匡德彪

摘要：文章根據(jù)對(duì)飛來峽視頻監(jiān)控系統(tǒng)電源運(yùn)行存在安全隱患的情況進(jìn)行分析，提出改造的必要性；通過對(duì)總負(fù)荷統(tǒng)計(jì)的分析，提出科學(xué)合理改造措施，確保了整個(gè)系統(tǒng)用電設(shè)備的安全可靠，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)后續(xù)設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)建及后續(xù)整個(gè)容量進(jìn)行增加，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：工業(yè)電視；視頻監(jiān)控；可持續(xù)電源系統(tǒng)；總負(fù)荷統(tǒng)計(jì)；后續(xù)設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TP277 文章編號(hào)：1009-2374（2016）03-0029-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.015

1 概述

飛來峽視頻監(jiān)控核心設(shè)備及主要監(jiān)控分布于發(fā)電廠、船閘通航、溢流壩、北寮變電站、防洪倉庫、樞紐各出入口共58個(gè)監(jiān)控。目前監(jiān)控系統(tǒng)中運(yùn)行的3臺(tái)3kVA-UPS不間斷電源的內(nèi)置蓄電池容量過小，一旦交流失去，蓄電池組僅能給系統(tǒng)設(shè)備持續(xù)供電5分鐘。1999年投入運(yùn)行至今存在電源系統(tǒng)隱患問題，電源系統(tǒng)的配置設(shè)計(jì)不合理而導(dǎo)致的電廠倒送電操作時(shí)UPS時(shí)常無動(dòng)作，使得核心設(shè)備會(huì)突然非正常停電，導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，甚至損壞核心設(shè)備，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2 改造必要性

從2009年至2014年11月，整個(gè)工業(yè)電視系統(tǒng)設(shè)備受倒送電源影響總數(shù)達(dá)到331次，受影響率最少年份75.8%、最多年份為112%；故障總數(shù)為57次，故障率最低年份11.6%、最多年份為18.9%，已經(jīng)嚴(yán)重影響整套系統(tǒng)的運(yùn)行及增加日常維護(hù)和故障處理工作。整個(gè)工業(yè)電視視頻可持續(xù)電源系統(tǒng)改造很有必要，電源改造完后提供穩(wěn)壓及多種設(shè)備電壓提供保障，徹底消除瞬間失電情況對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行設(shè)備影響及損害，還可以延伸對(duì)今后設(shè)備運(yùn)行及后續(xù)系統(tǒng)擴(kuò)容提供穩(wěn)固電源平臺(tái)。

3 設(shè)計(jì)實(shí)施目標(biāo)

根據(jù)工業(yè)電視系統(tǒng)電源存在的隱患情況，采用獨(dú)立電源擬配置一臺(tái)SATA 3C20KS 20kVA UPS、外接理士DJM12100 48節(jié)（單個(gè)電池12V100AH）閥控式密閉蓄電池采用串并組合容量達(dá)到300AH的可持續(xù)電源系統(tǒng)。運(yùn)行要滿足三點(diǎn)要求：（1）一旦交流失電，3組蓄電池組能保障整個(gè)工業(yè)電視系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行3個(gè)小時(shí)；（2）任意一組蓄電池組故障，剩下兩組蓄電池組能給設(shè)備提供電源運(yùn)行2個(gè)小時(shí)；（3）突發(fā)情況下任意兩組蓄電池組故障，剩下一組蓄電池組能給設(shè)備提供電源運(yùn)行1個(gè)小時(shí)。完全消除倒送電對(duì)整個(gè)系統(tǒng)電源運(yùn)行的影響。

4 技術(shù)措施

4.1 工業(yè)電視設(shè)備負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及可持續(xù)電源運(yùn)行設(shè)計(jì)

此項(xiàng)目中所配主機(jī)型號(hào)為SATA UPS 3C20KS容量為20kVA，交流輸入電壓為AC380V，直流輸出電壓為DC192V。理士DJM12100閥控式密閉蓄電池12V 100AH，配置的蓄電池總數(shù)為48節(jié)，一組電池就需要16節(jié)串聯(lián)，采用串并組合電池容量達(dá)到300AH，保障整個(gè)工業(yè)電視核心設(shè)備及近區(qū)監(jiān)控集中供電3個(gè)小時(shí)以上運(yùn)行需求。

