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1、简论上海市轨道交通2号线东延伸段工程弱电UPS整合技术的设计研究1概述 上海市轨道交通2号线东延伸段工程弱电系统包含通信系统、信号系统、环境与设备监控系统(BAS)、火灾自动报警系统(FAS)、门禁系统(ACS)、自动售检票系统(AFC)等,系统用电为Ⅰ级负荷,需要高可靠性的后备电源进行不间断供电,以保证供电质量和供电连续性。 1.1各专业UPS分别设置的缺点和不足 传统设计中,UPS由各专业自行配置,存在诸多缺点: (1)各专业所选UPS容量小,抗冲击能力小; (2)电池资源不能共享; (3)UPS分散、数量多、品牌多,故障率高,维护困难; (4)分
2、散的电源室占用较大的建筑面积。 1.2UPS电源整合设置的优点 (1)集中配置,减少UPS电源设备的数量,提高设备可靠性; (2)统一UPS电源设备的型号,便于设备的集中采购; (3)有利于统一对UPS电源进行监控、维护保养; (4)减少UPS电源设备用房的面积。 2UPS电源整合系统方案 2.1UPS整合需求分析 上海市轨道交通2号线东延伸段工程UPS电源系统整合范围含全线各车站通信系统(不含高频开关电源)、信号系统、火灾自动报警系统、环境与设备监控系统、门禁系统、自动售检票系统。 屏蔽门系统电源、变电所操作电源、应急照明电源在各系统设备室独立设
3、置,不纳入电源整合范围。综上所述,结合上海地方标准及实际情况,制定UPS电源整合范围及UPS电源容量。 2.2UPS电源整合系统方案 为确保车站各弱电系统设备全天候、稳定、可靠运行,采用安全、可靠的一体化UPS供电系统非常重要。 UPS电源整合负责为被整合的相关设备专业提供两路不间断电源,并在各专业设备室设置STS静态开关,电源整合系统与相关系统接口位置在STS的出口,即各车站通信、信号等弱电设备室各弱电系统设置的就地配电柜进线断路器上口处。 2.3系统容量确定 2.3.1UPS电源容量 系统设置2套完全相同的UPS电源装置,每台UPS都能满足各弱电系统
4、总容量的要求,即每台UPS按100%容量进行配置。在实际工作中,为确保UPS能长期安全可靠地运行,所推荐的最大负载量一般为UPS额定输出功率的60%～80%。 根据相关工程经验,结合本工程电源整合范围以及各系统电源容量需求进行统计计算。可知,车站、停车场和控制中心的负载量依次为:100、76、120kVA,输入功率因数一般为0.7,小于UPS的输出功率因数0.8。为了确保UPS长期安全可靠地运行,负载量一般设定在UPS额定容量的60%～80%。所以车站、停车场和控制中心应分别配置130、100、160kVA的UPS,它们的负载量最大能达到单台UPS的77%、76%
5、、75%,符合系统可靠性的要求。 2.3.2蓄电池容量 配置1套蓄电池,由2套UPS电源装置共享,蓄电池容量按照失电后各系统负载不同后备时间需求计算选取,考虑到蓄电池的使用效率结合工程造价,该组蓄电池满足系统总容量100%的需求配置。 本工程采用UPS共享电池组方案,并且市电停掉后要分时供电给负载。以车站为例:有30kVA的负载后备4h,30kVA的负载后备0.5h,30kVA的负载后备1h,10kVA的负载后备0.5h。根据上海申通轨道交通研究所弱电UPS整合设计指导意见,本工程建议配置200AH蓄电池。 基于电池的放电特性,若采用分时间段(竖直分)计算法
6、,结果会比实际的配置偏大;若采用分功率段(水平分)计算法,结果会比实际的配置偏小。这里采用分功率段(水平分)计算法计算,然后再将结果进行修正。经计算得出: (1)30kVA的负载后备4h,需要配置1.54组中达电通DCF126-12/200型号的电池。 (2)30kVA的负载后备0.5h,需要配置0.35组中达电通DCF126-12/200型号的电池。 (3)30kVA的负载后备1h,需要配置0.59组中达电通DCF126-12/200型号的电池。 (4)10kVA的负载后备0.5h,需要配置0.12组中达电通DCF126-12/200型号的电池。 因此,
7、车站需要配置1.54+0.35+0.59+0.12=2.60组中达电通DCF126-12/200型号的电池。 由于这种计算方法得出的结果会比实际的配置略有偏小,所以取4组应当足以满足负载的后备时间需求,共享蓄电池分为4组各25%容量并联。 同样可以计算出,停车场UPS系统需配置中达电通DCF126-12/200型号的电池4组,控制中心UPS系统需配置中达电通DCF126-12/200型号的电池4组。 因上海地铁现有线路UPS电池组普遍存在配置偏大的问题,且初近远期的负荷也有一定不同,为减小可能的电池组配置过大问题,电池组分为两期配置。初期配置一半容量,即1
