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不同类型UPS电源对数据中心需求的适配度-广州ups不间断电源

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-11-27 4:06:20 * 浏览: 1

厦门机房空调批发在电源模块空载效率低于1.5%情况下建议采用市电负担100%高压直流热备的工作模式在此模式下整个供电系统处于工作效率现有数据中心主要通过UPS系统为服务器设备供电为保证系统的可靠性通常采用了2N甚至2(N+1)的UPS双总线系统架构为双电源服务器提供两路独立供电电源。正常情况下服务器内的两个电源按均分负载模式工作各自负担服务器的50%工作负荷。目前数据中心计算能效指标例如PUE等时基本没有考虑服务器设备自身的电源转换损耗因此服务器电源的节能工作一直没有提到数据中心节能管理的目标体系里。    随着数据中心技术的大规模建设数据中心供电系统的主要发展目标是在降低电源系统投资成本的同时提高电源供电效率减少后期运营成本。    1数据中心供电现状分析    数据中心安装的服务器设备中使用两个或两个以上的电源模块同时为服务器负载供电负载的总负荷不大于其中一半电源模块的额定容量一般把这种电源系统成为冗余电源系统。冗余电源系统多采用输入总线、负载总线和共享总线的“三总线”的电路结构。电源1、电源2…电源n为热插拔电源模块它们以并联方式相连接C1、C2…Cn为各电源模块的控制模块S1、S2…Sn为受控电流调节器/隔离器。具体供电结构如图1所示。    系统正常工作时控制模块通过调整电流调节器/隔离器的导通程度使系统均衡地使用每个电源模块既每个电源模块向系统提供相同的电流这种工作模式称为“电流共享”,或者控制受控电流调节器/隔离器使得某一组电源工作另一组电源处于热备份。冗余电源系统中的每个供电模块均可以热插拔一旦某个供电模块损坏就能在不停电情况下完成维修工作而丝毫不影响系统的正常工作。

厦门机房空调价格    (2)瞬态工况    逆变切换到旁路的工况基本上是紧急工况切换时序要求非常高否则容易造成关键负载中断在大负载或者是故障电流情况下切换瞬间的操作电流可能会数倍于系统额定电流这也就是为什么静态旁路设计要求更大的余量。    静态旁路器件抗瞬态电流冲击的主要参数是I2t也就是短时间(一般小于10ms)的电流积分如果I2t过大器件很可能烧毁。UPS的性能参数中常见规定的旁路过载能力为1000%、维持10ms也就是在配电开关保护时间(10ms)内旁路需要提供不小于10倍额定电流。下面以300kVA系统为例分析不同器件的抗冲击能力的差异。    分散静态旁路器件因为目前技术能力的原因器件单体电流等级为70A根据某著名厂家的器件规格书提供的为7200(lt,10ms)300kVA系统可以认为是10路器件并联运行。    集中静态旁路用的都是SCR模块最主流厂家为德国赛米控(SEMIKRON)我们看看其中一个型号SKKT323/16E的参数同样10ms条件下为450000两者之间的相差超过60倍!    而我们计算一下对于常见的1000%过载10ms的需求对于300kVA系统而言    也就是说集中旁路的单个SCR模块完全能够提供超过10倍额定电流的10ms保护能力而基于分立器件的静态旁路即使不考虑器件不均流也是远远不够的!    瞬态切换的均流控制不仅与器件、各回路阻抗有关也与控制相关。由于各个模块有各自的控制器存在各处理器的处理速度、通信延时和模块自身差异等因素影响各模块的实际切换动作一定有不等的延时这就导致了个切到旁路的模块很可能承受着100倍于模块容量的额定电流!由于是瞬态大电流即使串联旁路均流电感也不会起到任何限流作用。这对于任何器件来说都是不可能完成的任务这种切换无异于原地爆炸。短路故障电流的示意图如图3所示。    当然分散旁路的厂家也深知这个道理也提供了相应的“解决方案”就是在短路情况下只有逆变维持200ms然后不切旁路直接关机!    我们来解释一下10倍额定电流的工况常见于输出短路工况当逆变器不能提供足够的分断故障的电流(通常为3倍额定电流维持200ms)的情况下系统将切换到旁路供电用旁路的低阻抗大电流去冲开短路点的保护器件(开关或熔断器)这是配电设计时必须考虑的如果是正确设计的配电系统各分路的保护设计不应该产生越级保护即下游的故障不应该导致上游的开关动作系统最坏的情况就是切换到旁路然后利用旁路强大的过载能力冲开下游的保护器件这就是旁路抗冲击要求的来源。

