20KVA-UPS不間斷電源
在線(xiàn)式UPS電源、后備式UPS電源
單進(jìn)單出UPS電源（輸入220V輸出AC220V電壓）
三進(jìn)單出UPS電源（進(jìn)電380V單相220VAC交流）
三進(jìn)三出UPS電源（三相AC380V出電380VAC工業(yè)級(jí)）
標(biāo)機(jī)內(nèi)置蓄電池20KVA-20000VA-16000W- 16KW 長(zhǎng)機(jī)外接蓄電池延時(shí)
延長(zhǎng)時(shí)間 在線(xiàn)時(shí)間 后備時(shí)間 待機(jī)時(shí)間 配置時(shí)間 供電時(shí)間 持續(xù)時(shí)間
0.5H 1H 2H 3H 4H 5H 6H 8H 9H 10H 12H 24H 半小時(shí)
5min 10min 15min 20min 30min 60min 90min 120min 180min 240min
0.5小時(shí)1小時(shí)2小時(shí)3小時(shí)4小時(shí)5小時(shí)6小時(shí)8小時(shí)9小時(shí)10小時(shí)12小時(shí)24
5分鐘10分鐘15分鐘20分鐘30分鐘60分鐘90分鐘120分鐘180分鐘240分鐘
12V-17AH蓄電池12V-24AH蓄電池12V-38AH蓄電池12V-65AH蓄電池12V-100AH
一、概述
隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及基層央行對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)認(rèn)識(shí)的不斷加深，中心機(jī)房建設(shè)和改造，近幾年如火如荼。但隨之而來(lái)的就是日益龐大的電費(fèi)開(kāi)銷(xiāo)，中心機(jī)房在建設(shè)中的投資，其中電氣、電源、制冷等系統(tǒng)設(shè)施占了一半以上的投資比例，高額的電能消耗使得整個(gè)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行成本居高不中心機(jī)房面臨“建得起卻用不起”的尷尬境地。
降低中心機(jī)房的運(yùn)營(yíng)成本和節(jié)能降耗成了基層央行有關(guān)部門(mén)關(guān)注的問(wèn)題，節(jié)約能源可以從以下幾方面入手。首先是機(jī)房環(huán)境的節(jié)能，包括制冷環(huán)境、供電環(huán)境;其次是從IT硬件設(shè)備節(jié)能，減少IT設(shè)備的能耗;最后是IT設(shè)備內(nèi)部各集成電路的節(jié)能，比如CPU的節(jié)能等。UPS處于交流供電環(huán)節(jié)的最重要一環(huán)，機(jī)房幾乎所有的IT設(shè)備由UPS供電，提高運(yùn)行時(shí)的能效勢(shì)在必行。UPS的節(jié)能必須從方案、電池、配電等方面全方位進(jìn)行。
二、按需擴(kuò)容的柔性規(guī)劃
一般地市級(jí)中心機(jī)房的建設(shè)都不是一步到位，會(huì)考慮今后未來(lái)5到10年的需求，但是UPS一般都是一步到位，一次就安裝了2套大功率的UPS并機(jī)，結(jié)果初期負(fù)載只有規(guī)劃容量的10%～20%，沒(méi)等承載所規(guī)劃的負(fù)載就進(jìn)入了設(shè)備淘汰期。這不僅造成投資的浪費(fèi)，而且也無(wú)法使UPS運(yùn)行在較高的效率點(diǎn)，造成電能的浪費(fèi)。如何避免這種情況的發(fā)生，從UPS供電系統(tǒng)角度考慮，應(yīng)該包括以下幾個(gè)方面。
(一)供電方案設(shè)計(jì)
