中壓一體化ATS在數據中心10kV備用

發電機與市電轉換系統中的應用探討中國移動通信集團設計院李玉昇2015年10月

濟南目錄4中壓一體化ATS工作原理1前言2中壓雙電源轉換方案5中壓一體化ATS工程應用設計3中壓一體化ATS組成前言目前，中國移動數據中心備用發電機組主要以10kV柴油發電機組為主，10kV柴油發電機組具有容量大、供電距離遠、可靠性高、配電系統簡單以及油機房集中建設等優點。在10kV發電機與市電電源轉換系統中，主要通過兩臺中壓真空斷路器利用綜合繼?？刂茖崿F自動/手動轉換。根據中國移動企業標準《中國移動通信電源系統工程設計規范》（QB-J-017-2013）要求，通信電源系統中的蓄電池后備時間按發電機與市電切換方式不同來選擇，采用自動切換的，蓄電池后備時間按15min設計；采用手動切換的，蓄電池后備時間按15min~30min設計。由于供電部門對10kV發電機與市電電源采用自動切換方案審批復雜，或認為兩路電源自動轉換可靠性相對不高等原因，目前數據中心10kV發電機與市電電源轉換主要以手動為主，蓄電池后備時間按30min設計。為了進一步提高10kV發電機與市電電源自動轉換可靠性，提出10kV發電機與市電電源轉換選擇中壓一體化自動轉換開關（ATS），實現高可靠自動轉換，縮短蓄電池后備時間，節約電力電池室面積，降低建設成本。中壓雙電源轉換方案--派生方案（相當于低壓CB級ATS）由兩臺中壓真空斷路器或復合隔離開關派生而來，兩路電源進線開關分別單獨安裝在2個高壓進線柜中，利用現有中壓元件配合控制器或綜合繼保實現轉換切換過程控制就是簡單的繼電器邏輯，判據少，沒有三相電壓比較運算邏輯電路，存在發生兩路斷路器串聯，或兩路電都送不上去，負載長時間不帶電等風險中壓雙電源轉換方案—專用方案（相當于低壓PC級ATS）兩路中壓真空斷路器和控制單元集成于一體，安裝在1個中壓柜中，滿足中壓雙路電源自動轉換（市電—市電、市電—油機）專門開發的一體化結構產品第5頁中壓一體化ATS具有轉換可靠性高、轉換時間短、結構簡單等優點。在低壓領域，專用一體化ATS已成為主流方案。隨著電氣技術的發展，越多智能化、集成化的產品營運而生，中壓專用ATS也必將替代真空斷路器式轉換成為中壓領域主流方案。中壓一體化ATS組成以泰永科技研發的TBBQ12中壓自動轉換開關為例，中壓一體化自動轉換開關主要由開關本體部分及控制器兩部分組成開關本體主要結構組件有勵磁線圈、真空管（固封極柱）、快速電磁開關及機械互鎖連桿等組成，負責實現將負載電路從一個電源自動轉換至另一個電源。控制器部分負責監測進線電源端出現欠壓、過壓和斷相等故障時控制本體結構部分快速切換。中壓一體化ATS工作原理--分、合閘合閘：當永磁機構得到控制器發出的合閘信號時，永磁體合閘，永磁機構的動鐵芯向右移動，通過連桿機構的傳動，使真空管動觸頭向上移動，與此同時儲能彈簧及真空管內觸頭壓力彈簧壓縮儲能。分閘：當永磁機構得到控制器發出的分閘信號時，永磁體分閘，永磁機構的動鐵芯向左移動，此時永磁體保持力失去，不足以維持儲能彈簧和觸頭彈簧的壓縮狀態，儲能彈簧和觸頭彈簧釋放彈性勢能，使真空管內動、靜觸頭分離。中壓一體化ATS工作原理—互鎖機械互鎖：采用三角板傳動的形式與主連桿連接，當一側電源主連桿向前運動（合閘）時，機械互鎖機構的擋板被推向另一側電源主連桿運動方向的間隙，使另一側電源操作機構不能動作電氣互鎖：輔助開關接常開觸點并接入另一側永磁機構的控制回路中。當A電源側永磁機構合閘時，擺桿在彈簧拉力作用下轉動到相應位置，A電源輔助開關彈起，常開觸點恢復到斷開狀態，此時B電源永磁機構控制回路斷開，不能完成合閘動作。同理，B電源側永磁機構合閘時A電源側永磁機構也不能合閘。第9頁?

中國移動通信集團設計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字化電能質量采樣模塊，能實時顯示輸入電源系統電壓，過壓、欠壓閾值可根據現場的實際情況進行調節，當電源異常時以顯示屏閃爍和指示燈的方式報警，并自動切換電源在開關動作開始、動作過程中以及完成動作后三個時間段內考慮采用電氣連鎖設計，不干擾自動和手動功能的實現功能實現條件缺相轉換任意一相或多相失壓欠壓轉換70%～80%Ue（額定電壓）可調過壓轉換110%～120%Ue（額定電壓）可調切換延時0～30min時間可調返回延時0～30min時間可調接入電源指示有手動與自動狀態選擇有接入電源選擇有其它功能自投自復或自投不自復可選中壓一體化ATS工程應用設計為便于接線方便，ATS柜兩側可配置輔助接線柜（一般為400mm寬）ATS控制器需接入市電、發電機電壓狀態信號，需在市電和發電機電源進線側配置PT裝置控制器工作電源為220V直流電源結束語綜上所述，中壓一體化ATS具有轉換可靠性高、轉換時間短、結構簡單等優點，特別是電氣、機械雙重互鎖功能，保障了供電安全。在數據中心10kV供電系統中應用優勢顯著，為數據中心打造高可靠性、高維護性及高效節能的供電系統提供了安全保障。目前中壓一體化ATS在數據中心應用處于試用階段，我們還需開展以下工作，以便規模推