UPS在機(jī)房中的應(yīng)用之總體設(shè)計(jì)

1、ups在idc機(jī)房中的應(yīng)用之總體設(shè)計(jì)一 概述2二 總體設(shè)計(jì)2三 最新ups選型理念6一 概述idc和多媒體數(shù)據(jù)中心是高速互聯(lián)網(wǎng)的調(diào)控中心，用戶對(duì)它們所承擔(dān)的對(duì)信息資源(數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和圖像信息)的遠(yuǎn)程處理、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)送的"時(shí)效性"要求極高。哪怕是僅幾秒鐘的"停機(jī)"均會(huì)給整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的安全運(yùn)行和用戶的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)無(wú)法估量的損失。嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)斐缮鐣?huì)和經(jīng)濟(jì)生活的嚴(yán)重癱瘓。因此，idc必須向用戶提供365天連續(xù)不斷的高速、安全和可靠的信息資源增值服務(wù)。為達(dá)此目的，從設(shè)計(jì)原則上講，承擔(dān)著向idc機(jī)房供電任務(wù)的整個(gè)電源系統(tǒng)都必須采用具有高度“容錯(cuò)”功能的冗余式的供電方案

2、，以確保無(wú)論是在市電電網(wǎng)出故障時(shí)或是在某臺(tái)在線式ups發(fā)生故障時(shí)，還是在進(jìn)行日常維護(hù)、檢修操作時(shí)或因故致使熔斷器熔斷、斷路器開(kāi)關(guān)"跳閘"時(shí)，互聯(lián)設(shè)備均應(yīng)由在線ups來(lái)供電，而不應(yīng)進(jìn)入由普通的市電電源、應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)組經(jīng)ups的交流旁路來(lái)供電的狀態(tài)。二 總體設(shè)計(jì) 在idc機(jī)房動(dòng)力照明配電已經(jīng)按計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的前提下，在設(shè)計(jì)中ups供配電系統(tǒng)要求從機(jī)房所在的建筑物變電室引兩路三相五線制電源到ups機(jī)房ups配電柜，總?cè)萘繛閡ps供配電系統(tǒng)設(shè)備容量的125?？傮w要求如下:(1)機(jī)房所在建筑物的電源進(jìn)線應(yīng)滿足一級(jí)負(fù)荷供電。(2)工程設(shè)置弱電專用接地系統(tǒng)與其他強(qiáng)電設(shè)備不得共用

3、同一回路，接地電阻不得大于l。(3)備分路開(kāi)關(guān)使用斷路器。(4)分支電路至終端盡可能靠近所供應(yīng)設(shè)備3m內(nèi)，ups插座采用美標(biāo)插頭。1.系統(tǒng)設(shè)計(jì) 對(duì)于機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備而言，無(wú)污染、不間斷的電源供應(yīng)是極端重要的。因?yàn)楣秒娋W(wǎng)常會(huì)出現(xiàn)電壓變化或供電中斷。可靠的解決辦法是采用ups供電系統(tǒng)，ups不僅保證可靠的連續(xù)供電，而且ups輸出比較穩(wěn)定，沒(méi)有瞬變和諧波。在idc機(jī)房中ups的主要供電對(duì)象有:服務(wù)器;收費(fèi)和財(cái)務(wù)終端設(shè)備和微機(jī);網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和通信設(shè)備;閉路電視監(jiān)控電視墻等。ups配電柜采用模塊式配電柜，斷路器采用c65n型產(chǎn)品，浪涌保護(hù)器采用原裝進(jìn)口德國(guó)obo產(chǎn)品，最大放電電流規(guī)格為4oka;整個(gè)配電柜具有

4、過(guò)負(fù)荷、短路、缺相保護(hù)、防雷擊功能。(l)ups設(shè)備選型。對(duì)于普通的idc機(jī)房應(yīng)設(shè)計(jì)選用智能型在線式ups兩臺(tái)，100%的冗余，計(jì)算負(fù)載率為75%。備用蓄電池按4h考慮。ups系統(tǒng)應(yīng)具有以下工作模式:1)正常供電模式。市電經(jīng)整流器轉(zhuǎn)換成平穩(wěn)的直流電向逆變器和蓄電池供電，通過(guò)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成純凈的交流電并與市電輸入鎖相同步供給負(fù)載。2)蓄電池供電模式。當(dāng)市電故障，停電或市電電壓、頻率超出ups允許范圍時(shí)，逆變器繼續(xù)向關(guān)鍵負(fù)載供電，沒(méi)有任何切換，只是由蓄電池為逆變器提供直流電力。由于蓄電池連接在系統(tǒng)直流母線上，因而市電中斷或恢復(fù)時(shí)ups的輸出對(duì)負(fù)載沒(méi)有任何影響。3)自動(dòng)旁路模式。如果由于過(guò)載、