目 前UPS供電方案主要有分散供電、集中供電2種。分散供電的特點(diǎn)是一臺(tái)UPS為一臺(tái)或多臺(tái)負(fù)載設(shè)備供電。分散供電的好處是分散風(fēng)險(xiǎn)，不會(huì)因?yàn)橐慌_(tái)UPS供電異常而造成大面積停電;缺點(diǎn)是UPS分散布置，不便管理，而且布線(xiàn)不易規(guī)劃。另一種是采用集中供電方案，由一套大功率的UPS供電系統(tǒng)直接對(duì)機(jī)房的所有負(fù)載供電。集中供電的好處是便于規(guī)劃、管理方便、維護(hù)方便;缺點(diǎn)是如果UPS系統(tǒng)異常，容易引起大面積停電事故，此缺點(diǎn)可以通過(guò)采用各種并聯(lián)構(gòu)架來(lái)避免。因此，以上兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，目 前的中心機(jī)房一般都采用集中供電方案，也集中了供電的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)機(jī)房UPS裝機(jī)總?cè)萘砍^(guò)一定限度時(shí)，建議將機(jī)房按幾期規(guī)劃分成幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行供電。
(二)UPS在線(xiàn)并機(jī)擴(kuò)容功能
機(jī)房UPS容量的規(guī)劃，可以根據(jù)不同時(shí)期的負(fù)載容量要求采用逐步擴(kuò)容的方案，使投資方案更經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也能使UPS工作于較佳的效率點(diǎn)。目 前中、大功率段的UPS均已經(jīng)具備冗余并機(jī)功能，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)也為機(jī)房擴(kuò)容提供了條件。只要規(guī)劃時(shí)在UPS前后配電箱預(yù)留足量的空氣開(kāi)關(guān)，并在機(jī)房規(guī)劃相應(yīng)空間，即可實(shí)現(xiàn)UPS并機(jī)擴(kuò)容功能。關(guān)鍵是并機(jī)的過(guò)程處理，多種品牌UPS并機(jī)時(shí)需要對(duì)UPS的設(shè)置進(jìn)行修正，此時(shí)要求UPS必須在維修旁路狀態(tài)工作，UPS由市電直接帶載，如果此時(shí)市電波動(dòng)較大甚至停電，將造成系統(tǒng)的大面積癱瘓。所以并機(jī)擴(kuò)容必須具備在線(xiàn)并機(jī)功能，即UPS并機(jī)擴(kuò)容時(shí)，只需將新增UPS軟件修改至與原UPS系統(tǒng)一致后，在不關(guān)閉原有UPS系統(tǒng)的情況下直接將新增UPS并入原有系統(tǒng)即可，擴(kuò)容前后，UPS均工作于在線(xiàn)模式下，避免切換至旁路供電的高風(fēng)險(xiǎn)操作。
采用模塊化UPS實(shí)現(xiàn)逐步擴(kuò)容
目 前，模塊化UPS已經(jīng)開(kāi)始在國(guó)內(nèi)應(yīng)用，模塊化UPS特點(diǎn)主要包括：可擴(kuò)容、平均故障修復(fù)時(shí)間(MTTR)短、可經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)“N+X”冗余并機(jī)。以臺(tái)達(dá)C系~IJUPS為例，每個(gè)模塊為20kVA，整個(gè)系統(tǒng)最大可擴(kuò)容至160kVA，可以根據(jù)機(jī)房的實(shí)際容量需求，逐步擴(kuò)容，只要在機(jī)房初期規(guī)劃好配電容量即可。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)“N+X”冗余比較劃算，以60kVA的容量要實(shí)現(xiàn)“N+I”冗余為例，傳統(tǒng)方案必須擴(kuò)容一臺(tái)60kVAUPS，而采用模塊化UPS，則只需擴(kuò)容一個(gè)20kVA的模塊即可，節(jié)省大筆資金的投入。
提高UPS自身能效，優(yōu)化負(fù)載效率曲線(xiàn)
