高壓直流336 V電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

閆德生

(吉林吉大通信設(shè)計(jì)院股份有限公司,吉林 長春 130012)

0　引　言

隨著我國通信行業(yè)的調(diào)整發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速增加，通信局站的UPS使用量大增，系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)的簡便性越來越受到關(guān)注。而UPS在這兩方面均存在很多問題。盡管出現(xiàn)了雙總線UPS供電系統(tǒng)，增加了UPS供電的可靠性，但隨之又加大了機(jī)房使用面積和投資，以及能源浪費(fèi)。

336 V直流供電系統(tǒng)的系統(tǒng)效率和可靠性均要大大高于UPS供電系統(tǒng)，336V直流供電系統(tǒng)替代UPS系統(tǒng)已經(jīng)是大勢所趨。

1　高壓直流供電系統(tǒng)介紹

1.1　高壓直流供電系統(tǒng)組成

高壓直流供電系統(tǒng)的組成如圖1所示，與傳統(tǒng)的-48 V直流供電系統(tǒng)的組成一樣，只是整流器的輸出電壓等級較-48 V高。

系統(tǒng)組成由市電輸入、高頻開關(guān)整流器、配電屏、蓄電池組組成。

相較于交流UPS系統(tǒng)，可以看出系統(tǒng)組成非常簡單。

1.2　高壓直流供電系統(tǒng)與UPS及低壓直流供電系統(tǒng)的比較

傳統(tǒng)交流供電方案：電源轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)較多，供電效率偏低，可靠性低。

高壓直流供電方案：減少電源轉(zhuǎn)換級數(shù)，電流減小，供電效率高。

低壓直流供電方案：電源轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少，但電流大，線損較高。

高壓直流供電(HVDC)優(yōu)點(diǎn)：

(1)HVDC供電取代AC UPS供電，可提高供電系統(tǒng)可靠性，減少占地面積，降低成本；

(2)HVDC供電架構(gòu)可以減少電源轉(zhuǎn)換層級，提高系統(tǒng)供電效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排；

(3)解決低壓直流(-48 V DC)給大功率設(shè)備供電時的大電流、電纜粗、布線困難等問題。

1.3　高壓直流電壓240 V與336 V對比

(1)高壓 240 V 直流供電

電信240 Vdc標(biāo)準(zhǔn)的電壓范圍是192～288 V，全程允許最大壓降12 V；

現(xiàn)有220 V交流電源模塊功能上兼容240 Vdc標(biāo)準(zhǔn)，但存在一定的安規(guī)風(fēng)險。如完全解決安規(guī)風(fēng)險需更改電源；

現(xiàn)有機(jī)房支持240 Vdc標(biāo)準(zhǔn)改動小，改造成本低，國內(nèi)很多客戶在試點(diǎn)或者商用；

整體供電轉(zhuǎn)換效率低于336 V標(biāo)準(zhǔn)，主要差距是線損和一級轉(zhuǎn)換效率。

(2)高壓336 V 直流供電

實(shí)際供電電壓380 V，設(shè)備輸入電壓范圍260～400 V；

對機(jī)房的供電改動大，改造成本高，適用于新建機(jī)房。

設(shè)備需要定制高壓直流模塊。

整體供電轉(zhuǎn)換效率高于240 V標(biāo)準(zhǔn)。

2　高壓直流336 V供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則及注意事項(xiàng)

2.1　產(chǎn)品分類及規(guī)格要求

同開關(guān)電源類似，336 V電源系統(tǒng)分為組合式和分立式。

組合式：交流單元、整流單元、監(jiān)控管理單元和直流單元集成在一個機(jī)架中的電源系統(tǒng)。

分立式：由獨(dú)立交流柜、整流柜(含監(jiān)控管理單元)和直流柜組合形成的電源系統(tǒng)。

產(chǎn)品規(guī)格要求如下：

對于分立式：交流配電柜輸出容量：400 A，630 A；整流柜系統(tǒng)最大容量360 kW；直流配電柜輸出容量：400 A、630 A、1 000 A、1 200 A。

組合式電源系統(tǒng)：最大160 kW。

交流輸入為380 V；每個整流器均應(yīng)具有獨(dú)立的保護(hù)開關(guān)；系統(tǒng)應(yīng)具有雙路電源輸入，且應(yīng)具有手動或自動轉(zhuǎn)換裝置；直流輸出額定值為336 V。

2.2　336 V高壓直流列頭柜配置原則

選用的設(shè)備應(yīng)具有設(shè)備先進(jìn)、質(zhì)量可靠、價格合理及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。本項(xiàng)目336V高壓直流列頭柜為雙回路供電系統(tǒng)模式，每臺336 V高壓直流列頭柜配按單機(jī)架5 kW、每列按15架標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)柜配置，最終按每臺列頭柜75 kW的終期負(fù)荷配置。

336 V高壓直流列頭柜采用懸浮方式供電，正、負(fù)極均不得接地。

336 V高壓直流列頭柜直流配電全程應(yīng)采用雙極保護(hù)器件；保護(hù)器件應(yīng)采用熔斷器或直流斷路器，其工作電壓應(yīng)與系統(tǒng)電壓相適應(yīng)。

336 V高壓直流列頭柜采用上進(jìn)上出的進(jìn)、出線方式。

2.3　336 V高壓直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

(1)熔斷器斷路器等器件問題：均需采用高壓專用器件；

(2)系統(tǒng)安全防護(hù)問題：高壓對操作和維護(hù)人身的安全存在非常大的隱患，所以系統(tǒng)配電中所有帶電部分均要求防護(hù)，防止操作人員和維護(hù)人員無意識觸碰；

(3)系統(tǒng)維護(hù)問題：與低壓48 V系統(tǒng)的維護(hù)完全不同，系統(tǒng)需進(jìn)行特別的帶電維護(hù)設(shè)計(jì)及操作流程；

(4)擴(kuò)容割接問題：由于系統(tǒng)為高壓直流電，無法與低壓48 V系統(tǒng)的并機(jī)相比，所以在系統(tǒng)的配電設(shè)計(jì)中需要充分考慮系統(tǒng)的擴(kuò)容并機(jī)問題；

(5)系統(tǒng)絕緣告警問題：須配置絕緣監(jiān)測儀。

3　結(jié)束語

336 V在通信運(yùn)營商數(shù)據(jù)中心已經(jīng)有采用，目前多采用分立式系統(tǒng)，各主要電源設(shè)備廠家均有336 V系統(tǒng)的開關(guān)電源及列頭柜設(shè)備，對于主設(shè)備、服務(wù)器及存儲等IT設(shè)備均有支持336 V的電源模塊，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等支持336 V的制式也在推廣中，預(yù)計(jì)未來336 V高壓直流供電系統(tǒng)有較大的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

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