HVDC交流20120406

1、IT设备设备HVDC技术交流技术交流课件作者：江苏电信赵长煦课件作者：江苏电信赵长煦授课：江苏电信授课：江苏电信 袁晓东袁晓东 T1:13382880789 E1: P: 224000 214000 2012年年4月月26日日通过本次交流通过本次交流, ,实现与会同仁基本达成共识：实现与会同仁基本达成共识： 1、HVDC系统与系统与UPS系统相比系统相比, 是一个非常简单的供电系统是一个非常简单的供电系统(包括系统结构简单包括系统结构简单, 设备制造简单，操作维护简单设备制造简单，操作维护简单) 由于简单而可靠，由于简单而具有巨大的由于简单而可靠，由于简单而具有巨大的

2、 市场市场 2、 HVDC与与UPS 相比，相比， HVDC非常安全（包括：通信安全非常安全（包括：通信安全不掉电；机房安全不掉电；机房安全不起火；人身安全不起火；人身安全不触电；设备安不触电；设备安全全故障少）故障少） 3、 HVDC既是一个安全产品，又是一个节能产品，安全是雪既是一个安全产品，又是一个节能产品，安全是雪中送碳、节能是锦上添花（包括中送碳、节能是锦上添花（包括HVDC设备节能，系统应用设备节能，系统应用过程节能）过程节能） 4、 HVDC将以一个新的基础电源的面貌出现，并维持相当长将以一个新的基础电源的面貌出现，并维持相当长的时间，其生命周期与市电交流的时间，其生命周期与市电

3、交流220V共存共存 5、HVDC相关性能需要相关性能需要 进一步优化、提升，在此基础上，系进一步优化、提升，在此基础上，系统需要进一步提高节能效果。统需要进一步提高节能效果。目目 录录一一、HVDC可行性分析可行性分析二二 、HVDCHVDC系统运行性能分析系统运行性能分析三、三、 HVDC操作过程中的误区操作过程中的误区四、四、 HVDCHVDC系统操作与维护系统操作与维护五、五、 现场互动答疑与经验交流现场互动答疑与经验交流六、附件六、附件可行性分析可行性分析 江苏电信，由易到难，由点到面，不断优化，持续推进，直至成江苏电信，由易到难，由点到面，不断优化，持续推进，直至成熟应用熟应用 先

4、后经历了先后经历了小范围试验阶段（小范围试验阶段（0707年年1010月）月）、小范围推广阶段、大、小范围推广阶段、大范围试点推广阶段、大范围推广和系统优化阶段、范围试点推广阶段、大范围推广和系统优化阶段、围剿围剿UPSUPS阶段阶段（1111年下半年起，年下半年起，3-43-4年时间）年时间） 江苏电信举措：明确提出停止采购江苏电信举措：明确提出停止采购200200及以下及以下UPSUPS，对，对HVDCHVDC采购招采购招标，举办全省现场操作培训班，组建省内技术支撑团队，发布企标，举办全省现场操作培训班，组建省内技术支撑团队，发布企业维护规范，制定考核措施，把推广业绩与分公司业维护规范，制

5、定考核措施，把推广业绩与分公司KPIKPI挂钩挂钩 至目前为止至目前为止, ,全国全国360360余套余套HVDCHVDC在网运行在网运行, ,其中江苏电信其中江苏电信120120余套余套, ,社会上企、事业单位社会上企、事业单位3030余套余套 0909年年1212月发布技术报告月发布技术报告, , lsYDB037-2009lsYDB037-2009技术要求技术要求.pdf.pdf 通信用通信用240V直流直流供电系统供电系统（YD/T 2378-2011）已于）已于2011年年12月月20日由工信部日由工信部发文（发文（2011年第年第43号）正式批准发布，与号）正式批准发布，与2012

6、年年2月月1日实施日实施。lsYDT2378-2011通信用通信用240V直流供电系统直流供电系统.pdf ls08年年5月上线性月上线性.MPG ls08年年年年6月上线月上线3.MPG可行性分析可行性分析 IT设备电源电路分析设备电源电路分析ls主电路幻灯片主电路幻灯片.ppt lsHVDC应用基本原理应用基本原理.JPG IT设备电源模块虽然输入的是交流电源设备电源模块虽然输入的是交流电源 核心部分是核心部分是DC/DC变换电路变换电路 只要输入一个范围合适直流电压给只要输入一个范围合适直流电压给DC/DC变换电路，变换电路，同样满足同样满足IT设备安全、可靠地工作设备安全、可靠地工作

7、因为因为IT电源模块输入回路没有工频变压器一类的器件电源模块输入回路没有工频变压器一类的器件 所以输入直流没有短路阻抗所以输入直流没有短路阻抗,没有被直流磁化的设备没有被直流磁化的设备 使用直流的最大好处：使用直流的最大好处： 蓄电池可直接接入，过载能力、应对支路负载短路故障蓄电池可直接接入，过载能力、应对支路负载短路故障容错能力强。容错能力强。 而而UPS经常会因为支路负载短路故障经常会因为支路负载短路故障(该性能决定负载轻该性能决定负载轻）造成系统保护电路动作，退出正常工作状态造成系统保护电路动作，退出正常工作状态HVDC相关理论争议焦点和研究相关理论争议焦点和研究 电压标准争议电压标准争

8、议 IDCIDC机房供电，直流机房供电，直流48V48V遇到了瓶颈遇到了瓶颈 ：系统电流大，系统电流大，供电回路电能损耗大，同时线缆的线径要大，建设供电回路电能损耗大，同时线缆的线径要大，建设成本高成本高 ；ITIT设备本来是设计成交流供电的，采用直设备本来是设计成交流供电的，采用直流流48V48V供电，供电，ITIT供应商需要定制，其结果综合成本增供应商需要定制，其结果综合成本增加，客户不愿意接受加，客户不愿意接受 以欧洲为代表的研究机构提出并在实验室试验的直以欧洲为代表的研究机构提出并在实验室试验的直流流350350400V400V标准标准 国内有专家、学者提出的直流国内有专家、学者提出的

