圖5 IT設備交流電入口處等效圖
3.2 HVDC各種狀態下的輸出電壓分析
YD/T 2378-2011《通信用240V直流供電系統》要求,系統應采用鉛酸蓄電池組、并且應具有電池管理能力。鉛酸蓄電池的特性決定了電池組的電壓范圍,而是否在IT設備的承受范圍內是可用性研究的關鍵因素?,F以國內某品牌電池為例,分析各種狀態下的輸出電壓。
1)浮充狀態。YD/T 2378-2011《通信用240V直流供電系統》要求,240V高壓直流電源的輸出電壓范圍是204~288V,全程允許最大壓降為12V,即IT設備的電壓承受范圍是192~288V。常態下,該品牌240V蓄電池組的浮充電壓為270V,滿足IT設備的電壓要求。
2)放電狀態。當遭遇長時間停電而又無后備手段時,蓄電池組放電的終止(保護)電壓為222V,高于IT設備工作電壓下限(204V)的要求。當然,現代通信局(站)應(都)具有后備電源和快速接續的能力。
3)均充狀態。該品牌240V蓄電池組的均充電壓為282V,低于IT設備工作電壓上限(288V)的要求。
由以上的參數分析可以得出結論:240V高壓直流供電系統各種狀態下的輸出電壓均可滿足IT設備的工作需要,且有一定的安全裕度。
3.3 建立了完善的標準體系
我國相繼發布了YDB 037-2009《通信用240V直流供電系統技術要求》、YD/T 2378-2011《通信用240V直流供電系統》、YD/T 2555-2013《通信用240V直流供電系統配電設備》、YD/T 2556-2013《通信用240V直流供電系統應用維護技術要求》、YD 5210-2014《240V直流供電系統工程技術規范》等系統性標準,為推廣240V高壓直流供電系統應用、逐步替代UPS電源系統奠定了扎實的基礎。
4 HVDC在航天通信系統中應用設想
近年來,業界對240V系統進行了廣泛的研究,三大運營商和多家著名IT企業已在多地建設了試驗性系統,通信設備制造商已有配套產品。更為重要的是,如上文所述,我國率先編制了相關的系統性技術標準。
航天通信各部門應積極借鑒通信行業HVDC的實踐經驗,高度重視系統建設或改造各環節的技術要點。秉承“嚴謹務實”的傳統精神和“穩中求進”的工作作風,航天通信電源系統的技術進步將指日可待。
4.1 IT設備適應性的核查
如前所述,HVDC系統的應用是基于IT設備的電源變換采用了開關電源技術。對于舊有系統的供電改造,要高度重視IT設備適應性的核查環節。
核查至少包括以下項目:①IT設備電源回路不得有船型開關或紐子開關;②IT設備電源回路無并聯的感性元器件和串聯的容性元器件;③IT設備上不得有變壓器、交流電動機,如交流風扇等;④IT設備能夠在192~288V直流電壓范圍內正常工作。
240V高壓直流供電系統能滿足采用SSI和ATX規范電源模塊的IT設備。
4.2 系統建設中應關注的技術要點
IT設備采用直流電供電,顛覆了人們的一貫思維。隨著技術進步和建設實踐,系統已經相當成熟。但由于直流電的特性,系統建設中應關注以下技術要點。
1)系統容量的選擇。根據YD/T 2378-2011《通信用240V直流供電系統》的要求,系統供電宜采用分散供電方式,單個系統容量不宜超過600A。
2) 配置絕緣監察裝置。高壓直流電源系統屬于不接地系統, 如果系統自身或輸電線路出現絕緣降低問題,絕緣監察將發揮極為重要的作用(絕緣告警整定值15~30kΩ)。
3)系統對地懸浮。YD/T 2378-2011《通信用240V直流供電系統》規定,通信用高壓直流供電系統正、負極均不得接地,應采用對地懸浮供電方式;系統的交流輸入應與直流輸出電氣隔離,系統輸出應與地、機架、外殼電氣隔離。
4)熔斷器與斷路器的配合。直流配電第一級的正負極分別設置熔斷器,發生故障時,確保兩個熔斷器同時分斷,以此來保障電源系統安全性。而在列頭柜等小電流支路,可以選擇雙極直流型斷路器。熔斷器與斷路器的串聯使用,能夠實現整個系統的安全性和操作的便利性。