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台达UPS地铁屏蔽门供电系统应用方案(下)
  • 2)三侧站驱动UPS配电系统明细: 3.5 24V直流供配电系统 MCS-1800系列整流模块(SMR)是专为提供通信设备、工业用途和计算机办公设备的高频开关电源整流模块,单机输出为24V/5...
  • 2)三侧站驱动UPS配电系统明细:

    3.5 24V直流供配电系统

    MCS-1800系列整流模块(SMR)是专为提供通信设备、工业用途和计算机办公设备的高频开关电源整流模块,单机输出为24V/50A。用正面插入固定,装拆、保养均很容易。整流模块弹性组合方式,当系统负载需求增加时,提供经济且适中的系统扩容选择。且不须将系统断电即可由前面将整流模块取出保养。

    本整流模块采用自动功率因数补偿(PFC)设计,功率因数达0.99以上。而每个整流模块的前面板皆装有交流输入开关,方便了保养或维修时将整流模块与系统切离。

    3.6 UPS系统

    UPS采用台达电子最先进的高智能容错UPS,其采用N+X架构设计,提高系统容错度,可按需配制可靠度等级,满足不断变化的负载需求,可随需扩容,具备最短系统修复时间能力的高可靠,高可用的智能UPS系统。此UPS基于模块化技术设计,可实现热插拔维护和扩容,其具有如下几个显著优势:

    3.6.1 MTTR近于0,模块化热插拔在线维修,大大缩短维修时间

    虽然随着科技的进步,系统可靠性越来越高,然而任何系统仍然都不是绝对可靠的,因此,客户的关注度逐渐从系统的高可靠性转向了高可用性,这时,MTTR就变得至为关键了。

    无论UPS的可靠性有多高,业界公认,在整个供电系统中,最薄弱的环节仍然是UPS。

    客户的传统使用经验是哪怕遇到UPS的一个小零部件故障,系统也会转到旁路无法再逆变工作,从而让关键负载置于非常危险的无保护电源供电之下。

    而更糟糕的,是当客户遇到问题时,并不能确定系统何时可以被修复。通常系统的修复时间,包括向厂商报修、厂商电话判断故障原因、工程师携备件赶赴现场、并在现场修复UPS。这里的每一环节,都有太多的不确定因素。比如,客户遇到问题时正逢晚上或节假日,报修困难;即使与厂商及时联络,如果工程师经验不足或是电话问询不易,则故障原因很可能判断不全甚至有误;再者客户所在地偏远和交通不便,赶赴现场完全不能控制在可满足时效内;最后即使到达现场,现场查找原因与系统修复也需要相当时间,更别提没有拿对拿齐备品备件而导致系统无法被一次修复好了。而如果采用HIFT(海福)UPS则不同,以上种种问题迎刃而解。因为具有模块化结构,如果出现故障,只要移出问题模块就好,UPS系统仍然能够在线运行。新模块送到,现场热热接入系统,所费时间几近于0。(见下图)

    同时,因为系统修复采用的是简单易行的模块更换,现场维修的非标准化操作所可能导致的再次发生故障几率,被极其显着的降低了。

    3.6.2 N+X冗余,提供系统最高的可靠性。

    「N+X冗余」通常指系统中N+X台UPS单机(或模块)并联运行,当最大X台UPS单机(或模块)发生故障时,系统仍然能够逆变输出正常运行。

    为了提高可靠性,传统UPS通常采用主从结构的1+1并联备份方案,虽然这在一定程度上提高了可靠性,但是它不便于离线维护、扩容,同时对设备的利用不充分、缺乏灵活性。更重要的,是此时系统的冗余度仅为1。

    而HIFT(海福)UPS的结构极具弹性,可实现N+1、N+2、N+3、N+4、N+5、或当并机时具有更高的N+X 冗余。同时,客户还可通过定购额外的模块,来增加HIFT的备用冗余能力。

    即,同样的功率配置,HIFT(海福)UPS拥有更高的冗余度;而同样的冗余度,HIFT(海福)UPS拥有更经济的配置方案。(见下图)

    通常UPS带载不会超过70%,因此在实际应用中,N+X冗余有最高的系统可靠性。

    冗余度越高,可靠性与可用性越高。

    3.6.3 随需扩容,提供最灵活的、最经济的投资、配置策略

    快速变化的业务要求企业机房和数据中心具备灵活性(Agility)。当更多的IT应用强调动态结构时,支撑这些应用的UPS供电系统是必须提前一步到位,还是可以根据需要灵活配置?

