中壓ATS在數(shù)據(jù)中心10kV發(fā)電機(jī)與市電電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的應(yīng)用探討-中國(guó)移動(dòng)設(shè)計(jì)院-李玉升

中壓一體化ATS在數(shù)據(jù)中心10kV備用

發(fā)電機(jī)與市電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的應(yīng)用探討中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院李玉昇2015年10月

濟(jì)南目錄4中壓一體化ATS工作原理1前言2中壓雙電源轉(zhuǎn)換方案5中壓一體化ATS工程應(yīng)用設(shè)計(jì)3中壓一體化ATS組成前言目前，中國(guó)移動(dòng)數(shù)據(jù)中心備用發(fā)電機(jī)組主要以10kV柴油發(fā)電機(jī)組為主，10kV柴油發(fā)電機(jī)組具有容量大、供電距離遠(yuǎn)、可靠性高、配電系統(tǒng)簡(jiǎn)單以及油機(jī)房集中建設(shè)等優(yōu)點(diǎn)。在10kV發(fā)電機(jī)與市電電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，主要通過(guò)兩臺(tái)中壓真空斷路器利用綜合繼?？刂茖?shí)現(xiàn)自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換。根據(jù)中國(guó)移動(dòng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《中國(guó)移動(dòng)通信電源系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（QB-J-017-2013）要求，通信電源系統(tǒng)中的蓄電池后備時(shí)間按發(fā)電機(jī)與市電切換方式不同來(lái)選擇，采用自動(dòng)切換的，蓄電池后備時(shí)間按15min設(shè)計(jì)；采用手動(dòng)切換的，蓄電池后備時(shí)間按15min~30min設(shè)計(jì)。由于供電部門對(duì)10kV發(fā)電機(jī)與市電電源采用自動(dòng)切換方案審批復(fù)雜，或認(rèn)為兩路電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換可靠性相對(duì)不高等原因，目前數(shù)據(jù)中心10kV發(fā)電機(jī)與市電電源轉(zhuǎn)換主要以手動(dòng)為主，蓄電池后備時(shí)間按30min設(shè)計(jì)。為了進(jìn)一步提高10kV發(fā)電機(jī)與市電電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換可靠性，提出10kV發(fā)電機(jī)與市電電源轉(zhuǎn)換選擇中壓一體化自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATS），實(shí)現(xiàn)高可靠自動(dòng)轉(zhuǎn)換，縮短蓄電池后備時(shí)間，節(jié)約電力電池室面積，降低建設(shè)成本。中壓雙電源轉(zhuǎn)換方案--派生方案（相當(dāng)于低壓CB級(jí)ATS）由兩臺(tái)中壓真空斷路器或復(fù)合隔離開關(guān)派生而來(lái)，兩路電源進(jìn)線開關(guān)分別單獨(dú)安裝在2個(gè)高壓進(jìn)線柜中，利用現(xiàn)有中壓元件配合控制器或綜合繼保實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換切換過(guò)程控制就是簡(jiǎn)單的繼電器邏輯，判據(jù)少，沒(méi)有三相電壓比較運(yùn)算邏輯電路，存在發(fā)生兩路斷路器串聯(lián)，或兩路電都送不上去，負(fù)載長(zhǎng)時(shí)間不帶電等風(fēng)險(xiǎn)中壓雙電源轉(zhuǎn)換方案—專用方案（相當(dāng)于低壓PC級(jí)ATS）兩路中壓真空斷路器和控制單元集成于一體，安裝在1個(gè)中壓柜中，滿足中壓雙路電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換（市電—市電、市電—油機(jī)）專門開發(fā)的一體化結(jié)構(gòu)產(chǎn)品第5頁(yè)中壓一體化ATS具有轉(zhuǎn)換可靠性高、轉(zhuǎn)換時(shí)間短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。在低壓領(lǐng)域，專用一體化ATS已成為主流方案。隨著電氣技術(shù)的發(fā)展，越多智能化、集成化的產(chǎn)品營(yíng)運(yùn)而生，中壓專用ATS也必將替代真空斷路器式轉(zhuǎn)換成為中壓領(lǐng)域主流方案。中壓一體化ATS組成以泰永科技研發(fā)的TBBQ12中壓自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)為例，中壓一體化自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)主要由開關(guān)本體部分及控制器兩部分組成開關(guān)本體主要結(jié)構(gòu)組件有勵(lì)磁線圈、真空管（固封極柱）、快速電磁開關(guān)及機(jī)械互鎖連桿等組成，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)將負(fù)載電路從一個(gè)電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換至另一個(gè)電源。控制器部分負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)進(jìn)線電源端出現(xiàn)欠壓、過(guò)壓和斷相等故障時(shí)控制本體結(jié)構(gòu)部分快速切換。中壓一體化ATS工作原理--分、合閘合閘：當(dāng)永磁機(jī)構(gòu)得到控制器發(fā)出的合閘信號(hào)時(shí)，永磁體合閘，永磁機(jī)構(gòu)的動(dòng)鐵芯向右移動(dòng)，通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)，使真空管動(dòng)觸頭向上移動(dòng)，與此同時(shí)儲(chǔ)能彈簧及真空管內(nèi)觸頭壓力彈簧壓縮儲(chǔ)能。分閘：當(dāng)永磁機(jī)構(gòu)得到控制器發(fā)出的分閘信號(hào)時(shí)，永磁體分閘，永磁機(jī)構(gòu)的動(dòng)鐵芯向左移動(dòng)，此時(shí)永磁體保持力失去，不足以維持儲(chǔ)能彈簧和觸頭彈簧的壓縮狀態(tài)，儲(chǔ)能彈簧和觸頭彈簧釋放彈性勢(shì)能，使真空管內(nèi)動(dòng)、靜觸頭分離。中壓一體化ATS工作原理—互鎖機(jī)械互鎖：采用三角板傳動(dòng)的形式與主連桿連接，當(dāng)一側(cè)電源主連桿向前運(yùn)動(dòng)（合閘）時(shí)，機(jī)械互鎖機(jī)構(gòu)的擋板被推向另一側(cè)電源主連桿運(yùn)動(dòng)方向的間隙，使另一側(cè)電源操作機(jī)構(gòu)不能動(dòng)作電氣互鎖：輔助開關(guān)接常開觸點(diǎn)并接入另一側(cè)永磁機(jī)構(gòu)的控制回路中。當(dāng)A電源側(cè)永磁機(jī)構(gòu)合閘時(shí)，擺桿在彈簧拉力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)位置，A電源輔助開關(guān)彈起，常開觸點(diǎn)恢復(fù)到斷開狀態(tài)，此時(shí)B電源永磁機(jī)構(gòu)控制回路斷開，不能完成合閘動(dòng)作。同理，B電源側(cè)永磁機(jī)構(gòu)合閘時(shí)A電源側(cè)永磁機(jī)構(gòu)也不能合閘。第9頁(yè)?