5、使用環(huán)境過(guò)溫、負(fù)載故障或ups內(nèi)部故障，使ups不能正常工作時(shí)，ups靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān)將自動(dòng)地把負(fù)載切換到市電旁路，當(dāng)故障消失后，ups自動(dòng)切換回正常逆變供電方式，無(wú)論從逆變供電轉(zhuǎn)至自動(dòng)旁路供電或由旁路轉(zhuǎn)至逆變器供電，都是自動(dòng)無(wú)間斷進(jìn)行，因而ups輸出對(duì)負(fù)載沒(méi)有影響。4)手動(dòng)旁路模式。在維修、維護(hù)或其他特殊情況下，可通過(guò)旋鈕操作，轉(zhuǎn)為旁路供電模式，由于轉(zhuǎn)換過(guò)程采用先通后斷方式，因而轉(zhuǎn)換過(guò)程也無(wú)間斷。(2)系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)。1)市電輸入指標(biāo)主要有以下幾個(gè)。a)輸入電壓范圍:290478v。b)輸入頻率范圍:5ohz或6ohz±5hz。c)輸入浪涌保護(hù):符合ansic62.41，a及b

6、類;en500912及en500822標(biāo)準(zhǔn)。d)輸入功率因數(shù):0.96。e)輸入電流失真:帶輸入濾波器小于10%。2)ups輸出指標(biāo)主要有以下幾個(gè)。a)輸出電壓諧波失真:100%非線性負(fù)載小于5%，峰值因數(shù)為3:1;線性負(fù)載小于2%。b)輸出電壓瞬態(tài)響應(yīng)特性:小于±5%(帶100%階躍性負(fù)載時(shí))，在lms內(nèi)完全恢復(fù)到輸出電壓的標(biāo)稱值。c)輸出頻率(本振頻率):±0.005hz。d)輸出頻率同步跟蹤范圍:±(0.52.o)hz可調(diào)。e)輸出頻率的同步跟蹤速率:13hz/s(可選)。f)輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍:±1%。(3)蓄電池組。與ups主機(jī)柜相配套，可與u

7、ps主機(jī)并列安裝或獨(dú)立安裝，備用時(shí)間5h，可充電到90%額定蓄電池容量。(4)環(huán)境指標(biāo)。 三 最新ups選型理念ups的生產(chǎn)商習(xí)慣按其主電路結(jié)構(gòu)的技術(shù)屬性來(lái)對(duì)ups進(jìn)行分類，這種分類也已被廣大用戶接受，并以此來(lái)判定ups的優(yōu)劣。第一類為后備式，主要有apc的bk500，山特的tg500；第二類為在線互動(dòng)式，主要有apc的smartups；第三類為在線雙變換式，主要有mge和exide的大機(jī)；第四類為在線電壓補(bǔ)償式，主要有apc秀康dp300系列ups。而具體描述ups的技術(shù)性能指標(biāo)有四大類：1)對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)能力；2)滿足負(fù)載要求的ups常規(guī)輸出指標(biāo)；3)ups的輸出能力和可靠性；4)智能管理和

8、通信功能。那么在這四大類指標(biāo)中，比較和選擇ups應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注哪些特性呢？以下是當(dāng)前專家和行業(yè)大用戶普遍認(rèn)可的一些觀點(diǎn)：a選擇大功率ups要慎重考慮ups的輸入功率因數(shù)和輸入電流諧波（電力公害問(wèn)題）。雙逆變?cè)诰€式ups，其ac/dc逆變器多為整流濾波電路，它的輸入功因數(shù)低，一般只在0.8左右，輸入電流諧波大，達(dá)30，加專門濾波措施后，也僅能降到10。輸入功率因數(shù)低，意味著輸入無(wú)功功率大，輸入諧波電流則干擾破壞電網(wǎng)，特別是三相大功率ups這兩項(xiàng)指標(biāo)危害很大，形成所謂的電力公害，這會(huì)1)使由同一電網(wǎng)供電的變壓器、電動(dòng)機(jī)、電容器等產(chǎn)生附加諧波損耗、過(guò)熱、加速老化；2)引起異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩降低，振動(dòng)加劇噪聲