    传统UPS的客户,在规划时必须满足未来可预见的最大负荷功率要求。比如,现在负载总容量虽然只有20kVA,但因将来可能会增长到60kVA,客户在初始配置时通常都会直接采购功率为达到100kVA的UPS,以避免未来因升级困难而导致的可能容量不足。

    HIFT(海福)UPS因采用模块化结构,可以在20kVA到480kVA的宽广范围内,以20kVA为单位来随时随需在线扩容,客户不再需要仅是为未来的可能性而提前投入大笔费用。(见下图)

    HIFT(海福)UPS的这种灵活性,即允许配置容量最贴近实际需求容量的能力,不仅降低了UPS的初始购置成本,更减少了配套设备(如空调)的配置与能耗支出,有效防止了基础设施超前超大规模设计导致的不必要开支。

    3.6.4 高效节能,提供最低的运行成本

    绿色节能不仅是企业对社会的责任,更与企业运营成本息息相关。

    通常带载越少,UPS效率越差。而HIFT(海福)UPS,即使带载只有额定容量的15%,整机效率亦超过90%;当带载达到27%时,效率就已高达94%。效率在百分比上的每一小步提升,能耗支出的节省都是一大步。

    第四章 监控系统

    监控采用中达功能智能协议转换器UPUC,此智能转换器能够实现2路智能接口接入,本系统中共有5-6个智能设备,故需要3个UPCUS设备,每个电源设备都具有RS232接口,直接连接到协议转换器接口。3个协议转换器UPCU采用并联的方式,通过RS485或RS422的方式将信号送给中央接口盘。通信协议采用MODBUS协议。示意图如下:

    第五章 系统容量计算

    5.1 配电系统容量配置

    交流配电屏:

    两侧站: 100A/AC380V 

    三侧站:160A/AC380V

    站台照明配电箱

    站台交流照明配电箱: 15KVA

    5.2 UPS容量配置

    5.3 UPS及蓄电池系统容量计算:

    5.3.1 三侧站UPS容量计算

    1)三侧站设90 个用电设备,总驱动功率90×300W=27000W,考虑到UPS 的输出功率因素0.8 使用最小UPS 容量为27000W/0.8=33.75KVA,通常使用的UPS 负载在80%。以下对设备寿命有益原则需要容量UPS 增加到33.75KVA/0.8=42.2KVA,又根据标书要求UPS 可靠性采用冗余设计,UPS 容量还需要在增加一只模块的容量即:
    42.2KVA+20KVA=62.2KVA,建议设计容量为60KVA。

    2)三侧站台控制系统负载为600W,但考虑到负载的变化和控制系统供电的可靠性,选用2个5KVA UPS模块,组成模块冗余供电系统,容量足够且留有余量,也可以扩展其它负载。

    5.3.2 三侧站台驱动系统UPS蓄电池容量计算:

    1)三侧站台驱动电源在后备时间内需要消耗两部分能量:

    (a)在60 分钟内开关各5次

    (b)UPS 待机60 分钟

    2)开关5次最大工作时间为5×(3.5+4.2)=38.5S,27000W 工作38.5S 需要能量
    为(38.5S/3600S) ×27000W=173.25WH=288.75WH;

    3)UPS 待机60 分钟,电源(UPS)消耗能量(UPS 效率以92%计算最大约27KW 的8%即2160W),2160W 在60 分钟内需要能量为:2160W×1H=2160WH
    需要的最小能量为:288.75WH+2160WH=2448.75WH。

    4)因为电池电压为480Vdc,需要配置最小电池容量为2448.75WH÷480V=5AH
    根据计算值,查表只要电池容量大于5AH 就可以了,但是实际使用中电池实际放电电流不可以太大,否则会因配置电池太小而不能承受或减少电池寿命。

    5)电池最大电流设计在3C 到5C 为佳,可以最大限度的发挥电池的作用,负载
    27000W+2160W以最大电流为29160W÷480V÷0.95%=63.94A, 3C 需要电池21.3A,5C 需要电池12.78A。最小电流为:2160÷480÷0.95=4.74A。(逆变器效率为0.95,每组电池颗数为40只)。

    6)因此,查下表,可知驱动电源UPS 选择阳光电池的12V20AH,选择一组在UPS 使用前期电池容量回足够。型号为:A412/20G5.

