,恒流法,不同的计算方法都有不同的结果,我们不能说是用什么样的方法来计算最准确,各种计算方法各有侧重,应考虑在蓄电池的使用实际应用中,UPS在负载和应用场合选择合适的电池容量计算方法。恒流方法简单,适合所有品牌的电池计算,是一种粗略的电池配置方法。

  恒定电流法计算公式:C=(P(T)/(V*K eta),

  其中:C-电池容量(AH),P-负载功率(W),T-理想备用小时(h),V-UPS电池额定电压(V),eta-电池逆变器效率(查找表),K-电池放电系数(查表)

  例:艾默生系列120KVAUPS备份时间1h,使用华日2V系列电池。估计电池容量。

  解答:UPS平均功率因数为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)选项2 v500ah电池2组,可满足使用。

  4.选择冗余操作模式

  在通信局(站)中,通信设备不允许断电。为了提高UPS系统的可靠性,便于UPS系统的容量扩展和定期维护检修,经常采用冗余运行方式。冗余连接有很多种方式,每种方式都有优点和缺点。在考虑方案时,应根据实际负载选择合适的模式。当前的并行冗余操作模式大致可分为两类:

  (1)热备份(即串行冗余)。UPS可分为主机和从机。UPS的基本原理是当主机正常时,负载电流为100%,从机在发生故障时提供备用电源。由于备用UPS在主机旁路中等待,因此称为热备份。该系统的结构和控制简单,但它有以下缺点:主机长时间工作,而从机处于长期待机状态。两台机器的部件老化程度不均匀。在从电源供电的情况下,主机的静态旁路故障可能会中断整个系统的供电,从而导致瓶颈故障。系统负载不能超过单台机器的容量,将来无法扩展。

  (2)并行冗余。两个以上相同型号和功率的UPS通过组合柜,组合模块或组合板连接到输出端。目的是分担负载功率。基本原理如下:正常情况下,两台UPS均由逆变器输出,负载和电流均分。当一台UPS发生故障时,剩余的UPS承担所有负载。例如,对于60KVA的负载,我们可以考虑三台30KVA的并联机器。即使一台UPS发生故障,另外两台UPS仍然可以承受所有负载,即N+1并联冗余。并行冗余的本质是UPS共享负载。目前,这种方式通常有两种结构。一种是UPS通过外部并联机柜并联,提供同步和多机流量共享控制,并提供并联系统的总静态旁路。另一种是在每个UPS中安装一组逻辑控制板来控制每台机器的同步和流量共享输出。该方案的优点是容易扩展容量(采用合并柜的方式时,应考虑最后期间的机柜),通过冗余备份可以提高供电的可靠性。但也有一些缺点:采用并联机柜一般会使并联机柜成为系统的公共瓶颈点。一旦内部控制或故障,将导致整个系统的供电故障。此外,很难保持每个UPS的输出参数完全一致,这也将导致在UPS内部的逆变器之间形成循环,同时向负载供电。如果循环过大,逆变器的安全性将直接受到影响。如果每个UPS对负载的供电电流变化太大,则逆变器功率放大器元件的老化速度将失去平衡,并且还将导致故障。一般而言,供电系统中的并联机器越多,UPS电力系统的故障概率就越大。
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  5.华为UPS输入分配选择

  UPS可以为负载提供高质量的电源,具有高电压稳定精度,稳定的频率和低波形失真,并且可以在使用静态旁路切换时不间断地供电。但要实现这一点,其原有的电源质量不容忽视。在设计通信机房的前级供电系统时,应考虑以下几个方面:

  (1)前级供电系统的供电质量不应太差,电压和频率应稳定在正常范围内。目前,采用SCR设计的UPS范围为-15%,+10%,IGBT整流器的范围为-25%,+23%。最佳频率范围为50Hz±5Hz,范围广。如果电压过低,UPS备用电池会频繁放电,由于长时间欠充电,其使用寿命会大大缩短。相反,如果电压过高,逆变器很容易损坏。对于旁路输入,其电压和频率波动也有一定的范围,一般额定电压±10%,如果前端电源变化范围过大,则会导致逆变器和旁路电源切换被禁止或中断。因此,如果通信机房级电网在其电压范围达不到要求之前,应在UPS级配置前适当抗干扰交流稳压电源,但不宜使用真空管式交流稳压器或磁饱和电压调节器,由于这两种稳压器在瞬时高压下,也会产生输出波形失真较大,容易造成UPS故障。

  (2)前级供电系统不应配备其他频繁启动负载,如常用电梯和常开空调。原因是这些负载开启和关闭时会出现瞬时高低电压,使电源线上的电压波形失真过大,导致市政电源控制电路误操作电源旁路和逆变电源,然后造成同步控制电路故障。因此,如果条件允许,建议将UPS电源放在电网输入的前端。

  (3)前级供电系统的交流发电机组容量应适当增大。大多数通信室配备发电机组,以解决长时间停电的问题。但是,配置发电机组时,其容量不得小于UPS电源额定输出功率的1.5-2倍,以保证发电机正常输出电压和频率,提高其波形失真度。

  (4)UPS主输入和自动旁路输入应隔离。如果两个输入由同一个带有空气开口的交流配电盘引入,并且机器内部连接,则会出现严重的“单点故障”隐患。当设备内部短路时,会导致严重过载,导致主输入空气开路跳闸,同时空自动旁路同时失效,导致负载停电事故。UPS内部整流输入和自动旁路输入跳线应拆除,使UPS从单输入到双输入,即UPS输电线路从一到二,分别通过两个空开UPS整流和自动旁路,以免整流器输入开关故障跳闸UPS无法绕过问题。
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  6.华为UPS接线选择

  合理选择接线非常重要,接线直径太细,电流过大,容易发热而引起火灾;如果电线直径太厚,会造成浪费。

  可以根据经济电流密度方法选择交流电力线,其通过S=Im/Ji来计算。其中S是铜电缆直径(mm2),Im是最大负载电流(A),Ji是经济电流密度(2-4a/mm2,一般为2.25)。例如,如果通信局的最大负载电流为100A,则S=100/2.25=44.44(mm2),因此最好使用50mm2铜缆。对于UPS电源系统,中心线的横截面积应为相线电缆的1.5~1.7倍。对于UPS电源系统,接地线的横截面积应为相线横截面积的0.5~1倍,但不小于6mm2。Dc电缆(蓄电池电缆)可根据电流矩法选择,电流矩法计算公式为:S=(I×L)/(K×delta V)。S为电源线直径(was),I(A)为电源负载电流,电源线环长度为L(m),K为电源线电导率(m/Ωx为),铜线为57,对于电线上的电压降,增量V,平均值为2.6 V.例如,如果通信站的最大负载电流为100A,则电池线的长度为20m(20m电池线包括圆的长度-跳闸电路),固定电压降为0.5v,则所需电池线为S=(100×20)/(57×0.5)=70.2(mm2),应使用75mm2铜线。

  7.结论

  UPS电源方案的质量直接决定了通信机房中的重要负载是否能够正常运行。在通信机房配置UPS供电系统时,不仅要节省投资,还要考虑系统的可靠性和灵活性,为通信设备和计算机负载提供有效保障。

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