9、增大；3)引起繼電器和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，其次諧波對(duì)通訊線路、測(cè)量?jī)x器產(chǎn)生輻射干擾，影響電能計(jì)量的精度等。所以，ups的輸入功率因數(shù)和輸入諧波電流應(yīng)被視為重要性能指標(biāo)之一，應(yīng)該把輸入功率因數(shù)0.95，輸入電流諧波5作為判定ups性能指標(biāo)是否合格的標(biāo)準(zhǔn)之一。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家早已立例，嚴(yán)格限制用電設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的污染。我國(guó)有關(guān)部門亦正制訂相關(guān)法規(guī)，施行日期亦不會(huì)遙遠(yuǎn)，因此用戶在購(gòu)買ups不間斷電源時(shí)，若不考慮此因素，將會(huì)留下日后治理的諸多麻煩，造成經(jīng)濟(jì)上的重大損失，同時(shí)也會(huì)因?yàn)橹卫矶a(chǎn)生系統(tǒng)效率降低，可靠性下降等副作用。作為ups，相應(yīng)有三類解決方案。第一，對(duì)于帶有整流濾波輸入的傳統(tǒng)雙變換ups，無(wú)論是采用相

10、控或不控整流，從市電吸取能量的方式均不是連續(xù)的正弦波，而是以脈動(dòng)的斷續(xù)方式向電網(wǎng)吸取電流，使得這類ups具有諧波電流，功率因數(shù)低、效率低，對(duì)電網(wǎng)造成較大的污染，若采用12脈沖整流及輸入濾波器，雖然可以將輸入功率因數(shù)改善到0.95，諧波電流小于5，但系統(tǒng)的總效率降低到90左右，且成本增加，可靠性下降。第二，輸入整流器采用高頻化整流技術(shù)，輸入功率因數(shù)1，輸入總諧波電流5，對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染。但電路復(fù)雜，acac總效率一般為92左右。第三，采用雙逆變電壓補(bǔ)償在線式的ups，其輸入端是一個(gè)四象限高頻逆變器，從市電吸取的電流是連續(xù)的正弦波，且與輸入電壓同相位，因此其輸入功率因數(shù)1，輸入諧波電流 3，對(duì)電網(wǎng)無(wú)污

11、染。 acac總效率高達(dá)96。由上可見(jiàn)，目前只有采用雙逆變電壓補(bǔ)償在線式ups，才能在獲得輸入功率因數(shù)1，輸入諧波電流3的同時(shí)，保持ups系統(tǒng)acac總效率達(dá)96或以上。雙逆變電壓補(bǔ)償在線式ups為apc公司專利技術(shù)。apc silcon 20k系列大型ups，即屬此類。b要考慮ups的輸出能力與可靠性。輸出功率因數(shù)、輸出電流波峰系數(shù)、輸出過(guò)載能力、輸出不平衡負(fù)載的能力等指標(biāo)，直接反映了ups的輸出能力，對(duì)這些指標(biāo)的限制，說(shuō)明了ups輸出能力的局限性和脆弱的一面，盡管在配置ups容量時(shí)盡可以使負(fù)載滿足ups的要求，甚至留出很大的余量，但這些指標(biāo)卻直接反映了ups的可靠性。過(guò)載能力強(qiáng)，允許輸出電流波峰系數(shù)高的，對(duì)負(fù)載功率因數(shù)限制小的，在同樣電網(wǎng)環(huán)境和負(fù)載條件運(yùn)行，其可靠性必然高，這是毋容置疑的道理。c要考慮效率與可靠性u(píng)ps的工作效率高時(shí)，意味著節(jié)省電能，這是綠色電源的標(biāo)志之一。但還應(yīng)該注意到效率與可靠性是密切相關(guān)的，效率高意味著電路技術(shù)先進(jìn)，元器件選用得好，意味著功器件功率損耗小，功率強(qiáng)度小，溫度低，這必然會(huì)增強(qiáng)元器件乃至整機(jī)的壽命和可靠性。根據(jù)*鎮(zhèn)政府的實(shí)際情況和未來(lái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備擴(kuò)容的需要，我們建議為網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房選配一臺(tái)apc秀康sl20kw ，它的延遲時(shí)間有2小時(shí)，充分保證網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房設(shè)備的電源供給。提供24×365小時(shí)的安全、穩(wěn)定電源是機(jī)房安全運(yùn)行的前提條件之一，