高壓直流336 V電源系統設計探討

閆德生

(吉林吉大通信設計院股份有限公司,吉林 長春 130012)

0　引　言

隨著我國通信行業的調整發展，數據業務的快速增加，通信局站的UPS使用量大增，系統的可靠性和維護的簡便性越來越受到關注。而UPS在這兩方面均存在很多問題。盡管出現了雙總線UPS供電系統，增加了UPS供電的可靠性，但隨之又加大了機房使用面積和投資，以及能源浪費。

336 V直流供電系統的系統效率和可靠性均要大大高于UPS供電系統，336V直流供電系統替代UPS系統已經是大勢所趨。

1　高壓直流供電系統介紹

1.1　高壓直流供電系統組成

高壓直流供電系統的組成如圖1所示，與傳統的-48 V直流供電系統的組成一樣，只是整流器的輸出電壓等級較-48 V高。

系統組成由市電輸入、高頻開關整流器、配電屏、蓄電池組組成。

相較于交流UPS系統，可以看出系統組成非常簡單。

1.2　高壓直流供電系統與UPS及低壓直流供電系統的比較

傳統交流供電方案：電源轉換環節較多，供電效率偏低，可靠性低。

高壓直流供電方案：減少電源轉換級數，電流減小，供電效率高。

低壓直流供電方案：電源轉換環節少，但電流大，線損較高。

高壓直流供電(HVDC)優點：

(1)HVDC供電取代AC UPS供電，可提高供電系統可靠性，減少占地面積，降低成本；

(2)HVDC供電架構可以減少電源轉換層級，提高系統供電效率，實現節能減排；

(3)解決低壓直流(-48 V DC)給大功率設備供電時的大電流、電纜粗、布線困難等問題。

1.3　高壓直流電壓240 V與336 V對比

(1)高壓 240 V 直流供電

電信240 Vdc標準的電壓范圍是192～288 V，全程允許最大壓降12 V；

現有220 V交流電源模塊功能上兼容240 Vdc標準，但存在一定的安規風險。如完全解決安規風險需更改電源；

現有機房支持240 Vdc標準改動小，改造成本低，國內很多客戶在試點或者商用；

整體供電轉換效率低于336 V標準，主要差距是線損和一級轉換效率。

(2)高壓336 V 直流供電

實際供電電壓380 V，設備輸入電壓范圍260～400 V；

對機房的供電改動大，改造成本高，適用于新建機房。

設備需要定制高壓直流模塊。

整體供電轉換效率高于240 V標準。

2　高壓直流336 V供電系統設計原則及注意事項

2.1　產品分類及規格要求

同開關電源類似，336 V電源系統分為組合式和分立式。

組合式：交流單元、整流單元、監控管理單元和直流單元集成在一個機架中的電源系統。

分立式：由獨立交流柜、整流柜(含監控管理單元)和直流柜組合形成的電源系統。

產品規格要求如下：

對于分立式：交流配電柜輸出容量：400 A，630 A；整流柜系統最大容量360 kW；直流配電柜輸出容量：400 A、630 A、1 000 A、1 200 A。

組合式電源系統：最大160 kW。

交流輸入為380 V；每個整流器均應具有獨立的保護開關；系統應具有雙路電源輸入，且應具有手動或自動轉換裝置；直流輸出額定值為336 V。

2.2　336 V高壓直流列頭柜配置原則

選用的設備應具有設備先進、質量可靠、價格合理及維護方便等優點。本項目336V高壓直流列頭柜為雙回路供電系統模式，每臺336 V高壓直流列頭柜配按單機架5 kW、每列按15架標準化機柜配置，最終按每臺列頭柜75 kW的終期負荷配置。

336 V高壓直流列頭柜采用懸浮方式供電，正、負極均不得接地。

336 V高壓直流列頭柜直流配電全程應采用雙極保護器件；保護器件應采用熔斷器或直流斷路器，其工作電壓應與系統電壓相適應。

336 V高壓直流列頭柜采用上進上出的進、出線方式。

2.3　336 V高壓直流系統設計注意事項

(1)熔斷器斷路器等器件問題：均需采用高壓專用器件；

(2)系統安全防護問題：高壓對操作和維護人身的安全存在非常大的隱患，所以系統配電中所有帶電部分均要求防護，防止操作人員和維護人員無意識觸碰；

(3)系統維護問題：與低壓48 V系統的維護完全不同，系統需進行特別的帶電維護設計及操作流程；

(4)擴容割接問題：由于系統為高壓直流電，無法與低壓48 V系統的并機相比，所以在系統的配電設計中需要充分考慮系統的擴容并機問題；

(5)系統絕緣告警問題：須配置絕緣監測儀。

3　結束語

336 V在通信運營商數據中心已經有采用，目前多采用分立式系統，各主要電源設備廠家均有336 V系統的開關電源及列頭柜設備，對于主設備、服務器及存儲等IT設備均有支持336 V的電源模塊，網絡設備等支持336 V的制式也在推廣中，預計未來336 V高壓直流供電系統有較大的發展前景。

參考文獻：

[1]YDB 037-2009. 通信用240 V直流供電系統技術要求[S].2009.

[2]QB-H-008-2012. 336 V直流電源系統[S].2012.

[3]呂雷，劉寶昌，王啟凡. 336 V高壓直流電源系統在通信工程中的應用[J]. 信息通信, 2014, (12) :187-188.