提高广电行业机房供电系统的可靠性方案

作者:广州柏克 来源:柏克电源广东办事处 发布时间:2010-4-14 15:40:57
配电系统和低压切换系统及柴油发电机组的可靠性

由于广电系统的重要性,目前基本上都采用了双路市电供电模式,并且有的配备了柴油发电机组。

双路供电系统及变压器最好放置在不同的房间进行物理隔离,以免相互影响。高压母线有互联开关,防止一路市电停电对后续负载的影响。

对于单机UPS系统,市电及油机的结构如图1所示。ATS1的可靠性模型如图2所示。

图1  UPS单机供电系统

图2  ATS1的可靠性模型

根据试验和统计数据,ATS的可用性At=0.99999,柴油发电机的可用性Ay=0.999,市电(在电网环境较好的地区)的可用性Ai=0.999,则双路市电通过ATS1后的可用性为

Ad=1-(1-Ai×At)2=0.99999897992

市电和油机通过ATS2后的可用性为

As=1-(1-Ad×At)×(1-Ay×At)=0.99999998887

可用性已经达到7个9以上,基本满足系统的可靠性要求。

3   UPS 系统的可靠性分析

假定UPS单机的MTBF=1×105h,平均维护时间MTTR=8h,则UPS系统可用性的计算结果为Au=0.9999,不能满足广播系统的可靠性要求。为了提高UPS系统的可用性,目前一般采用冗余并联 的方法。图3所示为“1+1”UPS双机冗余并联的供电系统。UPS并联的可靠性模型如图4所示。

图3  “1+1”UPS双机冗余并联供电系统

图4  UPS并联的可靠性模型

假设UPS输入部分采用前面分析的双路市电和油机的切换方案,即UPS输入端电源的可用性为AS=0.99999998887,则UPS并机输出的可用性为

Ab=1-(1-AS×Au)2 =0.99999999989977

可以看出,其可用性达到了9个9,完全可以满足要求。

这里为了简化,认为两台UPS的可用性是一样的,冗余并联后也没有变化。实际上,两台UPS并联,增加了并机卡等信号互联电路,两台UPS之间也互相影响,可用性则比上述模拟数据要低。

有时为了满足大功率负载的要求,需要采用“N+1”增容冗余并联的系统来增加UPS系统的输出容量及可靠性,多机并联系统的可靠性如表2所示。

从表中可以得出下列结论:

(1)UPS并机系统能显著提高单机的平均无故障时间,也就是提高其可靠性。

(2)当并机台数增加时,虽然提高了UPS系统的利用率,但也降低了并机系统的可靠性。

(3)并机台数应根据对冗余系统的可靠性要求及输出功率的利用率来考虑。

4   提高低压配电系统的可靠性

根据对美国大型IDC机房统计表明,从UPS输出端到最终用户的设备输入端仍存在如下故障隐患或“单点瓶颈”故障隐患。

(1)79%的故障来源于UPS输出端与负载之间的供电线路(例如保险丝烧毁

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