厦门模块化机房厂家    随着信息技术在工业领域生产、运营、管理等各个环节的深入应用,以及高端、精密设备的大量应用,工业领域对供电质量提出了越来越高的要求,不仅要求供电的连续性要得到可靠保障,而且对于电源的纯净度更是有着特殊要求但是,在工业领域电力应用中,供电质量往往受到各种因素的影响,例如,电网污染、自然界的雷电、大容量的电动机启动、功率因数补偿电容器的切换等等,都会直接影响到供电质量,造成电压波动、脉冲*乃至供电中断等问题。在此背景下,UPS以其稳压精度高、能够不间断向负载提供纯净电能的优势广泛地应用于工业领域,为工业生产、管理提供了可靠的电力保障。    需要指出的是,工业用UPS与一般布置在数据机房内,洁净度、温湿度等运行环境条件能够得到有效保障的商用UPS相比,具有很大的不同。在实际应用中,工业用UPS需要面对工业生产场合中常见的灰尘、酸雾、高温、噪音、干燥或过湿等各种恶劣的环境条件,以及电波*、浪涌冲击、峰值下限等电网污染。同时,工业用UPS所连接的负载多为电感性负载、电容性负载、波动和高峰值冲击性负载等,对电流的冲击大。基于工业生产特殊的环境场合,工业用UPS需要在可靠性、可用性、适应性,以及防护等级、带载能力等多个方面具有远远高于商业UPS的性能表现,来应对工业应用恶劣的物理环境、供电环境和负载环境的考验。  。

数据机柜厂家    通过对近年来发生在数据中心供配电系统中的多起事故的分析发现:同工频机UPS供配电系统相比,导致传统高频机UPS和模块化UPS供配电系统的故障率增高的重要诱因是:因为它们的抗瞬态输入过压保护的能力“变差“所致通过在用户现场所捕捉到的输入故障波形以及在所搭建的故障模拟平台上所检测到数据可见:因“输入瞬态过压”而致使传统高频机和模块化UPS的典型故障类型有:因电池组异常放电所诱发的电池组使用寿命缩短,在UPS供配电系统的输出端发生输出闪断或“被损环”的事故。其故障高发期是:    (a)当10KV高压因故发生停电/闪断事故时或位于这些UPS供电系统上游侧的大容量ATS开关因故需执行切换操作的瞬间。在此期间,在UPS的输入端出现“输入瞬态过压”故障的几率很高,    (b)为降低生产成本和充分利用廉价电能(注:夜间谷期电价仅为白天峰期电价的1/3左右),高能耗企业可能会采用夜间生产、白天停工的生产管理体制。对于地处邻近高能耗企业的数据中心而言,极易在高能耗企业“突然抽闸”的瞬间,在它的市电输入电网上诱发出”瞬态输入高压”。在此条件下,易发生电池组异常放电故障,从而造成电池组使用寿命缩短,增加后期运维成本。    李成章在演讲中以某数据中心的供配电系统故障为例,指出在该数据中心的运行中,因故遇到10KV高压电网发生停电几分钟的电力事故,导致运行仅1年多的3*300KVA高频UPS并机系统发生故障:UPS并机系统输出“闪断”,并长期停留在交流旁路上。与此同时,位于同一机房中的已运行十几年的另外两套3*800KVA工频机UPS并机系统却一直正常地运行着。由此不难看出:此次事故就是因传统高频机UPS抗“瞬态输入过压”的保护能力”变差”所诱发出的故障,给该数据中心所需的应持续稳定运行带来负面影响。    “电池组异常放电”的故障案例:对于同时配置有工频机UPS和传统高频机UPS的某数据中心而言,在其运行中,常发现:对于它的4*500KVA高频机UPS供电系统而言,在每天的早上的7∽8点期间,易发生”电池异常放电”现象。与此同时,对于位于同一10KV供电网下运行的4*400KVA工频机UPS供电系统,它却继续正常运行,从未发生过”电池组异常放电”的现象。

列间级精密空调维修人们在平时的维护中,重心都放在了UPS不间断电源主机以及蓄电池上,对于这些小灰尘大多可会忽略了,事实上灰尘积多了,对UPS电影主机的影响也会很大在一些气候比较干燥的地区,因为空气中的灰尘比较多,UPS主机内的风机会将灰尘带入机内沉淀,当遇空气潮湿时就会引起主机控制紊乱而造成主机工作失常,并且发出误报警,同时大量的灰尘还会造成UPS电源散热不良,导致机内温度升高,影响UPS电源的使用寿命,更严重的就是会造成UPS主机爆炸板。所以UPS除尘,相对而言还是很重要并很有必要的。。