目 前UPS均為在線(xiàn)式雙變換構(gòu)架，在其工作時(shí)整流器、逆變器均存在功率損耗。以一個(gè)容量為60kVA的UPS為例，每度電按1.2元計(jì)算，UPS效率每提高1%，一年節(jié)省的電費(fèi)為5045.76元。可見(jiàn)提高UPS的工作效率，可以為數(shù)據(jù)中心節(jié)省一大筆電費(fèi)，也是降低整個(gè)機(jī)房能耗的最直接方法。因此采購(gòu)UPS應(yīng)盡量采購(gòu)效率更高的UPS。
當(dāng)然UPS效率高不僅僅是滿(mǎn)載時(shí)效率高，同時(shí)也必須具備一個(gè)較高的效率曲線(xiàn)，特別是在“1+1”并機(jī)系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃，每臺(tái)UPS容量不得大于50%，如果此次效率僅為90%以下，就算滿(mǎn)載效率達(dá)到95%以上，也是沒(méi)有意義的，所以要求UPS必須采取措施優(yōu)化效率曲線(xiàn)，使UPS效率在較低負(fù)載時(shí)也能達(dá)到較高的效率。
除了提高UPS自身的效率之外，UPS的一些功能也可加以利用。比如像ECO經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式，其原理是在較好的市電環(huán)境下，激活此功能，使UPS由靜態(tài)旁路直接供電，此時(shí)逆變器處于待機(jī)狀態(tài)，正常工作但不輸出能量，_旦市電異常，UPS立即切換到逆變器供電狀態(tài)，切換時(shí)間一般在1毫秒以?xún)?nèi)，由于逆變器處于待機(jī)狀態(tài)，所以自身?yè)p耗很小，此時(shí)UPS的整機(jī)效率可以達(dá)~1J97%以上，比正常模式減少3%以上的損耗。
使用ECO模式必須具備2個(gè)條件：一是靜態(tài)旁路必須采用兩組高可靠晶閘管，不得采用接觸器加晶閘管的組合，因?yàn)榻佑|器吸合時(shí)接觸點(diǎn)會(huì)打火，一般工作數(shù)百次之后就不能正常工作，而晶閘管則不存在此問(wèn)題，同時(shí)可以縮短切換時(shí)間。二是建議在較好的電力環(huán)境下使用，比如一級(jí)供電單位等。
降低輸入電流諧波，提高功率因數(shù)
諧波產(chǎn)生的根本原因是由于電力線(xiàn)路呈現(xiàn)一定阻抗，等效為電阻、電感和電容構(gòu)成的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)。由于非線(xiàn)性負(fù)載產(chǎn)生的非正弦電流，造成電路中電流和電壓畸變，稱(chēng)為諧波。諧波的危害包括：引起電氣組件附加損耗和發(fā)熱(如電容、變壓器、電機(jī)等);電氣組件溫度升高，效率低，加速絕緣老化，降低使用壽命;干擾設(shè)備正常工作;無(wú)功功率增加，電力設(shè)備有功容量降低(如變壓器、電纜、配電設(shè)備);供電效率低;出現(xiàn)諧振，特別是柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)更嚴(yán)重;空開(kāi)跳閘、熔絲熔斷、設(shè)備無(wú)故損壞。UPS對(duì)電網(wǎng)而言是一個(gè)非線(xiàn)性負(fù)載，在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的諧波。以配置6脈沖整流器的UPS為例，其輸入功率因數(shù)一般為0.75左右，諧波大于30%。降低UPS32作諧波的
有以下幾種。
(一)12脈沖整流器
其原理是在原有6脈沖整流器基礎(chǔ)上，在輸入側(cè)增加一個(gè)移相變壓器和6脈沖整流器。采用該技術(shù)方案后，可以將諧波降低至10%左右。優(yōu)點(diǎn)是較為簡(jiǎn)單，諧波改善明顯;缺點(diǎn)是對(duì)功率因數(shù)改善有限，價(jià)格略高。
(二)無(wú)源濾波器
依據(jù)LC濾波電路原理，對(duì)UPS產(chǎn)生的諧波進(jìn)行濾除，并對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)簡(jiǎn)單，成本較低;缺點(diǎn)是只能補(bǔ)償將點(diǎn)階次的諧波，同時(shí)受負(fù)載阻抗影響較大，無(wú)法適用于全功率段。
