模块化UPS系统的研究与应用

赵 洋

（中国石化集团中原石油勘探局有限公司通信管理处，濮阳 457001）

1 技术背景

中原石油勘探局通信管理处数据中心机房位于通信管理处南楼2层，一层为配电室、二楼为中心站机房、三楼为传输机房、四层为信息中心机房，由于本次需要对中心站程控机房进行整改，并新增一模块化机房作为数据中心，另外增加2台总冷量为35KW的水平送风机房精密空调，而这些都属于用电量比较大的负载，而且该数据中心未来将会承载通信管理处最为重要的业务，因此无论供电系统还是空调制冷系统，均要满足当前数据中心的需要，且能平滑扩容满足未来发展的需要。随着现有负荷功率的增大，现需要对供配电系统进行详细调查，通过调查数据进行分析，在现有供配电系统的安全范围内，临时新增一套UPS电源系统，为模块化机房安全平稳提供不间断电源。同时考虑到将来设备扩展的供电需求，以及管理处供配电系统的改造。

2 技术研究与应用

2.1 模块化UPS选型及研究应用

（1）平滑扩容，有效节约投资

传统大型UPS供电系统为了避免中途扩容所带来的断电风险，往往采用一步到位的建设模式。这不仅使建设初期的投资大大增加，而且导致供电系统长时间运行在低效率。模块化UPS5000-E采用模块化设计，避免了传统UPS系统停机扩容的弊端，实现系统平滑升级扩容。机房供电系统建设实现按需扩容，有效减少初期投资与运营成本。不仅可以需要满足现有模块化机房的需求，并可以根据增加模块，平滑扩容到320KVA，以满足4个模块化机房负载。此UPS供电系统主要向下列负荷供电：模块化机房、使用交流电的独立机柜等。

2.2 UPS输入、输出配电柜的研究应用

本次安装虽然为临时安装，但输入配电柜设计及选型要考虑到在将来供配电系统改造后，UPS输入配电割接的难易度，以及双电源切换的需求。输出配电柜的输出回路，不仅要考虑要4个模块化机房，还应考虑将来扩容需要不间断电源的单独机柜。

（1）输入配电柜配置配置电压表，电流表，工作指示灯负载停电声光告警。

（2）输入配电柜配置配置两台UPS输出总控制断路器，为进口形成1+1并机系统预留。

（3）输入配电柜配置：总输入开关容量为1000A/4P：2个（带互锁）。输出分路开关630A/3P空开：2个，63A/3P空开：10个、16A/3P空开：10个。

（4）输入配电柜带B级防雷，数显多功能仪表，玻璃门指示灯显示，空开全部选用ABB或者施耐德品牌，颜色和尺寸与UPS电源系统保持一致。

（5）输出配电柜配置：输出回路共34路，总输入开关容量为630A/3P开关：2个。输出回路为160A/3P空开：4个、32A/1P空开：10个、16A/1P空开：20个。

（6）输出配电柜内C级防雷，数显多功能仪表，玻璃门指示灯显示，空开全部选用ABB或者施耐德品牌，颜色和尺寸与UPS电源系统保持一致。

（7）配电柜零线排、保护接地排必须采用铜排。零线排、保护接地排预留孔不少于总输出回路。

（8）输入配电柜能满足两台配电柜的用电要求并有两路以上的备用输出回路，配置浪涌保护装置（防雷装置）、电压表，电流表，工作指示灯负载停电声光告警。

（9）配电柜技术要求：

1）UPS输入配电柜配备1只三相数显仪表，能够显示每一相的电压和电流。

2）UPS输出配电柜配备1只三相数显仪表，能够显示UPS输出每一相的电压和电流。

3）配备指示灯，显示每一路开关的通断状况。

4）柜内应安装不小于50mm2截面的铜接地母线。

5）市电及UPS输出分流排须采用镀锌铜排，用来连接分支开关，输出须采用电流端子进行转接。

6）柜内显示表计供电线路须串接保险端子，电流表输入须串接电流型端子（试验性端子）。

7）所有开关须采用ABB或者施耐德品牌，接线端子须采用德国魏德米勒产品。

8）线缆须满足国家一级标准，导线应为交联聚乙烯阻燃线，绝缘电压至少为600V。

9）柜内输入端、输出端对地应能承受50Hz，2000V 的交流电压1min，漏电流应小于10mA，或2800V直流电压1min，漏电流应小于1mA，无击穿、无飞弧。