9、直流288288350V350V标准标准 部分企业的研发人员提出用其他标准部分企业的研发人员提出用其他标准 中国电信采用中国电信采用240V240V的标准的标准 （为什么？（为什么？1 1、不需要进、不需要进行安全认证行安全认证 2 2、与交流、与交流220V220V兼容兼容 ，进一步提升节，进一步提升节能效果能效果3 3、对现有系统改造极为简单、对现有系统改造极为简单4 4、节能拐点）、节能拐点）中国电信借鉴国外试验情况 国外研究情况 瑞典科学家最早02年实验室9KVA HVDC实验报告,两次发表国际电联能源会议 法电，380V上线，特制的电源模块 日本，280V实验局，范围小，特制 台北实

10、验局，范围小，特制 共同特点，不能与交流220V兼容、互换、备份中国电信选择电压标准的基本原则中国电信选择电压标准的基本原则 安全原则。新型的直流电压标准推行后，安全原则。新型的直流电压标准推行后，ITIT系统设备运行可靠性应比原来系统设备运行可靠性应比原来使用交流使用交流UPSUPS的可靠性大大提高，不能满足这一点的标准，当然失去存在的的可靠性大大提高，不能满足这一点的标准，当然失去存在的意义意义ITIT设备不改造原则。新型标准电压替代原来的交流设备不改造原则。新型标准电压替代原来的交流UPSUPS对对ITIT设备供电总体上设备供电总体上对原有设备不作任何改造，只有满足这一点，这种标准现阶段

11、才有推广价对原有设备不作任何改造，只有满足这一点，这种标准现阶段才有推广价值，或者说才有可操作性值，或者说才有可操作性如果推广一个新标准，要求如果推广一个新标准，要求ITIT设备制造商对设备进行改造后才能使用，或设备制造商对设备进行改造后才能使用，或者今后生产的设备必须按照新型标准制造，那么，这个标准就是一个遥远者今后生产的设备必须按照新型标准制造，那么，这个标准就是一个遥远的标准至少不是现阶段我们重点讨论的话题的标准至少不是现阶段我们重点讨论的话题 配套设备兼容原则配套设备兼容原则 。ITIT设备要发挥应有的功能，必须有外围的设备要发挥应有的功能，必须有外围的光电转换光电转换设设备、传输设备

12、、交换设备、备、传输设备、交换设备、防火墙防火墙等数据设备配合工作等数据设备配合工作如果如果ITIT设备使用高压直流标准，其他配套设备使用传统的直流设备使用高压直流标准，其他配套设备使用传统的直流48V48V标准或交标准或交流流220V220V标准，则标准，则IDCIDC机房的整体协调、安全管理、节能运行、操作维护等会机房的整体协调、安全管理、节能运行、操作维护等会带来诸多不便带来诸多不便 便于推广原则便于推广原则 。充分考虑尽可能减少对产业链现有流程的影响。充分考虑尽可能减少对产业链现有流程的影响 , ,物流供应物流供应商备件准备、使用人员和维护人员习惯商备件准备、使用人员和维护人员习惯 、

13、安规认证等，、安规认证等，要适应非电信运营要适应非电信运营企业的使用企业的使用安全与节能兼顾原则安全与节能兼顾原则 。安全问题放在首要位置。安全问题放在首要位置 ，节能放在战略位置，节能放在战略位置 尽可能利用现有成熟技术尽可能利用现有成熟技术PWM开关电源基本原理（开关电源基本原理（电压波形示意图电压波形示意图）高频脉冲单管供电示意单管供电安全性能计算单管供电安全性能计算电压上限计算（交流工作范围电压上限计算（交流工作范围220V：1510%）U高高=2401.4=336V 电压下限计算电压下限计算 (考虑考虑3个参数个参数:交流下限、直流等效、平滑系数交流下限、直流等效、平滑系数)整流元件

14、发热量一定，平滑电流整流元件发热量一定，平滑电流/脉动电流为脉动电流为1.3(脉动正弦波计算结果脉动正弦波计算结果)220V0.850.9=170V单管工作满足单管工作满足IT设备电源模块恒定功率设备电源模块恒定功率ls电流波形图电流波形图.pptk（170Vi）=k (U低低2 i1.3)k热量系数热量系数U低低=170 2 1.3 260V考虑蓄电池充电因素考虑蓄电池充电因素 、长期工作状态、长期工作状态浮充电压选浮充电压选 260；均充电压选；均充电压选300电池数量确定电池数量确定: 300 2.35 = 127只只考虑中小企业应用考虑中小企业应用: 127 6 = 21只只实际选用实

15、际选用20只，是只，是48V系统的系统的5倍倍核算浮充电压核算浮充电压120 2.2(2.25) = 264(270)V由于蓄电池选由于蓄电池选120只只, 故标称电压故标称电压240V蓄电池配蓄电池配3小时放电率小时放电率,工作范围工作范围210282V（1小时：小时：200282）单管供电计算单管供电计算导通角导通角 MSINt /M=265/311=0.85 控制角 = arcsin0.85 = 58度（导通范围64度） 经验公式UC = 1.2 U（220V*1.2=264V) 实际测量UC在280V300V 若按290V计算控制角 = arcsin（290/311） = 68度（导通

16、范围44度）单管热量计算单管热量计算 基本的热量公式：基本的热量公式： I2T K：电能转换成热能系数；：电能转换成热能系数； R：整流管等效电阻：整流管等效电阻 T：电流通过的时间：电流通过的时间 设一个周期时间为设一个周期时间为T 交流输入时，单个整流管在一个周期内平均热量交流输入时，单个整流管在一个周期内平均热量: （3）2（T/6）/T 1.5 I2 直流输入时直流输入时: 单个整流管在一个周期内平均热量单个整流管在一个周期内平均热量: （0.7）2TT 0.49 I2 ， R一定时一定时, 整流管长期工作时整流管长期工作时, 发热量只发热量只有交流输入状态下的有交流输入状态下的1/3

