通信機房UPS主機原位不斷電更換割接方案研究

李玉，魏 泳，鄭建軍

（1 中國移動通信集團設計院有限公司,北京 100080;2 中國移動通信集團廣東有限公司深圳分公司，深圳 518048）

1 前言

中國移動通信網絡始建于20世紀90年代，在此期間使用的UPS電源設備已經運行了10～15年，UPS電源設備在使用上出現(xiàn)了設備老化、性能下降、設備使用壽命到期、配件停產和維護困難等問題，給通信網絡正常運行帶來很大的安全隱患，如何在保證通信設備不斷電的情況下，對現(xiàn)有的UPS電源設備進行在線更換割接已成為了通信電源工作者們思考的問題。

本文將結合實際工程經驗，對UPS電源供電系統(tǒng)設備更換割接進行技術方面的研究，給出UPS電源設備不斷電割接技術方案，為工程設計、施工的割接方案編制提供參考。

2 UPS主機割接更換工程勘察設計

在工程開展初期，建設單位需組織設計單位、施工單位和監(jiān)理單位對即將要更換的UPS電源系統(tǒng)進行現(xiàn)場詳細勘察，其主要工作內容如下：

（1）對現(xiàn)有的UPS電源系統(tǒng)結構、供電方式進行詳細的分析；

（2）詳細記錄UPS電源系統(tǒng)所帶的通信負載類型、負載容量、后備電池容量等參數(shù)；

（3）確定新UPS設備選型，新的UPS電源系統(tǒng)結構應用原UPS電源系統(tǒng)保持一致，設備尺寸大小必須小于或等于原UPS設備尺寸，系統(tǒng)容量應大于等于原系統(tǒng)容量；

（4）確定臨時電源方案，對于采用原位更換方式的割接，需在舊系統(tǒng)旁邊安裝臨時過渡交流電源，臨時交流配電系統(tǒng)的容量應根據(jù)現(xiàn)網最大負荷配置，輸出部分需配置2路與原UPS輸出屏輸入總開關同容量的備用開關（以下簡稱臨時電源輸出開關）。只要容量和分路能夠滿足割接時的需要，臨時電源可以是為割接專門準備的UPS交流電源系統(tǒng)，也可以是同機房內正在運行的其它UPS交流電源系統(tǒng)；

（5）對UPS設備所在的周圍空間情況進行勘察，明確設備割接期間，新舊設備、臨時電源設備的安裝位置，施工人員分布位置。

3 UPS主機割接更換方案制定

由于UPS主機更換割接是在通信設備正常運行的情況下進行的，所以，UPS交流供電系統(tǒng)更換必須采用在線割接的方式進行更換，其重點是保證UPS系統(tǒng)在割接過程中保持同相位、同頻率地不間斷為通信負載供電。

在UPS電源系統(tǒng)更換割接工程中，并聯(lián)冗余UPS系統(tǒng)原位更換割接過程比較復雜，本文以典型的“1+1”并聯(lián)冗余UPS系統(tǒng)為例作詳細介紹，其它UPS系統(tǒng)更換割接可參照。

3.1 第一階段：割接前準備工作

（1）檢查記錄本次需更換的UPS系統(tǒng)（以下稱為舊UPS系統(tǒng)）輸出配電柜內所接入的通信負載情況，通知各專業(yè)做好UPS更換割接前的業(yè)務備份工作，制定更換割接期間的業(yè)務保障方案；

（2）檢查后備發(fā)電機組（固定機組或移動機組），確保后備發(fā)電機組狀態(tài)良好，能夠長時間連續(xù)供電，并能夠隨時投入使用（一旦主用電源故障后，后備機組應立即投入運行，如出現(xiàn)意外，則也必須在后備電池放電終止前輸出合格的交流電源），確保燃油等消耗品儲備充足；

（3）對原系統(tǒng)電池進行放電試驗，并進行恢復充電。確保準確掌握現(xiàn)有電池的后備時間，如果后備時間過短或電池有損壞，應先進行維護處理或更換電池；

（4）提前準備好割接期間需要用的臨時設備、電力電纜（包括新UPS系統(tǒng)的輸入、輸出、電池線、保護接地線）、施工工具等設備進入施工現(xiàn)場。

3.2 第二階段：臨時UPS電源安裝及電纜布放

第一步：在計劃好的位置上安裝好1套臨時UPS系統(tǒng)（含配套電池）及輸出配電柜（如果采用同機房內正在運行的其他UPS交流系統(tǒng)作為臨時電源，此步驟可以不做）。

