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通信高压直流电源的优势

来源: 发布时间:2018-04-19 5732 次浏览

技术方面

1)可靠性大幅提升

高压直流供电技术引入的主要目的就在于提升系统的安全性。UPS系统本身仅并联主机具有冗余备份,系统组件之间更多地是串联关系,其可用性是各部分组件可靠性的连乘结果,总体可靠性低于单个组件的可靠性。反观直流系统,系统的并联整流模块、蓄电池组均构成了冗余关系,不可靠性是各组件连乘结果,总体可靠性高于单个组件的可靠性。理论计算和运行实践都表明,直流系统的可靠性要远远高于UPS系统,一个例证就是大型直流系统瘫痪的事故基本没有。

(2)效率大大提高

目前大量使用的UPS主机均为在线双变换型,在负载率大于50%时,其转换效率与开关电源相近。但一个不容忽视的现实是,为了保证UPS系统的可靠性,UPS主机均采用n+1(n=1、2、3)方式运行,加之受后端负载输入的谐波和波峰因数的影响,UPS主机并不能满足运行,通常UPS单机的设计最大稳定运行负载率仅为35~53%。而受后端设备虚提功耗和业务发展的影响,很多UPS系统通常在寿命中后期才能达到设计负载率,甚至根本不能达到设计负载率,UPS主机单机长期运行在很低的负载率,其转换效率通常为80%多,甚至更低。对于直流电源系统而言,因其采用模块化结构,可根据输出负载的大小,由监控模块、监控系统或现场值守人员灵活控制模块的开机运行数量,使整流器模块的负载率始终保持在较高的水平,从而使系统的转换效率保持在较高的水平。

(3)输入参数大大改善

现场测试发现,目前常用的12脉冲在线双变换型UPS主机,加装11次滤波器后,其输入功率因数通常在0.8~0.9,最大仅为0.95,输入电流谐波含量通常在7.5%左右。

与此对应,由于PFC电路的应用,额定工况下,开关整流器模块的输入功率因数通常都在0.99以上,输入电流谐波含量通常在5%以下。

输入参数的改善的直接效果是,前端设备的容量可以大大降低,前端低压配电柜可以不再配置电抗器,从而也可以降低补偿电容的耐压要求。

(4)带载能力大大提高

UPS系统带载能力受两个因素的制约,一是负载的功率因数,以国内某大型UPS厂商的某型主机为例,在输出功率因数为0.5(容性)时,其最大允许负载率仅为50%;二是负载的电流峰值系数,通常UPS主机的设计波峰因数为3,如果负载的电流峰值系数大于3,则UPS主机将降容使用。

对于直流系统而言,不存在功率因数的问题;因其并联了内阻极低的大容量蓄电池组,加之整流器模块有大量的富余(充电和备用),其负载高电流峰值系数的负荷能力很强,不需专门考虑安全富余容量。

(5)割接改造更为方便

对于采用UPS供电的设备来说,除非其采用双电源(或四电源、六电源),或专门配置有STS设备,否则通常只能采用停电方式割接。对于重要系统来说,这是难以忍受的,更为麻烦的是,一些没有厂家支撑的老型设备,很有可能在停机不能重启的现象。

直流电源只要做到输出电压和极性相同即可连接到一起,从而实现不停电割接,而这是非常容易做到的。

投资建设

电源系统投资包括UPS电源(高压直流)、前端电源(市电、油机)、机房三个部分。以成都某运营商最近完工的一个机房为例进行对比分析,该机房同层布置4套400KVA 1+1 UPS系统,采用高压直流供电,需5×4套50KW系统。

UPS电源(高压直流)部分:采用UPS方案每套系统的投资大约为250万元,采用高压直流供电时5套直流系统投资越160万元。直流系统投资仅是UPS方案的2/3,究其原因,主要是没有UPS柜,并且其仅与交流整流输入电缆,没有旁路回路电缆。

前端电源部分:粗略测算,采用高压直流方案,市电和油机供电系统约可减少20~25%。

机房:采用UPS方案和高压直流供电方案,所需占用的机房面积基本相同,但是采用高压直流供电方案时,开关电源安装区域机房荷载要求大大低于UPS机房,粗略测算,机房土建成本约降低10%左右。

对以上投资加权后,采用高压直流供电方案总投资降低约30%。需要说明的是,采用高压直流供电方案,不仅电源系统可分期建设,系统的电源模块也可根据需要分期建设,考虑投资折现率后,高压直流供电方案的投资节约率将更加明显。

维护成本

运维成本主要包括电费成本和维修成本,由于转换效率的提高,高压直流供电将大大节约电费成本。在维修成本方面,高压直流供电采用的整流模块化结构,现场替换非常方便,而且由于直流供电系统的可靠性远高于交流UPS系统,故维修概率也大大减小。