17、 单管热量计算单管热量计算整流管等效电阻整流管等效电阻R也不是一个常数也不是一个常数 , 直流输入状态下的直流输入状态下的R也比交流输入也比交流输入状态下状态下R小小 交流直流交流直流直流：二极管一直工作在饱和区直流：二极管一直工作在饱和区交流：每周期经过两次线性区交流：每周期经过两次线性区在二极管截止区在二极管截止区, 该区域该区域为高阻区为高阻区,由于电流为由于电流为0 , 它的作用忽略不记；它的作用忽略不记；在二极管饱和区，该区域在二极管饱和区，该区域为低阻区，等效电阻极小为低阻区，等效电阻极小,对二极管发热影响较小；对二极管发热影响较小；而在线性区，呈现一个较大而在线性区，呈现一个较大

18、非线性电阻，是二极管非线性电阻，是二极管发热的主要根源发热的主要根源 (双管散热器双管散热器)I/MAV/V截止区饱和区线性区图 7. 3 二极管伏安特性示意HVDC相关实验数据解读相关实验数据解读 放电测试放电测试22:00265开始18.2 惠普、戴尔、惠普、戴尔、IBM、研华工控、研华工控华为华为2403等等31台台 0:0021223.2 正常4:0019425.6正常6:0017028.1正常7:451432933摆动IBM-235两台保护宕机7:55139HP380G5一台自动停机戴尔两台自动保护停机7：56160恢复供电，系统充电限流，恢复供电，系统充电限流，IBM-235两台自

19、动两台自动启动，恢复正常；启动，恢复正常；HP380G5一台手动开机、一台手动开机、戴尔两台手动开机后均正常戴尔两台手动开机后均正常 一段时间内低电压供电，一段时间内低电压供电，ITIT设备电源模块并没有因电流过大损坏，造成两台服务器宕设备电源模块并没有因电流过大损坏，造成两台服务器宕机、机、3 3台服务器自动停机的原因是系统电压太低、服务器电源模块输出功率不够造成台服务器自动停机的原因是系统电压太低、服务器电源模块输出功率不够造成 目目 录录一一、 HVDCHVDC可行性分析可行性分析二、二、 HVDCHVDC运行分析运行分析三、三、 HVDC理解误区理解误区四、四、 HVDCHVDC系统操

20、作与维护系统操作与维护五、五、 现场互动答疑与经验交流现场互动答疑与经验交流通信系统安全性能不掉电 UPS障碍不可控，障碍具有极大的随机性障碍不可控，障碍具有极大的随机性 HVDC安全性能可控，由于蓄电池与负载直接安全性能可控，由于蓄电池与负载直接相连接，蓄电池容量得到保障，系统安全供电相连接，蓄电池容量得到保障，系统安全供电就得到保障就得到保障lsUPS与与HVDC区别区别1.JPG 蓄电池容量可以很容易测试：常用简便方法是蓄电池容量可以很容易测试：常用简便方法是进行核对性容量试验具体做法：将整流设备进行核对性容量试验具体做法：将整流设备浮充电压设定浮充电压设定210后，整流器开机无输出后，

21、整流器开机无输出,实实际负载放电一旦电池故障，整流器自动输出际负载放电一旦电池故障，整流器自动输出这在这在UPS系统供电时，是无法安全实现的系统供电时，是无法安全实现的不掉电对比分析 UPS障碍主要原因障碍主要原因 并机系统复杂并机系统复杂 不可备份的系统单点故障点多不可备份的系统单点故障点多 同步并机板、静态开关、输出切换开关等故同步并机板、静态开关、输出切换开关等故障点不可控、不可维护障点不可控、不可维护 HVDC由若干个模块由若干个模块,一个或几个模块故障不一个或几个模块故障不会造成系统供电阻断会造成系统供电阻断,留有维护人员处理障碍留有维护人员处理障碍的机会和时间的机会和时间ls模块化

22、结构模块化结构.bmp不掉电对比分析 从系统安全供电的角度分析问题：如果是从系统安全供电的角度分析问题：如果是UPS供电时，供电时，系统在电池电压系统在电池电压70%时，即使蓄电池还有剩余容量，逆时，即使蓄电池还有剩余容量，逆变器就会因为电流过大变器就会因为电流过大（143%）过热自动保护退出供过热自动保护退出供电，造成全阻电，造成全阻 即使是模块化即使是模块化UPS也没有办法解决上述问题也没有办法解决上述问题 HVDC系统蓄电池放电不存在过流保护问题，紧急情况系统蓄电池放电不存在过流保护问题，紧急情况时，它能坚持到蓄电池最后一刻，也就是说，设计同样时，它能坚持到蓄电池最后一刻，也就是说，设计

23、同样的蓄电池放电率，紧急情况下直流供电系统支撑的时间的蓄电池放电率，紧急情况下直流供电系统支撑的时间长得多。长得多。 为防止为防止UPS放电放电逆变器逆变器过过流流（包括（包括放电初期蓄电池电压放电初期蓄电池电压爬升期爬升期)自动保护自动保护系统系统退出退出，通常采用，通常采用低负载低负载供电（中供电（中国电信国电信80%，通常，通常1+1系统）系统）机房安全性能不起火 UPS最大电压最大电压314V；HVDC最大电压最大电压285V 电器安装爬电距离、线缆耐压、隔离开关间隙等电气绝电器安装爬电距离、线缆耐压、隔离开关间隙等电气绝缘、耐压等安全指标均留有更大富余缘、耐压等安全指标均留有更大富余

