模塊化UPS系統(tǒng)的研究與應用

趙 洋

（中國石化集團中原石油勘探局有限公司通信管理處，濮陽 457001）

1 技術背景

中原石油勘探局通信管理處數(shù)據(jù)中心機房位于通信管理處南樓2層，一層為配電室、二樓為中心站機房、三樓為傳輸機房、四層為信息中心機房，由于本次需要對中心站程控機房進行整改，并新增一模塊化機房作為數(shù)據(jù)中心，另外增加2臺總冷量為35KW的水平送風機房精密空調(diào)，而這些都屬于用電量比較大的負載，而且該數(shù)據(jù)中心未來將會承載通信管理處最為重要的業(yè)務，因此無論供電系統(tǒng)還是空調(diào)制冷系統(tǒng)，均要滿足當前數(shù)據(jù)中心的需要，且能平滑擴容滿足未來發(fā)展的需要。隨著現(xiàn)有負荷功率的增大，現(xiàn)需要對供配電系統(tǒng)進行詳細調(diào)查，通過調(diào)查數(shù)據(jù)進行分析，在現(xiàn)有供配電系統(tǒng)的安全范圍內(nèi)，臨時新增一套UPS電源系統(tǒng)，為模塊化機房安全平穩(wěn)提供不間斷電源。同時考慮到將來設備擴展的供電需求，以及管理處供配電系統(tǒng)的改造。

2 技術研究與應用

2.1 模塊化UPS選型及研究應用

（1）平滑擴容，有效節(jié)約投資

傳統(tǒng)大型UPS供電系統(tǒng)為了避免中途擴容所帶來的斷電風險，往往采用一步到位的建設模式。這不僅使建設初期的投資大大增加，而且導致供電系統(tǒng)長時間運行在低效率。模塊化UPS5000-E采用模塊化設計，避免了傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)停機擴容的弊端，實現(xiàn)系統(tǒng)平滑升級擴容。機房供電系統(tǒng)建設實現(xiàn)按需擴容，有效減少初期投資與運營成本。不僅可以需要滿足現(xiàn)有模塊化機房的需求，并可以根據(jù)增加模塊，平滑擴容到320KVA，以滿足4個模塊化機房負載。此UPS供電系統(tǒng)主要向下列負荷供電：模塊化機房、使用交流電的獨立機柜等。

2.2 UPS輸入、輸出配電柜的研究應用

本次安裝雖然為臨時安裝，但輸入配電柜設計及選型要考慮到在將來供配電系統(tǒng)改造后，UPS輸入配電割接的難易度，以及雙電源切換的需求。輸出配電柜的輸出回路，不僅要考慮要4個模塊化機房，還應考慮將來擴容需要不間斷電源的單獨機柜。

（1）輸入配電柜配置配置電壓表，電流表，工作指示燈負載停電聲光告警。

（2）輸入配電柜配置配置兩臺UPS輸出總控制斷路器，為進口形成1+1并機系統(tǒng)預留。

（3）輸入配電柜配置：總輸入開關容量為1000A/4P：2個（帶互鎖）。輸出分路開關630A/3P空開：2個，63A/3P空開：10個、16A/3P空開：10個。

（4）輸入配電柜帶B級防雷，數(shù)顯多功能儀表，玻璃門指示燈顯示，空開全部選用ABB或者施耐德品牌，顏色和尺寸與UPS電源系統(tǒng)保持一致。

（5）輸出配電柜配置：輸出回路共34路，總輸入開關容量為630A/3P開關：2個。輸出回路為160A/3P空開：4個、32A/1P空開：10個、16A/1P空開：20個。

（6）輸出配電柜內(nèi)C級防雷，數(shù)顯多功能儀表，玻璃門指示燈顯示，空開全部選用ABB或者施耐德品牌，顏色和尺寸與UPS電源系統(tǒng)保持一致。

（7）配電柜零線排、保護接地排必須采用銅排。零線排、保護接地排預留孔不少于總輸出回路。

（8）輸入配電柜能滿足兩臺配電柜的用電要求并有兩路以上的備用輸出回路，配置浪涌保護裝置（防雷裝置）、電壓表，電流表，工作指示燈負載停電聲光告警。

（9）配電柜技術要求：

1）UPS輸入配電柜配備1只三相數(shù)顯儀表，能夠顯示每一相的電壓和電流。

2）UPS輸出配電柜配備1只三相數(shù)顯儀表，能夠顯示UPS輸出每一相的電壓和電流。

3）配備指示燈，顯示每一路開關的通斷狀況。

4）柜內(nèi)應安裝不小于50mm2截面的銅接地母線。

5）市電及UPS輸出分流排須采用鍍鋅銅排，用來連接分支開關，輸出須采用電流端子進行轉(zhuǎn)接。

6）柜內(nèi)顯示表計供電線路須串接保險端子，電流表輸入須串接電流型端子（試驗性端子）。

7）所有開關須采用ABB或者施耐德品牌，接線端子須采用德國魏德米勒產(chǎn)品。

8）線纜須滿足國家一級標準，導線應為交聯(lián)聚乙烯阻燃線，絕緣電壓至少為600V。

9）柜內(nèi)輸入端、輸出端對地應能承受50Hz，2000V 的交流電壓1min，漏電流應小于10mA，或2800V直流電壓1min，漏電流應小于1mA，無擊穿、無飛弧。

