土木在线论坛 \ 电气工程 \ 供配电技术 \ 选择当代机房节能高可靠UPS供电系统的考虑要点

选择当代机房节能高可靠UPS供电系统的考虑要点

发布于:2015-07-24 08:38:24 来自:电气工程/供配电技术 [复制转发]
1 选择可靠和节能的UPS

  现代所谓可靠和节能UPS的含义应是绿色的,只有这样才能构成绿色数据中心。

  数据中心供电系统一般由市电、后备发电机、UPS和配电系统构成。一般重要的数据中心大都采用了双路市电、冗余发电机和冗余UPS系统。这里的“绿色”最大程度上是指UPS系统而言。这是因为市电只需向供电局提出容量需求即可,发电机根据当前的水平,各个厂家的产品相差无几。只有UPS的差别甚大,产品是否绿色的标志也很明显。所谓绿色主要指的是节能减排,当前的工频机结构UPS和高频机结构UPS在节能减排上主要有以下几个区别。

  (1)输入功率因数

  大功率的三相工频机结构UPS在6脉冲整流的情况下输入功率因数约为0.8,不但对外有干扰,而且要求前面的发电机功率要是UPS容量的3倍;即使12脉冲整流在选配谐波滤波器的条件下输入功率因数也低于0.95,但设备量几乎增加了三分之一,增加了投资、占地面积和机房承重量。而高频机结构UPS在不加任何外来设备的情况下输入功率因数大于0.99,从理论上讲前面的发电机容量可与UPS一致,节省了投资和占地面积。从机器重量上说,比如输入功率因数都大于0.95,某名牌工频机结构300kVA UPS的重量就是2200kg,占地面积约2m2.而某名牌高频机结构300kVA UPS的重量仅为830kg,几乎是三分之一的重量,占地面积不足1m2.

  (2)能量损耗方面

  在同样输入功率因数的前提下,二者的效率相差约5%,如同是100kW的UPS,工频机结构UPS每年要比高频机结构UPS几乎要多消耗5万度电。

  (3)变压器

  工频机结构UPS都有输出变压器,在多机并联时就是多个变压器的并联,变压器的并联是电力行业应尽量避免的情况,因为变压器并联时的环流是不可避免的,而且环流路径通畅,阻力很小,即使并联UPS输出之间有很小的压差,也会形成较大的环流,如图1(a)所示。环流的长期存在由于附加功耗造成的温升也可导致设备寿命缩短。而高频机结构UPS因没有输出变压器,其环流路径障碍重重,即使并联UPS输出之间有较大的压差,也会被沿路器件降掉,如图1(b)所示。实际上并联UPS输出之间压差甚小,所以不会有环流。

  至于工频机结构UPS变压器的功能,除了产生隔离接地点和变压外没有其它功能。那些隔直流、抗干扰、缓冲短路电流等的说法,只能是一些没有根据的良好愿望。

2 绿色数据中心供电系统的选择

  数据中心供电系统的选择要以我国国策为前提,而节能减排是当前的一项基本国策,一切行为都应当以此为指导。但在好多地方由于消息闭塞,在电子技术和设备已经前进了的今天仍沿用以前的老观念,认为工频机结构UPS是最好的,致使高频机结构UPS的消息传到那里也认为这是新产品,不成熟。一般情况下,电子产品有3年时间就已成熟,如计算机产品更新周期也不足两年。要知道高频机结构(全IGBT)UPS在1998年就已问世,而且容量已达480kVA,这种全IGBT结构的UPS产品还不止一家,从通信到金融,再到IDC应用范围很广。十多年过去,这种技术已非常成熟。

  (1)当前高频机结构UPS供电设备达到的水平

  UPS的发展方向和其它电子产品一样是高频化、小型化、模块化和环保化。

  1)UPS单机

  当前衡量UPS的技术高低和成熟水平的一个重要指标就是看它容量做得多大,这不但反映一个厂家的水平,也反映出这个厂家的实力和市场规模。目前一般厂家可以将高频机结构UPS单机做到约200kVA,少数厂家可做到500kVA,国际大企业已有做到了单机1200kVA,覆盖了工频机结构UPS的全部容量。

  2)UPS模块

  所谓N+X模块化冗余UPS不但说它们可以冗余并联、可以热插拔,还必须是在一个机壳中至少有两个相同规格容量的单机,否则就可以把一个放在地板上的具有并联功能的单机叫做模块化,那与以往的多机UPS并联区别不大。

  当前的模块化UPS从1kVA开始,有2kVA,3kVA,4kVA,5kVA,10kVA,15kVA,20kVA,30kVA和40kVA等,但还没有更多可做到300kVA容量的企业。图2为一个机柜中有两个300kVA模块的情况,图为工程师在进行热插拔的情况:按下杠杆将模块拔出。一个不小的机房既可用其集中供电,又可以双总线方式供电,还可多机并联。而且目前模块化UPS产品几乎都是高频化结构技术。

  (2)目前选用UPS的情况

  目前,容量较大的机房大都采用了400kVA工频机结构UPS,配12脉冲整流加11次谐波滤波器,负载功率因数为0.8.下表就是笔者为一个5000kVA数据中心在采用400kVA工频机结构UPS和600kVA高频机结构UPS(负载功率因数0.9)时的比较。从表中可以看出:

  1)采用400kVA工频机结构UPS产品时的净占地面积大于43m2(实际要大得多),而采用600kVA高频机结构UPS的净占地面积却小于23m2.