24、 UPS蓄电池均充电压维护人员无法控制蓄电池均充电压维护人员无法控制 交流交流UPS系统虽然没有直接接地，但是零线与地线是存系统虽然没有直接接地，但是零线与地线是存在电气上的连接的，通常零地电压差只有在电气上的连接的，通常零地电压差只有1V左右，而左右，而HVDC与地线没有电气上的连接与地线没有电气上的连接 HVDC没有零地电压差的问题，没有零地电压差的问题，地线没有电流地线没有电流 对于综合大楼，地线不仅有电流，有时还有交流电流和对于综合大楼，地线不仅有电流，有时还有交流电流和直流电流共存，采用直流电流共存，采用HVDC地线电流隐患自然消失地线电流隐患自然消失 抗雷击性能大大提高：没有雷电抗

25、雷击性能大大提高：没有雷电地电位反击地电位反击的通道，直的通道，直流母线不需要安装防雷器件流母线不需要安装防雷器件维护人员人身安全不触电 人身安全系数大大提高。人身安全系数大大提高。（1）直流最大电压比直流最大电压比UPS最大电压低最大电压低40多伏多伏 （2）同样电压等级情况下，同样电压等级情况下，50周的交流电触电周的交流电触电比直流电触电后果严重得多比直流电触电后果严重得多 （3）UPS交流供电时，系统是接地的，人体的交流供电时，系统是接地的，人体的任何部位一旦碰到交流电任何部位一旦碰到交流电火线火线，将通过人的身体，将通过人的身体与地构成导电回路，形成触电；而与地构成导电回路，形成触电

26、；而HVDC系统是系统是悬浮的，也就是不接地的，人体的任何部位一旦悬浮的，也就是不接地的，人体的任何部位一旦碰到直流电，不与大地构成回路，不构成触电通碰到直流电，不与大地构成回路，不构成触电通路路ls触电示意图触电示意图.PPTIT设备安全故障少 全桥与半桥问题：计算和测量，半桥运行温度低全桥与半桥问题：计算和测量，半桥运行温度低2/3，原因波形，原因波形不同不同ls电流波形图.ppt 放电测试验证放电测试验证ls放电测试放电测试HVDC.ppt HVDC只是改变了只是改变了IT设备电源模块输入，与设备电源模块输入，与IT设备后面的板件无设备后面的板件无关，包括主板、硬盘等关，包括主板、硬盘等

27、lsIT设备安全.pptx 从现有技术来看，目前决定开关电源寿命的短板是电源模块内部从现有技术来看，目前决定开关电源寿命的短板是电源模块内部的电容器，而不是晶体管、电路板等。也就是说电容器的寿命决的电容器，而不是晶体管、电路板等。也就是说电容器的寿命决定了开关电源的寿命定了开关电源的寿命 采用高压直流对采用高压直流对IT设备内部电源模块供电，虽然没有从根本上改设备内部电源模块供电，虽然没有从根本上改变电容器的制造材料和工艺，但是对电容器的外部使用环境发生变电容器的制造材料和工艺，但是对电容器的外部使用环境发生了改变了改变lsIT寿命长原因分析.pptx 影响比较大的包括软启动电路电容影响比较大

28、的包括软启动电路电容（不停电割接的主要理由）（不停电割接的主要理由） 在电源模块生命周期内，发生故障的概率减小了在电源模块生命周期内，发生故障的概率减小了 维护方法安全比较分析 UPS在线维护、扩容难度大在线维护、扩容难度大 UPS扩容涉及频率、波形、相位、相序等多扩容涉及频率、波形、相位、相序等多个参数，每一次扩容、每一次电池容量试验个参数，每一次扩容、每一次电池容量试验都是一次巨大的风险操作，而直流扩容只涉都是一次巨大的风险操作，而直流扩容只涉及电压及电压 知识产权保护知识产权保护,关键测试、维护指令不开放，关键测试、维护指令不开放，维保费用、维修费用开出维保费用、维修费用开出“天价天价”

29、 维修及时性难以保障维修及时性难以保障 产品更新换代使得产品更新换代使得UPS扩容不可能扩容不可能 ，使得设，使得设备故障无法更换备故障无法更换维护方法安全比较分析 HVDC不需要维保 第一，高压直流本身结构简单，操作内容简单，电源维护人员容易掌握 第二，我们有维护直流48V的经验，触类旁通，维护人员很容易上手 第三，不受知识产权约束、便于主动维护 第四，重要通信保障，支撑简单节能运行分析UPS转换环节多；转换环节多；UPS: ACDC AC IT设备设备HVDC: AC DC IT设备设备lsUPS与与HVDC区别区别1.JPG并机冗余系统多为并机冗余系统多为1+1或或2+1 ；UPS是整体

30、设备，整体规划，一次投资是整体设备，整体规划，一次投资而业务发展是渐进过程而业务发展是渐进过程 ，期间还存在许多不确定的，期间还存在许多不确定的因素，所以机房运行初期，往往是大马拉小车，具因素，所以机房运行初期，往往是大马拉小车，具体拉多长时间，短则二、三年，长则七、八年平均体拉多长时间，短则二、三年，长则七、八年平均使用效率低（调研结果使用效率低（调研结果80%的的UPS负载率负载率20%）UPS生命周期内，平均使用效率通常只有生命周期内，平均使用效率通常只有2030 （双母线系统更低）（双母线系统更低）节能运行分析 昼夜变化较大的场景，如各类呼叫中心、各类申告受理昼夜变化较大的场景，如各类

