預警中心與通信網絡機房雙UPS供電系統應用

梁峰銘 陳麗珍 余夢瑩

（廣東省湛江市氣象局 廣東湛江 524001）

預警中心與通信網絡機房雙UPS供電系統應用

梁峰銘 陳麗珍 余夢瑩

（廣東省湛江市氣象局 廣東湛江 524001）

湛江市突發事件預警信息發布中心是近年新建的預警信息發布平臺，氣象通信網絡機房與預警信息發布中心位于樓層是上下樓關系，因此在氣象通信網絡機房增加一臺UPS供電系統給預警信息發布中心所有設備供電，同時將原通信網絡機房UPS電源與預警信息發布中心UPS電源做互備供電，手動切換。

雙UPS；供電系統；容量；電池；互備供電

現代化通信網絡系統在氣象方面已廣泛應用，湛江市突發事件預警信息發布中心是近年新建起的突發事件預警信息綜合發布平臺，網絡通信及數據傳輸要求24h不間斷，這就對通信網絡機房供電穩定及質量及對預警中心可靠供電提出了越來越高的要求，由此在通信網絡機房中安裝雙UPS（不間斷電源）供電系統變得優為重要。UPS正常使用相互獨立，任一個出故障時可手動切換正常的UPS給故障一方供電。一個設計良好的UPS供電系統能給負載提供優質穩定供電能源，然而在實際應用中，許多問題又往往是UPS供電系統本身引起的。因此，建立一個合理的、安全、穩定的UPS供電系統成為網絡通信是否穩定數據傳輸是否保證的問題。本文對雙UPS供電系統實際應用角度進行探討。

1 通信網絡機房雙UPS供電系統的設計

1.1 實際負載容量與前級供電系統的要求

UPS可以向負載提供穩壓精度高、頻率穩定、波形失真度小的高質量電源，并且在與靜態旁路切換時可以實現無間斷供電。UPS的輸出能力必須達到或超過負載需要才能保證正常供電。通常電氣設備的負載容量稱為視在功率，用S表示，單位VA。視在功率包含有功功率P（單位W）和無功功率Q（單位Var），其大小的關系是S2=P2+Q2。這里我們將有功功率與視在功率的比值稱為功率因數，純阻負載的功率因數為1，容性負載的功率因數一般在0.6～0.7。前級供電電壓及頻率應穩定在正常值范圍內，大容量UPS主機輸入電壓范圍為380V±15%。電壓過低將使蓄電池頻繁放電長期處于欠壓狀態而縮短壽命；電壓過高使逆變器損壞。旁路輸入電壓和頻率波動為額定電壓的±10%和額定頻率的±5%，前級供電系統將UPS供電電源采用獨立的供電回路。配備功率夠大的發電機組以解決較長時間停電的問題。其容量應考慮不少于UPS電源額定輸出功率的1.5～2倍，以保證發電機輸出電壓、頻率和波形正常。

1.2 負載的類型

因不同類型的負載其有功功率和無功功率的比例不同，UPS需向負載提供足夠的有功功率和無功功率。計算機類負載UPS可以輸出額定功率，有阻性負載或電感性負載則影響UPS的輸出功率，要加大UPS容量。在計算負載容量時以W值表現功率的阻性、感性負載應折算成VA值，計算方法：阻性負載VA值=W÷0.7；感性負載VA值=W÷0.3。

1.3 容量使用率和容量確定

各種開關電源類的非線性負載沖擊電流大，這時UPS容量過小而長期重載運行容易出現波形失真易造成輸出末級功率器件過流、發熱量大影響系統可靠性。UPS容量過大帶很小的負載雖有利于可靠性，但在市電長時間停電時電池小電流放電而損壞。UPS建議容量使用率控制在0.6～0.8。根據負載容量及性質選擇適當的UPS可保證UPS的供電質量降低故障率，UPS容量的確定主要是要滿足當前負載的需要。大部分UPS生產廠家在產品說明書中所給的輸出功率都是指負載功率因數為0.8時的值，而UPS實際可帶的負載量是與負載功率因數密切相關的。當負載為純電阻性或電感性時，逆變器在額定視在功率下其有功功率將有所下降。所以在考慮UPS容量時，對不同的負載功率因數要進行功率折算。對于沖擊類負載，只要負載的峰值系數在UPS允許的范圍內，UPS基本上可以輸出額定功率，對于電阻性或電感性負載，則需酌情加大UPS容量。目前一些UPS廠家推薦，UPS負載量不宜長期超過其額定容量的80%。

1.4 選用適當的UPS蓄電池

市電停電后能利用UPS向所有設備供電，蓄電池的選擇尤為重要。通信網絡機房UPS電源的蓄電池繼電時間應大于啟用發電機組正常供電所需時間，選用質量好的12V100AH蓄電池，繼電時間為1.5h，要求市電停電后30min內啟動發電機組正常供電。蓄電池組安裝在蓄電池柜內，防積塵易維護。

