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机房供电系统建设中常见的的五个误区

发布时间:2014-12-07  来源:http://www.amsupsdy.com 艾默生ups电源

机房的供电系统,一直是一个重中之重的问题,然而,这个问题,却是一直都困扰着中小企业,这个相信给位企业的责任人都深有体会。怎么说呢?做好机房的供电系统,UPS电源是一个最重要的工作,做好了这一关,那么其他的问题都是可以迎刃而解的。

信息化建设已是一个巨大工程,比如金融和电信的数据大集中不仅仅是效率的提高,也将是管理模式和业务流量的全新革新,所以当前数据中心的建设可以用雨后春笋来比喻,据有关资料介绍,截至2012年已有数据中心机房53.2万多个。其间的规模已不仅仅是几十平米、几百平米,而是几千平几万平米,甚至是几十万平米的工业园。因此其用电量也远远超出了原来的想象,已成为用电大户。数据中心的节能问题已是刻不容缓!供电系统建设中的几个误区

1.将节能与可靠性对立起来

用户那里往往会听到有的专家这样问用户:系统是以可靠性为主还是以节能为主?物或者问:系统是以可靠性为主还是以先进为主?

这里就把可靠性与节能和先进放到对立面上。现代什么是先进,难道先进就不可靠吗!节能就不可靠吗!比如第一代摩托罗拉手机重有千克,消耗电能很大,而且只有通话一个功能,而现代手机比方iPhone4重量比第一代的1/5还要轻,节能而功能强大得不能和和第一代同日而语,可算先进了吧,难道它可靠性反而比第一代差了当然在数据中心供电上人们指的高频机UPS与工频机UPS意思是说高频机UPS虽然比工频机UPS先进和节能,但它不如工频机UPS可靠。所以给人们留下这样的印象,其中的原因是其一是当时有些UPS制造商一时还拿不出比较成熟的尤其是大功率高频机UPS产品,就把不成熟的产品推给用户,这样就有好多用高频机UPS地方出了不少故障,就这样一传十十传百地传开了其二是有些UPS制造商由于一时还拿不出比较成熟的尤其是大功率高频机UPS产品,为了抵消高频机UPS影响,作为一种推销工频机UPS商业手段,作一点误导宣传,尤其是有影响的厂家的宣传比较奏效;其三是以往大部分用户使用工频机UPS习惯了性能也很好,而高频机UPS产品没用过,心里没底,所以对上述宣传容易接受。另外也有一些专家缺少高频机UPS知识,听到一些厂家的宣传和用户的风闻也就信以为真,所以在文章的字里行间自然而然就表露出来了既然专家也这样说,对用户的误导水平也就更加大了

为什么节能的高频机UPS产品"不可靠"呢?实际上不是高频机UPS产品不可靠,而是某些不成熟的低可靠性高频机UPS产品不可靠。

因为UPS可靠性是设计定型阶段就确定了即该产品按哪个可靠性等级设计,产品的可靠性基本就是这个等级之内。比如设计阶段对元器件质量等级如何选用:对同容量的IGBT有几十元一只的几百元一只的和上千元一只的等,这在价格上就分出可靠性等级了图2示出了一种高冗余度UPS内部结构,从图中可以看出,其冗余度是多方面

而且元器件可靠性等级也是选的一流的一般说没有不出故障的电路,但在图2中由于主要环节是1+1冗余,一个出了故障,另一个及时顶上,表示出对外无故障的运行。但像这样的结构在市场上当然价格不菲,比起一般同等产品来就不容易推销。所以一般制造商为了滞销的目的不得不将价格降下来,显而易见,可靠性的等级也随之降下来了又嫌产品贵,又要求不出故障,实在难以兼顾。

由于制造高频机UPS条件要比制造工频机UPS条件苛刻一些,故有些既做工频机UPS又做高频机UPS厂家将不太成熟的可靠性等级不高的产品推向市场,自然会将高频机UPS名誉搞坏。但只生产高频机UPS厂家由于已将原有的工频机UPS产品淘汰,如果不把可靠性做得很好就会面临失去市场的危险,因此专做高频机UPS厂家的产品无疑要可靠一些。

所以先进和节能是符合当前社会需要的产品,也是目前提高可靠性的一个途径。因为损耗大就意味着产品内部的温升高,根据阿雷纽斯定律,温度每升高10C电子产品(包括电池)寿命就减半,就是说温度如果依照10C规律升高,电子产品的寿命就会按照2n规律缩短。电子产品比方UPS内部的温度升高除去气体局部外,尚有变压器耗电而发热,

如果变压器的效率是97%每100kWUPS容量就要消耗3kW功率,这就相当于3个1kW电炉子放在机器内,如图3所示。如果没有这3个1kW电炉子放在机器内就可使机内温度降低很多,这不就是提高了可靠性吗。比如某金融用户接在UPS输出端的100kW变压器加电后铁心外表温度就达到90C位于其上面的电路被烘烤着能不出故障吗!看来该变压器的效率远低于97%因此不节能就是导致不可靠的一个重要因素。那种"不要求节能,不怕花钱,只要可靠就行"说法是否值得商榷!