31、呼叫中心、各类申告受理中心、城市营业中心等中心、城市营业中心等IT系统系统 经典案例经典案例：某号百中心，白天：某号百中心，白天800多个坐席工作，晚上多个坐席工作，晚上11点至次日点至次日7点，只有点，只有30个坐席工作个坐席工作 UPS必须满足白天必须满足白天800多个坐席工作的负荷，而夜间负多个坐席工作的负荷，而夜间负荷比荷比UPS空载负荷还要小空载负荷还要小 另一方面，设计师又考虑了负载扩容需求，另一方面，设计师又考虑了负载扩容需求，UPS的配置的配置留有一定的富裕度，使得运行效率更低留有一定的富裕度，使得运行效率更低 该使用场景，实施该使用场景，实施HVDC改造后，总体节能效率达到改

32、造后，总体节能效率达到35%，采用，采用2年节省的电费就可以购置高压直流设备。年节省的电费就可以购置高压直流设备。 值得注意的是：值得注意的是：模块化模块化UPS又开始走老路又开始走老路投资成本分析 直接成本高直接成本高2040%（单母线与双母线不同）（单母线与双母线不同） 间接成本：油机、变电所、空调等高间接成本：油机、变电所、空调等高10%以上以上 由于由于HVDC系统比系统比UPS系统节能，配套设备的容量相应系统节能，配套设备的容量相应减少，如发电机容量，使用减少，如发电机容量，使用UPS时，发电机与时，发电机与UPS容量容量比为比为1.5:1，而使用高压直流时，发电机与高压直流容，而使

33、用高压直流时，发电机与高压直流容量比为量比为1.1:1总体上，发电机和变压器容量、电缆容总体上，发电机和变压器容量、电缆容量、空调容量等配套设备降低建设成本量、空调容量等配套设备降低建设成本10%左右左右 超前成本超前成本70%：一个大型机房建成后，经常需要：一个大型机房建成后，经常需要3年左年左右才能达到或接近设计能力右才能达到或接近设计能力 前几年运营中对电源容量的需求很少，系统以最小限度前几年运营中对电源容量的需求很少，系统以最小限度的低容量运行几年后，才能使用全部容量的低容量运行几年后，才能使用全部容量 大量资金用于最初的容量建设，以满足多年以后才会出大量资金用于最初的容量建设，以满足

34、多年以后才会出现的需要现的需要投资成本分析 数据通信（包括新型语音设备）逐渐成为主数据通信（包括新型语音设备）逐渐成为主体体 , 按照现在的设备供电模式，会有大量的按照现在的设备供电模式，会有大量的在网在网UPS系统扩容、会有大量的新的系统扩容、会有大量的新的UPS系统投入运行系统投入运行 涉及核心网络、重要业务平台、涉及核心网络、重要业务平台、VIP客户业客户业务等重要场景，往往选用进口务等重要场景，往往选用进口UPS系统，这系统，这就使得建设成本进一步加大就使得建设成本进一步加大目目 录录一一、HVDC可行性分析可行性分析二二 、HVDCHVDC系统运行性能分析系统运行性能分析三、三、 H

35、VDC操作过程中的误区操作过程中的误区四、四、 HVDCHVDC系统操作与维护系统操作与维护五、五、 现场互动答疑与经验交流现场互动答疑与经验交流六、附件六、附件HVDC推广进程中非技术因素推广进程中非技术因素利益纷争利益纷争 UPS供应商，尤其是外资企业，持抵抗态度供应商，尤其是外资企业，持抵抗态度 UPS研发人员，职业生涯和个人价值体现研发人员，职业生涯和个人价值体现 物流过程中物流过程中, 相关人的利益影响相关人的利益影响 通过各种渠道通过各种渠道, 散布各种理论散布各种理论 ，“忽悠忽悠”各级领导，各级领导，采取多种变通采取多种变通“措施措施”制造各种障碍制造各种障碍, 放缓推广速度放

36、缓推广速度 外资企业雇佣了大量的中国外资企业雇佣了大量的中国“精英精英”，少数，少数“精英精英”顾及经济利益和职业生涯，不惜余力，千方百计的为顾及经济利益和职业生涯，不惜余力，千方百计的为UPS鸣冤叫屈鸣冤叫屈 “精英精英”们制造出们制造出 HVDC种种种种“莫需有莫需有”问题，问题，已经已经超出了一般学术界讨论的范围超出了一般学术界讨论的范围 归纳归纳“忽悠”内容：内容： HVDC不安全，不安全， 不节能，投资成不节能，投资成本大，安装体积大，本大，安装体积大， IT供应商不维保供应商不维保HVDC理解误区理解误区（1） 1交流过零点,容易灭弧,直流会拉弧不能断开,微型断路器(简称MCB)不

37、支持HVDC(ABB定义63A及以下) 矛盾1:热插拔与直流拉弧理论相背 矛盾2:有论文实验拉弧现象,有作假嫌疑，因为采用的开关和插座本身不具备灭弧功能,使用交流时也会拉弧 矛盾3:交流过零点，指纯电阻负载，实际环境中找不到电压过零,电流同时过零点.拉弧产生靠电压场强击穿空气,一旦拉弧产生,如果没有技术措施只要有一小电流就能维持ls伪命题证明.ppt 实验结论:在UPS场景下,使用的MCB安全,在HVDC场景下使用同样安全,如引入直流空开,有可能会降低安全系数引入双级直流空开,安全系数进一步下降.ls交流直流空开兼容GB.pdf国标MCB关键数据解读 微断微断MCB两个脱扣检测元件两个脱扣检测

38、元件 双金属片构成热脱扣双金属片构成热脱扣应用于过载应用于过载 电磁感应脱扣电磁感应脱扣应用于短路瞬断应用于短路瞬断 热保护性能（过载）热保护性能（过载）进行现场试验进行现场试验 交流交流:反时限特性反时限特性 直流直流:反时限特性反时限特性(与交流曲线完全一致与交流曲线完全一致) 瞬时保护性能（短路）瞬时保护性能（短路） B型型:交流交流35In ,直流直流47 In 推荐推荐 C型型:交流交流510 In,直流直流715 In 推荐推荐 Z型型:交流交流23 In ,直流直流34.5 In 参考参考 实验结论实验结论: 蓄电池蓄电池30AH以上的以上的HVDC系统满足系统满足B型和型和C型

