中压ATS在数据中心10kV发电机与市电电源转换系统中的应用探讨-中国移动设计院-李玉升

中压一体化ATS在数据中心10kV备用

发电机与市电转换系统中的应用探讨中国移动通信集团设计院李玉昇2015年10月

济南目录4中压一体化ATS工作原理1前言2中压双电源转换方案5中压一体化ATS工程应用设计3中压一体化ATS组成前言目前，中国移动数据中心备用发电机组主要以10kV柴油发电机组为主，10kV柴油发电机组具有容量大、供电距离远、可靠性高、配电系统简单以及油机房集中建设等优点。在10kV发电机与市电电源转换系统中，主要通过两台中压真空断路器利用综合继保控制实现自动/手动转换。根据中国移动企业标准《中国移动通信电源系统工程设计规范》（QB-J-017-2013）要求，通信电源系统中的蓄电池后备时间按发电机与市电切换方式不同来选择，采用自动切换的，蓄电池后备时间按15min设计；采用手动切换的，蓄电池后备时间按15min~30min设计。由于供电部门对10kV发电机与市电电源采用自动切换方案审批复杂，或认为两路电源自动转换可靠性相对不高等原因，目前数据中心10kV发电机与市电电源转换主要以手动为主，蓄电池后备时间按30min设计。为了进一步提高10kV发电机与市电电源自动转换可靠性，提出10kV发电机与市电电源转换选择中压一体化自动转换开关（ATS），实现高可靠自动转换，缩短蓄电池后备时间，节约电力电池室面积，降低建设成本。中压双电源转换方案--派生方案（相当于低压CB级ATS）由两台中压真空断路器或复合隔离开关派生而来，两路电源进线开关分别单独安装在2个高压进线柜中，利用现有中压元件配合控制器或综合继保实现转换切换过程控制就是简单的继电器逻辑，判据少，没有三相电压比较运算逻辑电路，存在发生两路断路器串联，或两路电都送不上去，负载长时间不带电等风险中压双电源转换方案—专用方案（相当于低压PC级ATS）两路中压真空断路器和控制单元集成于一体，安装在1个中压柜中，满足中压双路电源自动转换（市电—市电、市电—油机）专门开发的一体化结构产品第5页中压一体化ATS具有转换可靠性高、转换时间短、结构简单等优点。在低压领域，专用一体化ATS已成为主流方案。随着电气技术的发展，越多智能化、集成化的产品营运而生，中压专用ATS也必将替代真空断路器式转换成为中压领域主流方案。中压一体化ATS组成以泰永科技研发的TBBQ12中压自动转换开关为例，中压一体化自动转换开关主要由开关本体部分及控制器两部分组成开关本体主要结构组件有励磁线圈、真空管（固封极柱）、快速电磁开关及机械互锁连杆等组成，负责实现将负载电路从一个电源自动转换至另一个电源。控制器部分负责监测进线电源端出现欠压、过压和断相等故障时控制本体结构部分快速切换。中压一体化ATS工作原理--分、合闸合闸：当永磁机构得到控制器发出的合闸信号时，永磁体合闸，永磁机构的动铁芯向右移动，通过连杆机构的传动，使真空管动触头向上移动，与此同时储能弹簧及真空管内触头压力弹簧压缩储能。分闸：当永磁机构得到控制器发出的分闸信号时，永磁体分闸，永磁机构的动铁芯向左移动，此时永磁体保持力失去，不足以维持储能弹簧和触头弹簧的压缩状态，储能弹簧和触头弹簧释放弹性势能，使真空管内动、静触头分离。中压一体化ATS工作原理—互锁机械互锁：采用三角板传动的形式与主连杆连接，当一侧电源主连杆向前运动（合闸）时，机械互锁机构的挡板被推向另一侧电源主连杆运动方向的间隙，使另一侧电源操作机构不能动作电气互锁：辅助开关接常开触点并接入另一侧永磁机构的控制回路中。当A电源侧永磁机构合闸时，摆杆在弹簧拉力作用下转动到相应位置，A电源辅助开关弹起，常开触点恢复到断开状态，此时B电源永磁机构控制回路断开，不能完成合闸动作。同理，B电源侧永磁机构合闸时A电源侧永磁机构也不能合闸。第9页©

中国移动通信集团设计院有限公司中压一体化ATS工作原理—控制控制电路采用高性能微电脑数字化电能质量采样模块，能实时显示输入电源系统电压，过压、欠压阈值可根据现场的实际情况进行调节，当电源异常时以显示屏闪烁和指示灯的方式报警，并自动切换电源在开关动作开始、动作过程中以及完成动作后三个时间段内考虑采用电气连锁设计，不干扰自动和手动功能的实现功能实现条件缺相转换任意一相或多相失压欠压转换70%～80%Ue（额定电压）可调过压转换110%～120%Ue（额定电压）可调切换延时0～30min时间可调返回延时0～30min时间可调接入电源指示有手动与自动状态选择有接入电源选择有其它功能自投自复或自投不自复可选中压一体化ATS工程应用设计为便于接线方便，ATS柜两侧可配置辅助接线柜（一般为400mm宽）ATS控制器需接入市电、发电机电压状态信号，需在市电和发电机电源进线侧配置PT装置控制器工作电源为220V直流电源结束语综上所述，中压一体化ATS具有转换可靠性高、转换时间短、结构简单等优点，特别是电气、机械双重互锁功能，保障了供电安全。在数据中心10kV供电系统中应用优势显著，为数据中心打造高可靠性、高维护性及高效节能的供电系统提供了安全保障。目前中压一体化ATS在数据中心应用处于试用阶段，我们还需开展以下工作，以便规模推