2.将工频机UPS电源变压器与滤波器混为一谈

一些数据中心机房的建设中有些用户有一种误解:认为工频机UPS输出变压器抗*。这种思想的进一步传达就成为"变压器可以抗*"此误区内甚至一些系统的建设主管定了一条规矩:不论什么高频机UPS还是工频机UPS其后面一律要加隔离变压器!于是"变压器可以抗*"思潮无边蔓延,也使得一些专家和系统设计者纷纷响应,一方面人云亦云,一方面付诸实践。这样一来就给用户增加了很大负担:由于莫须有的变压器的加入,增加了投资,增加了占地面积,增加了地板承重量,增加了功耗,降低了可靠性。

3.认为N+X模块化电源结构可靠性低

由于N+X模块化电源结构供电的优点,很多地方都得到胜利的应用。比如热插拔功能,可以在不停电的情况下增容、更换机器等。但随之也出现了一种说法,其说法是模块化系统不可靠,根据是一台塔式机比如可以做成160kVA而用20kVA模块就得8个,8套电路的组合就不如一套电路可靠:比如一套电路一年出一次故障,而8套电路一年就出8次故障,岂不是不可靠?而且还断言一个8模块的系统可靠性还不如一个模块的可靠性高。

如果概念不清楚,乍听起来觉得很有几分道理。实际上这又是一个误区,如果这些模块串联连接,无疑是一年就出8次故障。但N+X模块化电源结构连接是有条件的首先是并联连接,而且还有一个X冗余量。如果假设单个模块的可靠性r=0.99故障率g=1-r=0.01这时单机7+1冗余系统的可靠性R8和故障率G8就是

R8=1-1-r71-r=1-1-0.9971-0.99=0.999021G8=1-r0.001

故障率几乎降低了一个数量级,怎么会比一个模块低呢!可以说N+XN=1时)模块化电源构成的系统在实际应用中,任何时候都高于单个模块,只有当N=时,系统的可靠性Rr但当冗余度加大时,比方6+2冗余时:

R8=1-1-r61-r2=1-1-0.9961-0.992=0.999994

其故障率:G8=1-R8=0.000,006

可见N+X模块化结构的优越性。不过有一点需要注意的尽管N+X模块化结构在实际的任何时候都高于单个模块,也不是说并联的越多越好,比方1+1可靠性最高,N+1情况下,随着N增加,系统的可靠性是降低的比如对于一个400kVA供电容量的系统,再用电容量不超过350kVA时,用19个20kVA模块构成的系统就不如用8个50kVA模块的可靠性高。也就是说,N+1模块化结构的可靠性,N值越小可靠性越高。

4.认为系统越复杂可靠性越高

数据中心建设中可靠性无疑是第一位的所以近年双总线供电系统已被普遍采用,这也是一个保证可靠性的很好的方案。好方案只是相对而言,这种好是一定意义上的好,但也并不是十全十美。即有得必有失,如图7所示就是两种供电系统的比较例子,这里假设

一个100kVA负载,为了保证可靠性就采用了3台60kVAUPS作2+1并联。从图7a可以看出,单电源系用供电时每台UPS输出是100kVA1/3即占每台容量的50%多,而到双总线供电时,如图7b所示,每台UPS输出变成了100kVA1/6占每台容量的缺乏28%依照图8效率曲线不难看出,效率会降得很低。

因此双总线供电带来好处的同时也带来了一些负面效应:

设备量成倍增加,增大了投资量和占地面积

输入功率因数降低,增大了*和谐波损耗

效率降低,每一路总线给出的功率更远远小于额定值

所以是否采用双总线方案要综合考虑。一般说采用双总线最好的场所是当可靠性与容量出现矛盾时:

例如一用户负载容量为2500kVA已选定某产品400kVAUPS供电电源可靠性要求3个"9"如果仍设单机可靠性r=0.99最多只能7+1冗余并联时,其可靠性是

图8一般UPS效率曲线(上面是高频机UPS下面是工频机UPS

R8=1-1-r71-r=1-1-0.9971-0.99=0.999021

满足了要求。但如果要求可靠性为5个"9"这是电信和金融普遍选用的规范,显然上述结果就不够了

但,当6+2时,其可靠性就是

R8=1-1-r61-r2=1-1-0.9961-0.992=0.999994

可满足要求,但容量却只有2400kVA小于2500kVA容量不够了由于单机并联技术不超过8台,故只好用2组7+1作双总线连接。但此时若要再用大功率STS切换,可靠性就又不够了因又多了一个串联环节。所以,一般说在能满足主要要求的前提下,系统越简单越好。

5.认为UPS只要输入功率因数为1就可以配11容量的发电机

以前工频机UPS6脉冲输入整流器时,发电机的容量至少为UPS容量的3倍,12脉冲输入整流器时,发电机的容量至少为UPS容量的1.5倍,现在高频机UPS出现后已将输入功率因数提高到近似为1这种情况下有的就断言可以配11容量的发电机,甚至为这种说法找到另一条根据:双总线供电是整个容量一般不超过负载的90%因为为了平安起见每一路电源的容量都要控制在50%以下。乍一看似乎有些道理,其实却忽略了另外的因素。首先考虑如果两路电源中的其中一台故障,另一台应承担起负载的全部功率,不论是故障还是非故障,往往有这种情况:单击电源供电时,正常情况下比如整个UPS带载量70%~80%但不少地方发现UPS又是转旁路工作,为什么?这是因为在正常情况下机房内所有设备不一定都工作在最忙碌状态,平均功率在UPS面板上显示70%~80%但有时候机房内全部设备或大部分设备同时向电源索取最大功率,这个过程也许是数毫秒、数秒或几分钟,如果这时UPS没有足够的富裕量就会因过载而转旁路。而旁路工作状态被视为应急状态,因由于电网电压的动摇和*的随机性有可能给负载带来灾难。如果这种状况发生在发电机负载端,也可能导致发电机熄火,某民航航站楼就因此种故障导致了发电机停机。

对UPS来说。比方100kVA指该UPS可以向负载提供100kVA功率,这里并没有考虑UPS自身的功耗至少5%电池的充电功率一般为10%~15%过载到125%可以维持10min等,这些功率都需要发电机提供。当然UPS输入电压的允许动摇范围在这里可以不考虑。尽管如此,将上面这些因素考虑后,应当选择发电机的功率为UPS1.5倍比较合适。

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