39、短路电型短路电流流 （瞬间大于（瞬间大于15X16 合格的合格的MCBMCB不支持不支持240240HVDCHVDC纯属子虚乌有（纯属子虚乌有（包括包括IEC60898IEC60898标准）标准）MCB故障分析伪劣MCB故障分析质量参差不齐MCB故障分析使用问题HVDC理解误区理解误区（2） 2、普通插座使用HVDC危险 插座本身不支持带负载操作(负载分大小)，交、直流都存在拉弧之类的安全问题,确有人做试验发表，带有抄作嫌疑 UPS供电时,插座存在安全隐患,主要是一路空开下,通过多用插座,接入多台设备.其中任何一台设备电源模块发生故障，易造成一片故障 IDC机房不提倡用插座的目的是：不把不把U

40、PSUPS供电时的隐患带到供电时的隐患带到HVDCHVDC，尤其是，尤其是HVDCHVDC替换替换UPSUPS改造时，必须先期整改改造时，必须先期整改 例外情况：各类呼叫中心，存在一路开关给多个台席（多个插座）供电。理由：重要程度，影响范围，重起方式，有人值班等外部环境 使用HVDC，无论哪种情况使用插座，都不应该冗余，空余插座临时封掉，不给误操作带来机会 新建呼叫中心，应考虑每路空开下不超过10个台席（4A） 设计呼叫中心时，不需要安装漏电保护器HVDC理解误区理解误区（3） 3、低压熔断器不支持HVDC，交流熔断器不支持HVDC （滥用直流空开，增加供电隐患） 障碍记录：熔断器在使用交流时

41、，已经有爆炸案例，由功率确定 熔断器本身耐压测试就是用直流 熔丝分断安全系数和精度大大优于空开 空开有误动作、烧粘的可能，有的场景不允许误动作（如头柜输入），有的场景不允许烧粘（如电池输入） 一旦送电，永远也不会操作的场景，应使用熔断器滥配直流空开举例.AC/DC电源头柜（或直流屏）电源头柜（或直流屏）HVDC理解误区理解误区（4） 4.IT设备半桥工作设备半桥工作, 可能会影响寿命可能会影响寿命理由理由：交流：交流 W=（I/2）I2XR=1/4 I2XR 直流直流 W= I2XR 直流状态二极管功率发热直流状态二极管功率发热4倍倍,对寿命有影响对寿命有影响,需要厂家支持改造需要厂家支持改造

42、 误区误区1 1：电流数值不对：电流数值不对 交流状态下，二极管电流是交流状态下，二极管电流是1/2 I ，直流状态下二极管电流为，直流状态下二极管电流为200/270 I0.7I（交流（交流220V与直流与直流200V等效）等效） 误区误区2:公式适用条件不对公式适用条件不对(非线性电阻非线性电阻) 误区误区3 3：电流波形差异：电流波形差异 , ,忽视了波形影响发热因素忽视了波形影响发热因素 理论证明：采用富里叶级数分解理论证明：采用富里叶级数分解,W =恒定直流恒定直流+谐波谐波ls电流波形图电流波形图.ppt 对于对于HVDC，波形为平滑直流，波形为平滑直流，谐波为谐波为0 对于脉动直

43、流，对于脉动直流，谐波不为谐波不为0，且与波形复杂程度有关，脉动越，且与波形复杂程度有关，脉动越大，大，谐波越大。交流谐波越大。交流UPS供电时，二极管流过的电流是脉动电供电时，二极管流过的电流是脉动电流，波形为流，波形为/3导通，发热量大约导通，发热量大约3倍于平滑直流。倍于平滑直流。ls放电测试放电测试HVDC.pptHVDC理解误区理解误区(5) 5.HVDC系统电压越高越节能系统电压越高越节能 分析分析:从线路传输角度，从线路传输角度，VP根据根据P=IIR 实际测量实际测量, 出现能耗出现能耗“拐点拐点”. 从从IT设备电源模块制造角度，设备电源模块制造角度，PWM原理，占空比越原理

44、，占空比越小小P，在某个电压范围外出现拐点，在某个电压范围外出现拐点， VPHVDC误区6-把UPS使用过程中的隐患延续 末端接点连接太多，PDU输入端子-总MC-插座输入-插座连接输出-（插座经振动产生松动）MC更换极不方便lsls3U割接1.MPG 过分配置检测系统，如绝缘监察，小概率事件按照常态配置，多级断路器配置，有些点终生无动作需求终生无动作需求，如头柜总输入控制空开如头柜总输入控制空开 有些控制点，可以考虑采用刀熔既可以带负荷操作，又不产生误动作，如电池输入误区误区77可靠性与高指标关注点可靠性与高指标关注点 不正确的导向：过分追求高指标，忽视高可靠性不正确的导向：过分追求高指标，

45、忽视高可靠性 建议建议1：尽可能采用成熟技术，对于没有生产过电力操作电源：尽可能采用成熟技术，对于没有生产过电力操作电源的企业，最好不要使用特大系统、不要使用在核心网络，防止的企业，最好不要使用特大系统、不要使用在核心网络，防止招投标作假行为招投标作假行为 建议建议2：不要过分追求外观、高功率密度、系统总容量大等影：不要过分追求外观、高功率密度、系统总容量大等影响安全系数的所谓响安全系数的所谓“忽悠指标忽悠指标”，避免走进误区，避免走进误区(所有模块并联所有模块并联在总线上在总线上,大电流连接点故障无法维修大电流连接点故障无法维修 防止类似防止类似UPS的安全问题悄然而生，大功率的系统需要通过