(三)有源濾波器
原理是利用可控的功率半導(dǎo)體器件向電網(wǎng)注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零，達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的。優(yōu)點(diǎn)是可以補(bǔ)償多個(gè)階次的諧波，且不受負(fù)載阻抗大小的影響;缺點(diǎn)是購(gòu)置成本較高。
(四)高頻IGBT整流及PFC功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)
整流器原理是采用高頻率PWM控制IGBT導(dǎo)通，對(duì)輸入電壓波形進(jìn)行分割，使輸入的電流波形盡量接近正弦波，并對(duì)輸入電壓和電流相位差進(jìn)行補(bǔ)償。優(yōu)點(diǎn)是體積輕，價(jià)格便宜，效果好;缺點(diǎn)是技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易維護(hù)，受功率器件影響，目 前容量大小受到限制。
以上幾種技術(shù)，性能及投資對(duì)比，可以根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的方案。
五、電池管理及配電管理技術(shù)
UPS都配備了電池，用戶(hù)在電池組上的投資往往占整個(gè)UPS供電系統(tǒng)投資的很大比例，甚至超過(guò)UPS本身的投資，而電池的使用年限明顯低于UPS主機(jī)。由于電池主要材料是重金屬鉛、硫酸和不易分解的塑料，都會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。因此減少電池使用數(shù)量，延長(zhǎng)電池循環(huán)使用壽命，不僅節(jié)省直接和間接的電池投資，而且還減少整個(gè)機(jī)房設(shè)備對(duì)環(huán)境的污染。所以UPS可以通過(guò)以下幾個(gè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電池的節(jié)能。
(一)并機(jī)共用電池組功能
共用電池組原理是通過(guò)特殊的整流器隔離故障，使并機(jī)系統(tǒng)中的2臺(tái)或多臺(tái)UPS的整流同步，母線(xiàn)均流，使系統(tǒng)中的各臺(tái)UPS母線(xiàn)直接并聯(lián)，然后將滿(mǎn)足系統(tǒng)后備時(shí)間要求的電池并聯(lián)后接人并聯(lián)母線(xiàn)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)電池的共享，減少電池投資。以“1+1”為例，傳統(tǒng)的UPS方案，系統(tǒng)后備—小時(shí)，考慮其中一臺(tái)UPS故障時(shí)，UPS2的電池不能為UPS1使用，所以UPS1和UPS2必須各配置一套-4,時(shí)的電池組，才能保障系統(tǒng)在斷電后還能備用一小時(shí)。采用共用電池組方案后，因?yàn)閁PS1故障后，系統(tǒng)中的電池仍能為UPS2提供能量，所以整個(gè)系統(tǒng)僅需配置一套一小時(shí)電池即可。這不僅節(jié)省了電池直接投資，同時(shí)也節(jié)約機(jī)房在空間、承重及空調(diào)等方面的投資，也降低了對(duì)環(huán)境的污染。
(二)智能電池管理技術(shù)
影響電池壽命的因素有很多，主要包括溫度、充電、放電、循環(huán)次數(shù)等。如果能夠?qū)ι鲜鰩讉€(gè)因素進(jìn)行綜合處理，可以大大延長(zhǎng)電池的使用壽命，延長(zhǎng)電池更換周期，節(jié)約電池投資。UPS的智能電池管理?yè)舭ǎ弘姵鼐〕涔芾?均浮充控制)、充電溫月智能放電終止電壓控制，除此之外還應(yīng)具備電動(dòng)檢測(cè)和電池漏液檢測(cè)功能。另外還可以選壓范圍較寬的UPS，減少電池放電次數(shù)。通過(guò)上述幾種技術(shù)，可大幅度延長(zhǎng)電池壽命2--3年。