4.2 UPS、蓄電池、架構(gòu)原理

SATA UPS 3C20KS額定容量20kVA，輸入配線三相四線+地線，電壓范圍210～475V，頻率范圍46～64Hz-50/60Hz自適應(yīng)，輸入功率因數(shù)>0.99，額定功率因數(shù)0.8。

UPS配外置蓄電池架構(gòu)采用串并組合原理：可持續(xù)電源系統(tǒng)采用理士DJM12100閥控式密閉蓄電池12V 100AH，蓄電池總數(shù)為48個(gè)，分成三組、單個(gè)蓄電池為12V/100AH，每16個(gè)蓄電池串聯(lián)為一組，單組輸出電壓為192V，容量為100AH；三組并聯(lián)輸出電壓為192V，容量為300AH。

優(yōu)點(diǎn)：（1）任意一組蓄電池出現(xiàn)故障，只需斷開故障點(diǎn)的開關(guān)，另兩組蓄電池可以不受影響正常工作；（2）任意一組蓄電池都可以單獨(dú)擔(dān)負(fù)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備無外接電源情況下，可持續(xù)供電1小時(shí)。

4.3 工業(yè)電視負(fù)荷換算

4.3.1 傳輸電纜。電廠三樓中控室配電房備用4108開關(guān)為ABB型號(hào)SACE-S2N 160A三相交流開關(guān)，電源線路采用35平方銅芯35平方VV22 4×35+1×16（包鋼、室外防水、阻燃、鎧裝）電纜傳輸電流能達(dá)到196A安全載流量，滿足電源線路運(yùn)行要求。

4.3.2 UPS容量計(jì)算：

設(shè)備功率=12200W

UPS功率=0.8

考慮UPS容量的冗余為20%～30%，UPS最佳工作狀態(tài)為負(fù)載70%～80%，設(shè)計(jì)UPS容量為1.2～1.3，選出UPS容量。

選用SATA UPS 3C20KS額定容量=20kVA，滿足運(yùn)行要求。

4.3.3 設(shè)備運(yùn)行容量計(jì)算：

供電時(shí)間（H）=（額定容量）UPS×功率因數(shù)/設(shè)備功率×標(biāo)稱后備時(shí)間（4小時(shí)）

供電時(shí)間（H）=（20000W×0.8/15250）×標(biāo)稱后備時(shí)間（4小時(shí)）

=（16000/15250）（4×60分鐘）

≈1.049≈1.05×240（分鐘）

=252分=4.2（小時(shí)）

4.3.4 蓄電池容量計(jì)算：SATA UPS 3C20KS功率因數(shù)為0.8，理士蓄電池單組直流電壓為輸出為192V、單個(gè)蓄電池直流電壓為12V、容量100AH。

電池個(gè)數(shù)=192/12V=16個(gè)

經(jīng)公式得出1小時(shí)需要83AH，整個(gè)蓄電池需16個(gè)為一組，串聯(lián)三組并接組合電池容量為300AH。

I=300AH/833.6144=3.6小時(shí)。

通過以上公式計(jì)算得出，SATA UPS 3C20KS帶外接蓄電池組供電系統(tǒng)在無外接電源情況下，能滿足工業(yè)電視核心設(shè)備及近區(qū)監(jiān)控點(diǎn)中的集中供電3小時(shí)以上運(yùn)行需求。

5 組織施工

5.1 電纜布線要求

由于電源改造項(xiàng)目4芯35平方電纜鎧裝電纜布線環(huán)境要求較高，進(jìn)行電纜布線施工及調(diào)試應(yīng)遵循以下原則：

5.1.1 垂直敷設(shè)的線槽必須按底架安裝，水平部分用支架固定。固定支點(diǎn)之間的距離要根據(jù)線槽具體的負(fù)載量在1.5～2m之間。在進(jìn)入接線盒、箱柜、轉(zhuǎn)彎和變形縫兩端及丁字接頭不大于0.5m。線槽固定支點(diǎn)間距離偏差小于50mm。底板離終點(diǎn)50mm處均應(yīng)固定。