    5.3.3 三侧站台控制电源UPS蓄电池容量计算:

    1)控制系统UPS 待机60 分钟,电源(UPS)消耗能量:600W×1H=600VAH;

    因为控制UPS 外接电池电压为192Vdc,需要配置最小电池容量为600VAH÷
    192V=4.2AH;

    负载需要的最大放电电流为:600W÷192÷0.92=3.96A(逆变器效率为0.92,电池只数为每组16只)。

    查上表可知控制电源选择阳光电池的12V8.5AH,一组16 只。型号为:A412/8.5SR。

    5.3.4 两侧站UPS系统容量计算

    1)三侧站设60个用电设备,总驱动功率60×300W=18000W,考虑到UPS 的输出功率因素0.8 使用最小UPS 容量为18000W/0.8=22.5KVA,又根据标书要求UPS 可靠性采用冗余设计,UPS 容量还需要在增加一只模块的容量即:
    22.5KVA+20KVA=42.5KVA,建议设计容量为40KVA。

    又:考虑到系统中一个模块故障时,系统功率剩余为20KVA,是否可以满足极端情况下60门同时开启的情况?

    我公司DELTA 模块化UPS,每个模块设计具有过载能量,过载量可达125%,即当系统单个模块容易20KVA时,其最大带着能力可达25KVA,是可以满足极端情况(60个门马达同时启动)22.5KVA的系统容量的。故选择40KVA 系统容量是可以满足冗余供电需求的。

    2)三侧站台控制系统负载为400W, 但考虑到负载的变化和控制系统供电的可靠性,选用2个5KVA UPS模块,组成模块冗余供电系统,容量足够且留有余量,也可以扩展其它负载。

    5.3.5 二侧站台驱动系统UPS蓄电池容量计算:

    1)两侧站台驱动电源在后备时间内需要消耗两部分能量:

    (a)在60 分钟内开关各5次

    (b)待机60分钟

    2)开关5次最大工作时间为5×(3.5+4.2)=38.5S,18000W 工作38.5S 需要能量为
    (38.51S/3600S) ×18000W=115.5WH=192.5VAH;

    3)电源(UPS)消耗能量(UPS 效率以92%计算最大约18KW 的8%即1440W),1440W 在60 分钟内需要能量为:1440W×1H=1440WH,需要的最小能量为:192.5WH+1440WH=1632.5WH。

    4)因为电池电压为480Vdc,需要配置最小电池容量为1632.5VAH÷480V=3.4AH

    根据计算值,查表需要的电池容量大于5.5AH 就可以了,但是实际使用中电池实际电流不可以太大, 否则会因配置电池太小而不能承受或减少电池寿命。

    5)电池最大电流设计在3C 到5C 为佳,可以最大限度的发挥电池的作用,负载18000W,所以最大电流为(18000W+1440W)÷480V÷95%=42.63A,3C 需要电池14.2AH,5C 需要电池8.5AH。

    6)选择阳光电池的12V12AH阳光电池。型号为:A412/12SR,每组40只。

    5.3.6 二侧站台控制系统UPS蓄电池容量计算:

    1)二侧站台控制电源在后备时间内需要消耗能量:

    UPS 待机60 分钟,电源(UPS)消耗能量:400W×1H=400VAH

    3)因为控制UPS 外接电池电压为192Vdc,需要配置最小电池容量为400VAH÷
    192V=2.1AH;

    3)负载需要的最大放电电流为:400W÷192÷0.92=2.26A(逆变器效率为0.92,电池指数为每组16只)。

    查上表可知控制电源选择阳光电池的12V5.5AH,考虑到工作一段时间以后,UPS的延时时间还足够,则电池采用12V8.5AH电池,一组16 只。型号为:A412/8.5SR。

    第六章 中达地铁屏闭门供电系统的优势

    国际品牌的DELTA  UPS,国内工业级用户广泛认可。

    成功的国内屏蔽门地铁应用案例,得到地铁行业的高度肯定。

    成熟的地铁动力产品方案整合能力与经验。

    可完整配套屏蔽门系统中的ATS、交流配电、隔离变压器、UPS、电池、直流电源、监控、照明配电等动力产品。

    采用完全成熟化的应用产品,保障屏蔽门系统的安全性和可靠性。

    完备的系统安全性方案设计:

    驱动UPS采用台达高智能容错UPS,其采用N+X架构设计,提高系统容错度,可按需配制可靠度等级,满足不断变化的负载需求,可随需扩容,具备最短系统修复时间能力的高可靠,控制电源UPS、直流电源均采用 1+1 双机并联冗余,提高可靠性,亦便于维护。

    统一集中监控系统所有设备的工作状态和告警信息,便于运营管理与维护。

    系统集约化设计,柜体数量少,减少占地空间。

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