第二步：檢查調測新裝的臨時UPS系統(tǒng)至正常工作狀態(tài)，然后斷開輸出柜內所有輸出開關（確保開關為分離狀態(tài)，并掛牌：“有人作業(yè)禁止合閘”）。

第三步：分別從臨時UPS的輸出配電柜內指定的輸出開關上敷設2條臨時電纜至舊UPS系統(tǒng)的輸入柜和輸出柜的輸入開關的輸入端（下文分別稱為1#臨時電纜和2#臨時電纜），新敷設電纜要求做好兩端的銅鼻子，臨時UPS系統(tǒng)一側的電纜應可靠連接到位（注意相序一致），舊UPS系統(tǒng)一側的電纜在割接前應做好絕緣包扎處理。

3.3 第三階段：UPS設備更換割接

第一步：通知相關通信專業(yè)應提前做好重要設備的數(shù)據(jù)備份、應急預案等準備工作。

第二步：斷開樓層低壓配電柜中為舊UPS系統(tǒng)輸入柜供電的輸出開關，此時舊UPS系統(tǒng)無市電輸入，通信負載由舊UPS系統(tǒng)的電池放電供電，并檢查舊UPS系統(tǒng)運行是否運行正常，通信負載是否出現(xiàn)異常，若出現(xiàn)異常，應立即恢復市電供電。

第三步：確認上一步無異常后，斷開舊UPS系統(tǒng)的輸入柜中的輸入總開關，卸下輸入總開關輸入端的電纜（做好絕緣包扎處理），將1#臨時電纜與輸入總開關輸入端連接好（注意相序一致）。

第四步：先合上臨時UPS輸出柜中對應1#臨時電纜的輸出開關，再合上舊UPS輸入柜中的輸入總開關，此時舊UPS輸入柜由臨時UPS供電，通信負載轉為舊UPS主路供電，并檢查舊UPS系統(tǒng)是否運行正常，通信負載是否出現(xiàn)異常。此時系統(tǒng)供電結構如圖1所示。

第五步：確認通信負載供電無異常后，先將舊UPS系統(tǒng)的2臺UPS主機切換至靜態(tài)旁路帶載，然后再切換至維修旁路帶載，并檢查舊UPS系統(tǒng)和通信負載運行是否正常。

第六步：先斷開舊UPS系統(tǒng)的輸出柜中對應1#UPS主機的輸入開關（掛牌：有人作業(yè)禁止合閘），此時通信負載全部由舊UPS系統(tǒng)中的2#主機旁路供電，確認無異常后，再斷開舊UPS系統(tǒng)中1#UPS主機輸出開關（掛牌：“有人作業(yè)禁止合閘”），卸下與輸出柜中的輸入開關輸入端相連的電纜（做好絕緣包扎處理），將2#臨時電纜與輸出柜中的輸入開關輸入端連接好（注意相序一致）。

圖1 臨時UPS為舊UPS供電結構圖

第七步：先閉合臨時UPS輸出柜中對應2#臨時電纜的輸出開關，再閉合舊UPS系統(tǒng)的輸出柜中對應原1#UPS主機的輸入開關，此時通信負載由臨時UPS主路和舊UPS系統(tǒng)中的2#主機旁路同時供電，并檢查UPS是否運行正常，通信負載是否出現(xiàn)異常。此時系統(tǒng)供電結構如圖2所示（由于舊系統(tǒng)2#主機的市電輸入為臨時UPS的主路輸出，所以臨時UPS主路和舊UPS系統(tǒng)中的2#主機旁路輸出的交流電能夠保證相位一致、頻率一致）。

第八步：確認上一步無異常后，先斷開舊UPS系統(tǒng)的輸出柜中對應2#UPS主機的輸入開關（掛牌：有人作業(yè)禁止合閘），此時通信負載全部由臨時UPS主路供電，確認無異常后，再斷開舊UPS系統(tǒng)中2#UPS主機輸出開關（掛牌：有人作業(yè)禁止合閘），卸下與輸入開關輸入端相連的電纜（做好絕緣包扎處理），并檢查臨時UPS是否運行正常，通信負載是否出現(xiàn)異常。此時系統(tǒng)供電結構如圖3所示。