值得一提的是地平面的工频波动对ICT设备的影响并不大大部分ICT机房的地平面都是由高架地板形成电阻(对应工频阻抗)极小但寄生电感与线路包围的面积相关感值在μH级别对高频电流有较大影响因此在图4线路中仅i5、i6的高频波动对ICT设备会产生一定影响其余i1~i4产生的零地电压对ICT设备并没有什么影响。    3高频机与工频机零地电压对ICT设备的影响对比在上面分析的系统中仅有i5、i6的高频波动会对ICT设备产生一定影响。那么工频机与高频机到底在零地电压上有什么区别?    从图6可以看出工频机带输出隔离变压器输入N接在隔离变压器中性点处这样输入N就不含工频及高频成分(实际上UPS输出N的高频成分还是会耦合到输入N上但含量极小可忽略)其它地方的零地电压与高频机相同。即工频机零地电压主要由i2~i6及对应的线路阻抗决定而高频机零地电压由i5~i6及对应的线路阻抗决定所以相同情况下大部分工频机测量出来的零地电压比高频机低尤其是在测量点为A、X的时候。    根据前面的结论零地电压并不直接影响ICT负载只有图6中的i5、i6会影响ICT负载正常运行。而工频机和高频机的i5、i6及线路阻抗并没有区别因此工频机和高频机对ICT负载的影响机理是相同的没有优劣之分。    UPS输出线上(即负载电源输入线)的高频纹波对i5、i6有直接影响有些高频机厂商为了降低成本用小滤波电感输出电压高频纹波滤除不彻底导致高频机在机房产生*问题但从原理上看工频机由输出隔离变压器的漏感充当滤波电感一样存在高频纹波滤除不彻底的问题。因此工频机与高频机零地电压对机房的影响没有区别。    4配电系统与零地电压的关系    以上的分析主要是基于TN-S系统这是国内数据机房最普遍的配电系统实际上对于国外或者一些县局单位还会用到其他配电系统而其他配电系统中的零地电压与TN-S系统中的零地电压不管是产生原因还是影响都不尽相同。    根据IEC及GB定义一共分为IT、TT、TN-C、TN-S、TN-C-S五种配电系统其中TN-C-S是TN-C、TN-S两种的综合体不单独分析。

    华为UPS风扇采用容错设计一路风扇损坏可带50%负载两路风扇损坏可带30%负载    2华为UPS的已病防变    华为UPS具有电容、风扇、电池失效预警功能在上述设备出现故障时及时提醒用户进行处理同时具备电池节数可调、分级下电功能确保部分电池损坏、市电故障时不会影响整个系统的正常运行。    (1)电容失效预警    母线电容位于整流器和逆变器之间的直流母线上母线电容的正极与正母线相连负极与负母线相连主要作用是维持直流母线电压稳定和滤波一旦母线电容出现故障UPS系统输出的电能质量将会变得很糟而电容在使用数年后逐步老化最终导致电容失效华为UPS实时检测母线电容的内阻从而可提前感知电容漏电、容量减少等状况及时上报电容失效预警。图1为UPS母线电容模块原理示意图。    (2)风扇失效预警    风扇作为UPS中主要的散热部件一旦风扇转速过慢或停止运转整流器、逆变器等关键部件温度将急剧上升UPS由于温度过高而停机风扇的重要性不言而喻而风扇在经过长期运转后会造成风扇部分零件疲劳、转子局部损坏、零部件受撞击力的影响产生表面点蚀和局部磨损等现象最终导致风扇运转出现故障。华为UPS实时检测风扇运转速度、电机内阻变化当检测到风扇速度明显下降或电机内阻明显变大时发出风扇故障预警信号。    (3)电池故障预警    据统计机房60%的故障由蓄电池引起2005年5月某省网通分公司一接入网机房因蓄电池故障发生火灾事故其机房蓄电池火灾情况见图2。    2007年9月26日山西吕梁煤管局机房蓄电池故障起火其机房蓄电池火灾情况见图3。    某商业银行总行由于蓄电池故障造成火灾经济损失上亿元图4为其机房蓄电池火灾图。    机房中的蓄电池引起的火灾其主要原因是正常维护和巡检不到位未能严格按规程要求落实检查、检测致使不能及时发现并排除蓄电池的故障和安全隐患由电池故障引起高温长时间的持续高温引燃蓄电池ABS塑料外壳导致火灾发生。    华为UPS具备*电池巡检功能可实时检测每一节蓄电池的内阻、温度、电压及时检测出蓄电池备电时间不足、充电不满、电池鼓胀、电池漏液、极柱温度异常、电池壳体温度异常等情况从而提前预警电池故障避免因电池的故障造成重大火灾事故的发生。

而采用选购较大的电源系统,相对而言可以减少维护成本即便负载设备需要扩充,较大容量的不间断系统,也能正常运作。    第二、在进行开机操作时,应该要按照顺序合闸,储能电池开关,自动旁路开关,输出开关依次置于开启档。而在按下面板开启键时,电源系统会慢慢启动,而在此时,对于广大用户来说,应仔细观察指示灯变化情况。    第三、在日常开关机过程中,只需要按下开启键,大约二十分钟左右,就可以开启其它仪器使用。当电源启动进入稳定工作状态后,才能打开负载设备电源开关。而在此时,还应该要明确,电源在正常运行下,手动维护开关时,应呈关闭状态。  。

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依据这个标准,对数据中心中常用的工频UPS、高频UPS和模块化UPS进行了一个比较不同类型UPS对数据中心需求的适配度表:工频UPS高频UPS模块化UPS弹性扩展难以按需扩容难以按需扩容按需扩容可用性可用性低,一旦故障运维人员无法处理,需要原厂维护,故障恢复时间长可用性低,一旦故障运维人员无法处理,需要原厂维护,故障恢复时间长可用性高,N+X冗余实现更高可靠性;运维人员更换故障模块即可消除故障效率低,低负载率及谐波治理措施导致运行效率远低于宣称效率,运行效率一般在85%左右较高,运行效率一般典型值90%~94%高,一般均采用低载高效设计,典型值95%。模块N+X冗余配置时运行效率可达到96%spanstyle=”box-si。