通信机房ups供电系统的设计方案探讨

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1、通信机房UPS供电系统的设计方案探讨娄洁良(复旦大学上海200433)摘要本文对通信机房UPS供电系统的设计方案作了探讨，并在UPS容量的确定、后备电池的配置、冗余方式的选择等方面提出了自己的观点。关键词UPS供电系统容量电池冗余智能性1引言计算机在通信系统中的广泛应用，对供电质量提出了越来越高的要求，由此在通信机房中安装UPS（不间断电源）供电系统变得越来越普遍。一个设计良好的UPS供电系统能给负载提供优质电源，然而在实际应用中，许多问题又往往是UPS供电系统本身引起的。因此，如何建立一个合理的、安全的UPS供电系统成为大家关注的问题。本文将从UPS供电系统设计

2、角度对这一问题进行探讨。2对UPS前级供电系统的要求UPS可以向负载提供稳压精度高、稳频、波形失真度小的高质量电源，并且在与静态旁路切换时可以做到供电无间断。但要做到这点，它的前级供电质量不容忽视。我们在设计通信机房前级供电系统时，应考虑以下几个方面：(1)前级供电系统电源质量不宜太差，电压及频率应稳定在正常范围。一般地讲，大容量UPS主机输入电压范围应为380V±15%。电压过低，将使UPS后备电池频繁放电，最终因长期处于欠压充电状态而大大缩短它的使用寿命,相反，电压过高，则易引起逆变器损坏。对于旁路输入，其电压和频率波动也有一定的范围，一般为额定电压的±10%

3、,额定频率的±5%,如果前级电源变化范围过大，就会导致逆变器和旁路电源之间的切换被禁止或有间断。因此，如果通信机房的前级电网在电压范围上达不到要求，应在UPS前级配置合适的抗干扰交流稳压电源，但不宜采用电子管型交流稳压器或磁饱和稳压器，因为这两类稳压器在开机时可产生瞬时高压，输出波形失真度也较大，易造成UPS故障。(2)前级供电系统中不应当带有别的频繁启动负载，比如经常使用的电梯，频繁开启的空调等。原因是在这些负载开、关机时会出现瞬间高低压，使供电线路上电压波形失真度过大，造成UPS市电旁路供电与逆变器供电转换控制电路误动作，进而引起同步控制电路故障。所以在条件许

4、可下，宜将UPS电源尽可能置于电网输入的前端。(3)前级供电系统中的交流发电机组容量应适当放大。大多数通信机房都备有发电机组，以解决较长时间停电难以供电问题。但在配置发电机组时，其容量应考虑不少于UPS电源额定输出功率的1.5~2倍，以保证发电机输出电压、频率正常，并改善其波形失真度。3UPS容量的确定根据负载容量及性质，选择适当的UPS，既可保证UPS的供电质量，降低故障率，又可节省投资，提高经济效益。一般来说，UPS容量的确定主要是要满足当前负载的需要，同时，也要考虑几个因素：(1)负载性质对UPS输出功率的影响。当前大部分UPS生产厂家在产品说明书中所给的输

5、出功率都是指负载功率因数为-0.8（滞后）时的值，而UPS电源实际可带的负载量是与负载功率因素密切相关的，当负载为纯电阻性或电感性时，逆变器在额定视在功率下其有功功率将有所下降。所以在考虑UPS容量时，对不同的负载功率因数要进行功率折算，通常可作这样的估算：假设负载功率因数为-0.8(滞后)时UPS额定功率为1kVA,则当功率因数为-0.9和-1.0时，输出功率分别约为0.9~0.92kVA和0.74~0.77kVA。对于计算机类负载，只要负载的峰值系数在UPS允许的范围内，UPS基本上可以输出额定功率，对于电阻性或电感性负载，则需酌情加大UPS容量。(2)UPS

6、容量较负载不宜过大，使其过度轻载运行。过度轻载运行虽有利于降低逆变器的损坏概率，但可能造成市电停电时，电池放电电流过小而放电时间偏长,在电池保护装置故障时，电池组被深度放电，而遭永久性损坏。(3)UPS容量不宜过小，使其长期处于重载运行状态。这样虽可节省一部分投资，但由于逆变器处于重载运行，其输出波形将发生畸变，输出电压幅值抖动过大。这样既不能为负载提供优质电源，还极易造成UPS逆变器的末级驱动元件损坏，所以，即使从经济角度讲也是得不偿失。根据目前一些UPS厂家推荐，UPS负载量不宜长期超过其额定容量的80%。(4)对于通信机房面积较大，负载不断分期扩容的情况，在

7、首期配置UPS容量时，应适当考虑中远期发展趋势，并在选型中挑选可并机或多机运行的机型，以使中远期负载容量增大时，通过UPS并机扩大其输出容量。相应地，配置UPS输入输出配电屏时，应预留多台UPS的输入开关和中远期的负荷分路开关，以便于今后扩容。4供电系统的电气隔离及接地一般来说，电网中经常存在差模噪扰和共模噪扰，这些噪扰对计算机正常运行存在着不同程度干扰。另外，零线电位的偏移也会对计算机运行造成影响。所以在考虑UPS供电方案时应采取措施把这些影响减少到最小。传统的UPS通过内部的工频输入及输出变压器来实现负载和电网间的电隔离和电压匹配，抑制来自电网的共模及差模噪扰

8、电压，使其