10）配电柜布局应充分考虑通风、散热要求，柜内线路整齐合理、安全可靠，便于识别和安装维护。各种相位、线路、铜排、接线点标有明显的符号、颜色、序号等标识，便于识别。

11）配电部分须采用模块化设计，显示仪表、配电开关、指示灯须安装在可拆卸的19英寸标准面板上，每个表计、开关及防雷器均要安装标记牌。

（10）配电柜柜体工艺要求

1）配电柜须采用电力标准机柜，前后开门，应加锁，高强度钢组合结构。前门为玻璃单开门，后门为双开门，百叶窗结构，具有良好的散热通风能力。

2）配电柜必须为UPS原厂生产，柜体颜色、尺寸与UPS电源保持一致，防护等级不低于IP31。

3）柜体应设有保护接地，接地处应有防锈措施和明显标志。

4）机柜应有足够的机械强度和刚度，其安装固定方式应具有抗震性和防震能力，能承受所安装元件及短路时所产生的动、热稳定，同时应保证设备经过常规的运输、储存、吊装和安装后不产生破损变形或者影响设备的性能。

5）柜体的底部应装配活动底板和可封闭的电缆孔，柜体的机械结构应能防虫及小动物，机械振动，潮湿及有害气体的影响。

6）柜外观镀膜平整，不反光，色泽一致，无气孔砂眼、裂纹及锈斑等现象。柜外表面应采用静电喷塑式涂层材料。

7）柜立面对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）柜应具备与地基槽钢固定的构件。

9）配电部分须采用模块化设计，显示仪表、配电开关、指示灯及标记框须安装在可拆卸的面板上，开关在面板上只露出操作手柄。

2.3 连接电缆研究

本次需要敷设的电缆有：UPS与输出柜连接电缆、蓄电池连接电缆、UPS临时输入电缆、空调室内机连接电缆、空调室外机连接电缆。

（1）UPS与输出柜连接电缆为长期使用电缆，单台UPS每相最大电流约为300A。考虑到将来平滑扩容，选择RVVZ-120mm2电缆2根并联敷设，安全载流量约为492A，相比1根240mm2的安全载流量要高，并且便于施工。选择RVVZ-70 mm2电缆作为保护地。

（2）蓄电池组与UPS连接电缆为长期使用电缆，选择BVVZ-185mm2电缆敷设，安全载流量约为394A。

（3）UPS临时输入电缆为临时使用电缆，仅需满足现有模块化机房负载的用电需求。现有模块化机房负荷约为64.35kW，每相电流约为97.5A。选择RVVZ-35mm2电缆敷设，安全载流量约为146A。选择RVVZ-16 mm²电缆作为保护地。

（4）空调室内机连接电缆与空调室外机电缆，根据额定电流，分别使用RVVZ-4*6mm2、RVVZ-4*2.5mm2。确保空调的额定电流在安全载流量内。

3 结论与建议

通过对模块化UPS系统的研究与应用，将中心通信站30KVA UPS升级改造为120KVA模块化UPS（可扩容至320KVA），为模块化机房虚拟化、云存储等业务，提供安全、平稳可靠的不间断电源，并为将来平滑扩容改造奠定了基础。

模块化UPS系统建设可极大地提高系统供电可靠性，及时消除电气安全隐患，降低事故发生率，减少维护费用，对确保油田通信网可靠运行提供电力保障，有着极其重要意义。

模块化UPS系统建设可以提高通信电源的工作效率，从而达到节能的目的，从而实现降低能源损耗，提高经济效益。