中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司中壓一體化ATS工作原理—控制控制電路采用高性能微電腦數(shù)字化電能質(zhì)量采樣模塊，能實(shí)時(shí)顯示輸入電源系統(tǒng)電壓，過(guò)壓、欠壓閾值可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)電源異常時(shí)以顯示屏閃爍和指示燈的方式報(bào)警，并自動(dòng)切換電源在開關(guān)動(dòng)作開始、動(dòng)作過(guò)程中以及完成動(dòng)作后三個(gè)時(shí)間段內(nèi)考慮采用電氣連鎖設(shè)計(jì)，不干擾自動(dòng)和手動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)條件缺相轉(zhuǎn)換任意一相或多相失壓欠壓轉(zhuǎn)換70%～80%Ue（額定電壓）可調(diào)過(guò)壓轉(zhuǎn)換110%～120%Ue（額定電壓）可調(diào)切換延時(shí)0～30min時(shí)間可調(diào)返回延時(shí)0～30min時(shí)間可調(diào)接入電源指示有手動(dòng)與自動(dòng)狀態(tài)選擇有接入電源選擇有其它功能自投自復(fù)或自投不自復(fù)可選中壓一體化ATS工程應(yīng)用設(shè)計(jì)為便于接線方便，ATS柜兩側(cè)可配置輔助接線柜（一般為400mm寬）ATS控制器需接入市電、發(fā)電機(jī)電壓狀態(tài)信號(hào)，需在市電和發(fā)電機(jī)電源進(jìn)線側(cè)配置PT裝置控制器工作電源為220V直流電源結(jié)束語(yǔ)綜上所述，中壓一體化ATS具有轉(zhuǎn)換可靠性高、轉(zhuǎn)換時(shí)間短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，特別是電氣、機(jī)械雙重互鎖功能，保障了供電安全。在數(shù)據(jù)中心10kV供電系統(tǒng)中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)顯著，為數(shù)據(jù)中心打造高可靠性、高維護(hù)性及高效節(jié)能的供電系統(tǒng)提供了安全保障。目前中壓一體化ATS在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用處于試用階段，我們還需開展以下工作，以便規(guī)模推