10）配電柜布局應充分考慮通風、散熱要求，柜內(nèi)線路整齊合理、安全可靠，便于識別和安裝維護。各種相位、線路、銅排、接線點標有明顯的符號、顏色、序號等標識，便于識別。

11）配電部分須采用模塊化設計，顯示儀表、配電開關、指示燈須安裝在可拆卸的19英寸標準面板上，每個表計、開關及防雷器均要安裝標記牌。

（10）配電柜柜體工藝要求

1）配電柜須采用電力標準機柜，前后開門，應加鎖，高強度鋼組合結(jié)構。前門為玻璃單開門，后門為雙開門，百葉窗結(jié)構，具有良好的散熱通風能力。

2）配電柜必須為UPS原廠生產(chǎn)，柜體顏色、尺寸與UPS電源保持一致，防護等級不低于IP31。

3）柜體應設有保護接地，接地處應有防銹措施和明顯標志。

4）機柜應有足夠的機械強度和剛度，其安裝固定方式應具有抗震性和防震能力，能承受所安裝元件及短路時所產(chǎn)生的動、熱穩(wěn)定，同時應保證設備經(jīng)過常規(guī)的運輸、儲存、吊裝和安裝后不產(chǎn)生破損變形或者影響設備的性能。

5）柜體的底部應裝配活動底板和可封閉的電纜孔，柜體的機械結(jié)構應能防蟲及小動物，機械振動，潮濕及有害氣體的影響。

6）柜外觀鍍膜平整，不反光，色澤一致，無氣孔砂眼、裂紋及銹斑等現(xiàn)象。柜外表面應采用靜電噴塑式涂層材料。

7）柜立面對水平面垂直公差不大于1/1000mm，柜立面平整度公差不大于2mm。

8）柜應具備與地基槽鋼固定的構件。

9）配電部分須采用模塊化設計，顯示儀表、配電開關、指示燈及標記框須安裝在可拆卸的面板上，開關在面板上只露出操作手柄。

2.3 連接電纜研究

本次需要敷設的電纜有：UPS與輸出柜連接電纜、蓄電池連接電纜、UPS臨時輸入電纜、空調(diào)室內(nèi)機連接電纜、空調(diào)室外機連接電纜。

（1）UPS與輸出柜連接電纜為長期使用電纜，單臺UPS每相最大電流約為300A?？紤]到將來平滑擴容，選擇RVVZ-120mm2電纜2根并聯(lián)敷設，安全載流量約為492A，相比1根240mm2的安全載流量要高，并且便于施工。選擇RVVZ-70 mm2電纜作為保護地。

（2）蓄電池組與UPS連接電纜為長期使用電纜，選擇BVVZ-185mm2電纜敷設，安全載流量約為394A。

（3）UPS臨時輸入電纜為臨時使用電纜，僅需滿足現(xiàn)有模塊化機房負載的用電需求。現(xiàn)有模塊化機房負荷約為64.35kW，每相電流約為97.5A。選擇RVVZ-35mm2電纜敷設，安全載流量約為146A。選擇RVVZ-16 mm2電纜作為保護地。

（4）空調(diào)室內(nèi)機連接電纜與空調(diào)室外機電纜，根據(jù)額定電流，分別使用RVVZ-4*6mm2、RVVZ-4*2.5mm2。確?？照{(diào)的額定電流在安全載流量內(nèi)。

3 結(jié)論與建議

通過對模塊化UPS系統(tǒng)的研究與應用，將中心通信站30KVA UPS升級改造為120KVA模塊化UPS（可擴容至320KVA），為模塊化機房虛擬化、云存儲等業(yè)務，提供安全、平穩(wěn)可靠的不間斷電源，并為將來平滑擴容改造奠定了基礎。

模塊化UPS系統(tǒng)建設可極大地提高系統(tǒng)供電可靠性，及時消除電氣安全隱患，降低事故發(fā)生率，減少維護費用，對確保油田通信網(wǎng)可靠運行提供電力保障，有著極其重要意義。

模塊化UPS系統(tǒng)建設可以提高通信電源的工作效率，從而達到節(jié)能的目的，從而實現(xiàn)降低能源損耗，提高經(jīng)濟效益。