46、运的安全问题悄然而生，大功率的系统需要通过运行验证不要乱放卫星。行验证不要乱放卫星。48V系统最大容量系统最大容量3000A，实际使用的，实际使用的这种极限容量比较少，这种极限容量比较少，HVDC最大最大600A(单架单架)目前认为是极限目前认为是极限容量。系统最大不超过容量。系统最大不超过1200A误区误区77可靠性与高指标关注点可靠性与高指标关注点 3：特别重点关注的指标，监控模块失效且市电状态：特别重点关注的指标，监控模块失效且市电状态发生变化的情况下，保存的参数：如整流模块的无主发生变化的情况下，保存的参数：如整流模块的无主均流性能、均流性能、限流性能限流性能；(系统限流和模块限流系统

47、限流和模块限流,检查是检查是否具备该项性能否具备该项性能) 操作简单、安全的性能；不倡导热插拔性能，尤其是操作简单、安全的性能；不倡导热插拔性能，尤其是20A以上的模块（建议相关规范、操作手册改写成：以上的模块（建议相关规范、操作手册改写成：模块拆、装必须在不承载负荷时操作模块拆、装必须在不承载负荷时操作） 4：采用手动均充功能（现有理论能够分析出的蓄电：采用手动均充功能（现有理论能够分析出的蓄电池组爆炸事故，绝大多数发生在均充失控的情况下，池组爆炸事故，绝大多数发生在均充失控的情况下，48V和和UPS系统系统 屡屡发生，逐年增多）屡屡发生，逐年增多）误区误区88不正确理解自动化问题不正确理解

48、自动化问题 系统可靠性、可控性的决定因素系统可靠性、可控性的决定因素蓄电池保障容量蓄电池保障容量 虽然虽然HVDC系统可靠性大大于系统可靠性大大于UPS系统系统，但是安全系数要小于但是安全系数要小于48V系统，原因：电池串联只数多系统，原因：电池串联只数多 设计思考设计思考1：是增加系统冗余提高可靠性（：是增加系统冗余提高可靠性（UPS技术）还是增技术）还是增加蓄电池组容量和组数提高可靠性（加蓄电池组容量和组数提高可靠性（48V技术）？技术）？ 设计思考设计思考2：IT设备本身具备双电源输入功能，是尽量采用双设备本身具备双电源输入功能，是尽量采用双母线系统母线系统 还是单母线双路由？还是单母线

49、双路由？ 设计思考设计思考3：能否采用：能否采用HVDC与市电组成双母线系统与市电组成双母线系统 ？（前提？（前提是一类或二类市电条件）是一类或二类市电条件） 设计思考设计思考4：系统最大容量定为多大合适？：系统最大容量定为多大合适？误区误区99无人值守过分依赖自动化无人值守过分依赖自动化 系统安全原则针对机房无人值守思考 交流输入尽可能分散，少用自动切换(如采用自动切换,建议采用ATS)AC/DCAC/DCAC/DC交交 流流 输输 入入输输 出出 母母 线线AC/DCAC/DCAC/DC交交 流流 输输 入入输输 出出 母母 线线AC/DCAC/DCAC/DC交交 流流 输输 入入误区误区

50、1010滥配空开 误区举例配空开（尤其是直流空开） 来源过零点理论影响过零点理论影响 送电后永远不会操作的环境，使用空开带来误动作、误操作送电后永远不会操作的环境，使用空开带来误动作、误操作.AC/DC电源头柜（或直流屏）电源头柜（或直流屏）误区11:滥配支路绝缘监测 IT设备电源模块故障分析 风机故障:高温保护 功率管故障:熔丝保护 电容等其他故障:无输出 接地故障可能原因:输入端子至熔丝输入端 统计分析,接地故障1/10000/每年 结论:不要把小概率故障按常见故障处理 接地故障查找分析:相应IT系统故障反推 滥配支路绝缘监测带来的恶果:误告警泛滥 单级接地与双级接地? 楼层分配 问题误区

51、12:滥配蓄电池检测设备 目前采用的自动测试电池端电压的方式,只是完成了维护要求,可用性较差 测试电压不正常电池不正常 测试正常测试正常电池是否正常，不确定，尤其在电池是否正常，不确定，尤其在电池寿命接近晚期，靠测试电压容易误导电池寿命接近晚期，靠测试电压容易误导误区13：监控界面花哨 图形不清晰 告警屏蔽问题 当前告警与历史告警问题选择 记录不能删除,历史不少于500条 关于限流模式：最好能够监控控制与整流模块控制并存需要思考的几个问题 为什么民营企业推广HVDC速度特快？ 客户托管如何引导？ 如何利用HVDC技术为争取客户市场发挥作用?关于核心网双母线问题关于核心网双母线问题 原则：只要原

52、则：只要IT设备本身具备双电源输入功能，应尽量采用双母设备本身具备双电源输入功能，应尽量采用双母线系统线系统 （注意注意IT系统本身电源模块配置问题系统本身电源模块配置问题) 建设成本分析：双母线供电方案与单母线供电方案建设成本建设成本分析：双母线供电方案与单母线供电方案建设成本基基本一致本一致 ( (白板画图白板画图) ) 维护工作的便利性维护工作的便利性 ：重大的维护项目：重大的维护项目 ,可以停电操作可以停电操作 ,没有风险没有风险 系统容量不要设计的太大，采用分散供电的方式系统容量不要设计的太大，采用分散供电的方式(不是大系统造不是大系统造不出来不出来,而是系统安全性能没有通过运行验证