第九步：確認上一步無異常后，關閉舊UPS系統(tǒng)，斷開舊UPS系統(tǒng)輸入柜中所有的輸入、輸出開關（掛牌：“有人作業(yè)禁止合閘”），斷開與舊UPS系統(tǒng)的所有連接電纜（做好絕緣包扎處理），拆除舊UPS系統(tǒng)中的UPS主機、交流輸入屏、電池開關柜以及蓄電池組。

第十步：在原位分別安裝UPS主機、交流輸入屏、電池開關柜以及蓄電組，并連接好所有對應的電纜，新交流輸入屏輸入總開關與1#臨時電纜相連，由臨時UPS系統(tǒng)供電，如果原電纜無法利舊的，應事先重新布放好新電纜，新UPS主機輸出與原UPS輸出柜的輸入開關暫時不要連接（電纜連接頭做好絕緣包扎處理）。

第十一步：調測新UPS系統(tǒng)，做好新UPS并機工作，檢測能夠輸出正常的交流電，確認新UPS正常工作后，將2臺主機切換為旁路空載運行，此時使2臺主機輸出開關處于斷開狀態(tài)。

圖2 臨時UPS與舊UPS共同供電結構圖

圖3 負載由臨時UPS供電結構圖

第十二步：確認新UPS系統(tǒng)的2#主機輸出開關和輸出柜中對應2#主機的輸入開關處于斷開狀態(tài)后，將2#主機的輸出與原輸出柜中對應的輸入用電纜連接好（注意相序一致），然后先閉合2#主機的輸出開關，再閉合原輸出柜中對應的輸入開關，此時通信負載由臨時UPS主路和新系統(tǒng)中的2#主機旁路同時供電，并檢查UPS是否運行正常，通信負載是否出現(xiàn)異常（由于新系統(tǒng)2#主機的市電輸入為臨時UPS的主路輸出，所以臨時UPS主路和新系統(tǒng)中的2#主機旁路輸出的交流電能夠保證相位一致、頻率一致）。

第十三步：確認上一步無異常后，先斷開原輸出柜中對應2#臨時電纜的輸入開關（掛牌：“有人作業(yè)禁止合閘”），此時負載由新UPS系統(tǒng)2#主機旁路供電，確認通信負載是否出現(xiàn)異常后，再斷開臨時UPS系統(tǒng)的輸出柜中對應2#臨時輸出電纜的開關（掛牌：有人作業(yè)禁止合閘），卸下2#臨時電纜，將1#主機的輸出與輸出柜中對應的輸入用電纜連接好（注意相序一致）。

第十四步：先閉合1#主機的輸出開關，再閉合輸出柜中對應的輸入開關，此時通信負載由新系統(tǒng)中的1#主機和2#主機旁路同時供電，并檢查UPS是否運行正常，通信負載是否出現(xiàn)異常。

第十五步：斷開1#臨時電纜輸入開關（掛牌：有人作業(yè)禁止合閘），卸下與新系統(tǒng)中輸入柜中的輸入總開關輸入端的電纜連接（電纜連接頭做好絕緣包扎處理），此時通信負載由新UPS系統(tǒng)電池放電供電，再將原市電輸入電纜與輸入總開關連接好（注意相序一致），確認無誤后，先閉合樓層低壓配電柜中對應的輸出開關，再閉合新系統(tǒng)中輸入柜中的輸入總開關。此時系統(tǒng)供電結構如圖4所示。

圖4 新UPS供電結構圖

第十六步：確認所有負載正常供電無異常后，關閉臨時UPS系統(tǒng)，拆除臨時UPS系統(tǒng)及臨時電纜，清理場地，整個割接結束。

4 結束語

本文所敘述的UPS電源設備原位更換割接方案，已在實際工程進行了驗證，由于篇幅有限，本文未對其他供電方式的UPS系統(tǒng)及相關電源設備（電池、輸入輸出屏等）割接方案進行敘述，我們在具體工程中，需根據(jù)通信負載的重要性、電源供電結構以及機房空間情況，參照本文所提出的思路，制定出切實可行的方案。

由于通信電源設備更換割接是個復雜的過程，為避免因更換時出現(xiàn)突發(fā)狀況，而造成網絡癱瘓或威脅到人身安全，具體割接流程需根據(jù)實際情況進行詳細制定，經相關部門嚴格審核后，方可進行實施。