5.1.2 不同電壓、不同回路、不同頻率的強(qiáng)電線應(yīng)分槽敷設(shè)或加隔離板放在同一槽內(nèi)。

5.1.3 線槽與各種模塊底座連接對(duì)，底座應(yīng)壓住槽板頭，高出螺母韻長(zhǎng)度少于5mm。

5.1.4 線槽兩個(gè)固定點(diǎn)之間的接口只允許有一個(gè)，所有接口跨接處均裝上接地銅線或片，每層保證可靠的重復(fù)接地。

5.1.5 線槽交叉、轉(zhuǎn)彎、丁字連接要求：平整無扭曲，接縫緊密平直無刺無縫隙，槽板應(yīng)緊貼建筑墻面，排列整齊。

5.1.6 新電纜絕緣電阻測(cè)量：1000V檔位絕緣搖表測(cè)試1分鐘電阻值>1000MΩ。

5.2 可持續(xù)電源系統(tǒng)改造具體實(shí)施

5.2.1 電源總開關(guān)：配電房的備用電源柜4108/三相250A空氣開關(guān)，作為工業(yè)電視監(jiān)控視頻總電源接入點(diǎn)。經(jīng)廠房電纜橋架拉100m 4芯35平方電纜到四樓繼保室，第三排第五個(gè)工業(yè)電視視頻監(jiān)控、總電源柜開關(guān)處，經(jīng)總分接開關(guān)與SATA UPS 3C20KS UPS相連。SATA UPS 3C20KS-UPS總輸出給UPS輸入電壓為AC380V，輸出電壓為AC220V。

5.2.2 可持續(xù)蓄電池電源連接SATA UPS 3C20KS UPS輸出端電源，為50m 4芯35平方電纜到蓄電池室的串并組合蓄電池組。

5.2.3 SATA UPS 3C20KS-UPS總輸出端電壓為AC220V，分多路電源分接開關(guān)，配送到各開關(guān)給整個(gè)分支系統(tǒng)設(shè)備供電。

6 可持續(xù)電源系統(tǒng)運(yùn)行試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)

6.1 運(yùn)行電源及蓄電池測(cè)試

運(yùn)行電源及蓄電池測(cè)試如表2所示：

表2

6.2 單組蓄電池組保障整套系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行一個(gè)小時(shí)測(cè)試

單組蓄電池組保障整套系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行一個(gè)小時(shí)測(cè)試如表3所示：

表3

6.3 兩組蓄電池組保障整套系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行兩個(gè)小時(shí)測(cè)試

兩組蓄電池組保障整套系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行兩個(gè)小時(shí)測(cè)試如表4所示：

表4

通過對(duì)設(shè)備持續(xù)多天試驗(yàn)檢測(cè)，用FLUKE 17B萬用表測(cè)試得出上述數(shù)據(jù)，整個(gè)工業(yè)電視可持續(xù)電源系統(tǒng)改選，滿足任意單組蓄電池組保障系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行一個(gè)小時(shí)、兩組系統(tǒng)電池保障兩小時(shí)、三組蓄電池滿足三小時(shí)以上設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié)語

工業(yè)電視可持續(xù)電源系統(tǒng)改造2014年11月6日17∶00完成并投入運(yùn)行，現(xiàn)已運(yùn)行多個(gè)月電源系統(tǒng)運(yùn)行可靠。工業(yè)電視電源系統(tǒng)改造建成能發(fā)揮重要電源平臺(tái)關(guān)鍵作用，保障整個(gè)系統(tǒng)日常運(yùn)行及后續(xù)設(shè)備升級(jí)改造擴(kuò)容全部需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉光源.電工實(shí)用手冊(cè)[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2] 山特城堡系列3C20KS技術(shù)說明[S].

[3] 理士蓄電池DJM12100技術(shù)說明[S].

（責(zé)任編輯：周 瓊）