  2)采用400kVA工频机结构UPS产品时的总重量大于50吨(实际还要大得多),而采用600kVA高频机结构UPS的总重量还不足15吨。

  3)采用600kVA高频机结构UPS比采用400kVA工频机结构UPS每年节约250万度电。有资料显示:1度电需要1kg原煤,250万度电就是250万kg煤炭,就是25吨CO2,和250kg SO2的排放量,这是多么惊人的数字,而这只是一个不足10,000m2的数据中心.

  笔者作为第三方验收了几个中大型机房的供电系统,UPS容量从300kVA到400kVA,都是12脉冲整流加11次谐波滤波器的工频机UPS,理论上输入功率因数可达到0.95,但在实测的15台UPS中,所有UPS的输入功率因数都低于0.85(6脉冲时是0.8),但就为了这一点功率因数却增加了600kg的设备量,300kVA由6脉冲时的1.6吨增加到2.2吨,而且仍没达到供电局0.9的要求。但高频机结构UPS的重量仅为0.83吨,就能实现0.99的输入功率因数。

  仅从以上的几个指标可见,其它指标还没进行比较。因此,高频机结构UPS应为首选,这是不争的事实。全IGBT高频机结构UPS历经10年的发展,技术和产品已成熟,也是不争的事实。业内专家纷纷指出:无论从产品的性能还是容量,高频机结构UPS已完全可以代替工频机结构产品,不久的将来一段时间内将是高频机结构UPS的一统天下。

  更可贵的是,高频机结构UPS推出的easyload性能,不用外加任何假负载就可以作100%的带载试验和过载实验,为客户提供了方便。

3 配置简洁、可靠和节能的供电系统

  有了好的供电设备只能说有了好的基础,上层建筑是否合理也很重要,如某机房的电源容量约为100kVA,即使供电余量大一些,选择100kVA容量2+1也就够了(如图3(a)所示)。但设计者认为可靠性越高,设备就需要越多,于是就选择了如图3(b)中的方案。这个多环节的方案明显地反映出功耗必然很大,首先是就不节能。高可靠性不是用设备堆起来的,在条件允许的情况下反而是系统越简洁越好。如图1所示,经计算(b)方案的故障率比(a)方案也提高了数倍。

4 设计可靠和节能的运行程序

  有了好的供电系统配置,如果再能规划出节能的运行方式就尤如锦上添花,使供电系统更上一层楼。如图4所示,一个500kVA的负载,由于是双电源输入的关键设备,于是就采用了双1+1运行方式。考虑到以后的在线维修、在线升级和在线换机,这里就采用了300kVA结构方式,即在一个机柜中放置2台300kVA模块冗余并联。在从前一般的采用的运行方式是图4(a),这样每个模块只承担1/4的功率,效率比较低。从容量上看,300kVA模块2+1就够了,这样可以命令其中一个模块休眠,如图3(b)所示。当负载系统的容量在某一段时间将到1/3或以下时,又可令另外一个模块休眠,变为1+1运行方式,如图3(c)所示。当机房房中的负载系统增加到400kVA以上时,1+1运行方式的容量不够了,这时就会唤醒休眠的一个模块回到2+1运行方式,如图3(d)所示。总之,会使供电系统保持在较高效率的运行状态。

这个家伙什么也没有留下。。。

供配电技术

返回版块

97.89 万条内容 · 2156 人订阅

猜你喜欢

阅读下一篇

应用新型技术与设备对配电系统的谐波的监测

1 配电系统谐波症状的危害   在多数情况下用户往往会以各种形式抱怨电力质量的问题。一种情况就是抱怨由于电源的原因,造成计算机、打印机、网络和复印机运行不良或不可靠;另一种情况是从电力维护的角度,变压器过热,配电盘的振动、噪声或断路器的误动作可能是存在电力问题的重要线索。   现在的配电系统比起20年前,有着更多不同类型的负载,而且这此负载是原来系统设计时没有考虑进去的,虽然它们没有明显特征,但这些负载可能在非常高的电流和电压下运行。然而这些累积效应会引起过热、绝缘过应力和电气柜的谐振,甚至会烧毁电机、电机驱动器和变压器,对组成生产中枢的电气元件造成极大危害。在这些系统中,谐波的危害是潜在的,一个很小的增长就会导致变压器或其它设备过早损坏或逐渐毁坏。

回帖成功

经验值 +10