53、而是系统安全性能没有通过运行验证;一个机房既可以一个机房既可以安装安装N套专用空调为什么不能安装套专用空调为什么不能安装N套高压直流套高压直流?) 双母线设计中，设备配置理念与双母线设计中，设备配置理念与UPS完全不同。要充分利用完全不同。要充分利用HVDC的优势（注：曾有设计师配合的优势（注：曾有设计师配合UPS厂家，设计出厂家，设计出HVDC建设成本与建设成本与UPS相当）正常情况应该是相当）正常情况应该是UPS的的60% HVDC替代替代UPS不是简单形式的替代，应该是设计理念的替代，不是简单形式的替代，应该是设计理念的替代，要在安全系数同等条件下比对要在安全系数同等条件下比对 受受48

54、V系统的影响系统的影响采用双母线，有些设备会产生环流采用双母线，有些设备会产生环流采用采用HVDC替换替换UPS改造研究改造研究IT设备支持问题设备支持问题 IT设备能否全部支持高压直流? 普通PC机(商用、家用）全部支持 工控机全部支持（研华、康柏） 小型机全部支持（计费系统） IBM服务器全部支持 客户托管的组装机全部支持 惠普服务器98%支持，新款主流机型100%支持 戴尔服务器98%支持 其他设备：交换机100%，光猫100%，防火墙98%. 外部三相四线引入的小型机,也支持高压直流,因内部电源模块仍然是单相工作.需要注意有些设备风机设计电源(是48V还是220V)阶段小结阶段小结 高

55、压直流解决了哪些问题高压直流解决了哪些问题 单点故障问题：障碍从不可控到可控单点故障问题：障碍从不可控到可控 高能耗问题：设备自身效率和使用效率高能耗问题：设备自身效率和使用效率 高投资问题：投资总量和投资阶段高投资问题：投资总量和投资阶段 系统零地压差问题（高层建筑无法解决）系统零地压差问题（高层建筑无法解决） 可维护性问题（主动权由设备供应商回到运可维护性问题（主动权由设备供应商回到运营商）营商） 国产设备替换了进口设备，振兴民族企业国产设备替换了进口设备，振兴民族企业目目 录录一一、 HVDCHVDC可行性分析可行性分析二、二、 HVDCHVDC运行性能重点分析运行性能重点分析三、三、

56、HVDC理解误区理解误区四、四、 HVDCHVDC系统操作与维护系统操作与维护五、五、 现场互动答疑与经验交流现场互动答疑与经验交流系统验收 系统可调电压范围 绝缘测试 正常情况，正、负对地偏差20V以内，否则告警 电池熔丝、输出熔丝、头柜熔丝配置 电池熔丝，两组配置时，一组容量满足总容量，四组配置时，一组容量在1/31/2 输出熔丝=头柜输入 头柜输出熔丝=集装架直流双极总空开之和lsHVDC现场测试.doc相关问题 蓄电池侧安装空开问题 末端控制1P与2P问题 IT设备上电前测试问题观察输入电压指标 蓄电池巡检仪配置问题12V为1个采集点现场操作关注点 双电源设备在线测试 双电源设备带电割

57、接：UPS 高压直流 在线动作关注点1）服务器指示灯：正常、告警、待机2）电源模块指示灯：待机、正常、告警3）音响告警：正常、故障 在线放电测试：练习设置、验证割接方案 、按业务系统整理数据（如全球眼平台、168平台、IPTV边缘节点（区域节点）、BSS平台、网络监控等 整理出冗余部分，白天割接或先期割接 注意备品备件 注意数据备份（主要是启动数据） 2、时间和顺序 3、小设备需降低电压（非服务器）ls风险操作申请.docls镇江综合电力室9315UPS负载设备清单.xlsls连云港龙河七楼IT机房设备明细.xlsls镇江综合电力室9315UPS负载设备清单.xls线路布置线路布置以直流屏为中

58、心以直流屏为中心 开关电源 直流屏综合集装架IT（IP） 设备 蓄电池PE+-+-+-2芯3芯3芯2芯 全程供电3芯电缆接地要求示意图PE+-推广策略 基于人力、才力等问题，尤其对于在网运行的IT系统改造，既存在一定的风险，又有替换下来的交流UPS设备资源浪费的问题，综合考虑，采用下列原则，统筹解决： 新建IDC机房和IT系统主机类机房以及数据设备机房应采用高压直流供电系统，不再考虑设计UPS 原有机房通信设备采用UPS系统供电的，在进行安全风险评在进行安全风险评估后，仍可继续使用，但估后，仍可继续使用，但UPSUPS不再扩容。不再扩容。 如IT系统扩容或IT设备更新，对新扩容或更新的设备直接

59、采用高压直流供电。待原有UPS设备寿命到期时，全部通信设备过度到高压直流系统 目前重中之重是解决UPS对网络的安全隐患问题。对于核心网络IT设备、集中计费系统设备、重要客户IT设备等采用UPS系统供电的，由于UPS使用年久、负荷重、故障率高、供电可靠性差的，从保障通信安全、兼顾设备利旧的角度考虑，应建立高压直流系统提供可靠的备份供电系统。备用方式一 按IT设备主、备用分系统供电。IT系统和数据通信系统主用设备由高压直流系统供电,备用设备由原UPS系统供电 ls（10）按主备用设备.docx备用方式二 按IT设备内部主、备用电源模块分系统供主用模块由高压直流系统供电,备用模块由原UPS系统供电。 ls（11）按主备用模块.docx 条件:模块配置需要充分现场验收重点关注内容现场验收重点关注内容 充电工作模式设置充电工作模式设置 近期建议采用手动工作模式，自动模式设置成电压略高一点浮充电压 IDC机房市电条件需要均充的机会极少 对供应商要求-均充可关断或可手动 监控模块失效情况的应急处理 模块插、拔与系统设置 监控问题尽可能并入现有系统 系统各级空开设置的级差是否安全（合理整定）采用采用HVDC替换替换UPS改造研究改造研究 基本原则：基本原则： 尽量利旧，减少改造成本尽量利旧，减少改造成本 尽量在线割接，尽量在线割接，2个及以上电源模块的设备不停机个及以上电源模块的设备不停机 改造