2 通信網絡機房雙UPS供電系統應用實例

2.1 通信網絡機所有設備負載容量統計

表1 通信網絡機房的設備情況

2.2 預警信息發布中心所有設備負載容量統計

表2 預警信息發布中心的設備情況

2.3 各負載容量計算

因為計算機類負載均為非線性負載，其功率因數為0.6～0.7，而峰值電流系數大致為2.53，因此，UPS的額定輸出容量為（取負載功率因數為0.65）。

功率計算公式：功率（W）=電流（A）×額定電壓（220V），通信網絡機房負載容量計算：P=（25.8×220）/0.65=8.75kVA，預警信息發布中心負載容量計算：P=（24.7×220）/0.65=8.36kVA，由一臺UPS電源給兩個地方供電的負載功率為：8.75kVA+8.36kVA=17.11kVA。

2.4 銅線的負載電流計算

用三相交流電功率的公式，將電流求出，公式：P（電功率）=√3×380（三相電壓）×（I電流）×cosφ，公式中cosφ為電感負載的無功損耗，取常數0.85，√3=1.732。將電流 I推導出來，I=P（功率）/√3×380×0.85（cosφ），線徑公式：d=0.8×√I，截面積求出來（半徑×半徑×3.14）。

由計算公式算出以下銅線的負載電流：

2.5 mm2銅電源線的安全載流量28A。

4mm2銅電源線的安全載流量35A。

6mm2銅電源線的安全載流量48A。

10mm2銅電源線的安全載流量65A。

16mm2銅電源線的安全載流量91A。

25mm2銅電源線的安全載流量120A。

由上可選用2OkVA三相進二相出的UPS，蓄電池16節12V100AH。電線采用三相五線制16平方多股銅線。系統供電如圖1所示。

3 配電系統布線要求

3.1 電線、電纜技術要求

選用有廠名、廠址、檢驗章、生產日期，包裝牌具備生產許可證號、質量體系認證書；印有商標、規格、電壓等電線、電纜。電纜絕緣電阻應不低于10MΩ，并按規范分為火線：紅、黃、綠；零線：藍；地線：黃綠色。

3.2 電源線路布線

UPS供電系統輸入采用三相五線制，通信網絡機房地板鋪設靜電板，所有線槽鋪設在靜電板下，強電采用獨立金屬線槽走線方式，強電與弱電專用金屬線槽分開。不與空調設備、電源設備以及電磁屏蔽的走線過近，過線垂直交叉，并采用阻燃電線電纜。不同回路、不同電壓的線種安裝在不同的金屬線槽及專用的電線管道上。金屬管槽都可靠連接并接入通信網絡機房內均壓環接地。進入機柜供電線套絕緣管，機柜外殼接地。

3.3 電源插座及PDU要求

通信網絡機房輸出電源采用單相三線制，安裝有UPS電源三孔插座，安裝二三孔市電插座。機柜使用帶有防雷功能的PDU，安裝在機架上。

圖1 雙UPS供電系統

4 供電系統的接地接地系統

（1）機房設有四種接地形式，即：計算機專用直流邏輯地、配電系統交流工作地、安全保護地、防雷保護地。交流工作地、保護地采用建筑物本體地極，設計考慮為直流邏輯地設一組新的接地極，接地電阻小于1Ω；通信網絡機房配電系統的交流工作地、安全保護地采用建筑物本體綜合接地（其電阻小于0.5Ω）。

（2）為防止感應雷、側擊雷高脈沖電壓沿電源線進入機房損壞機房內的重要設備，在電源配電柜電源進線處安裝浪涌防雷器。在電源線總配電箱安裝并聯式專用浪涌防雷器構成第一級衰減。在機房配電柜進線處安裝并聯式電源浪涌防雷器構成第二級衰減，通信網絡機房內做接地均壓環。減少電網中經常存在差模干擾和共模干擾。

（3）配電開關

三相電輸入使用63A三相空氣開關，輸出總開關使用63A單相空氣開關，其它開關根據電流大小使用相應安數的單相空氣開關。所有開關安裝在配電開關箱內，配電開關箱接地。

5 結束語

一個UPS供電方案的好壞，直接決定了通信網絡機房內重要負載是否能正常運行。在設計通信網絡機房UPS供電系統時，我們既要節省投資，又要考慮系統的可靠性、靈活性，為通信網絡設備及計算機負載提供有效的保障。實際測試在市電停電下，單獨供電可支持1.5h，按要求市電停電后半小時內已開啟發電機發電了。

[1]姜學勤.電工技術基礎.化學工業出版社，2009.

[2]曾令琴，趙勝會.電工學I.電子工業出版社，2010.

[3]范小蘭，何志苠，趙春鋒，張錫民，蘇圣超.電工技術.清華大學出版社，2013.

[4]許寶發.《實用電工計算手冊》（第三版）.上海科學技術出版社，2008.

[5]麻壽光.電工學原理與應用.高等教育出版社，2011.

[6]李保宏.電工常用線路精選220例.人民郵電出版社，2008.

[7]程愛英.通信機房的維護與管理.科技出版社，2007.

[8]薛木林.通信機房的防雷.科技出版社，2010.

[9]方剛，于曉寶.計算機機房管理.清華大學出版社，2001.

TN86

A

1004-7344（2016）18-0283-02

2016-6-1

梁峰銘（1974-），男，助理工程師，本科，主要從事氣象信息技術工作。