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機房供電系統建設中常見的的五個誤區

發布時間:2014-12-07  來源:http://www.hyzsbg.com 艾默生ups電源

機房的供電系統,一直是一個重中之重的問題,然而,這個問題,卻是一直都困擾著中小企業,這個相信給位企業的責任人都深有體會。怎么說呢?做好機房的供電系統,UPS電源是一個最重要的工作,做好了這一關,那么其他的問題都是可以迎刃而解的。

信息化建設已是一個巨大工程,比如金融和電信的數據大集中不僅僅是效率的提高,也將是管理模式和業務流量的全新革新,所以當前數據中心的建設可以用雨后春筍來比喻,據有關資料介紹,截至2012年已有數據中心機房53.2萬多個。其間的規模已不僅僅是幾十平米、幾百平米,而是幾千平幾萬平米,甚至是幾十萬平米的工業園。因此其用電量也遠遠超出了原來的想象,已成為用電大戶。數據中心的節能問題已是刻不容緩!供電系統建設中的幾個誤區

1.將節能與可靠性對立起來

用戶那里往往會聽到有的專家這樣問用戶:系統是以可靠性為主還是以節能為主?物或者問:系統是以可靠性為主還是以先進為主?

這里就把可靠性與節能和先進放到對立面上。現代什么是先進,難道先進就不可靠嗎!節能就不可靠嗎!比如第一代摩托羅拉手機重有千克,消耗電能很大,而且只有通話一個功能,而現代手機比方iPhone4重量比第一代的1/5還要輕,節能而功能強大得不能和和第一代同日而語,可算先進了吧,難道它可靠性反而比第一代差了當然在數據中心供電上人們指的高頻機UPS與工頻機UPS意思是說高頻機UPS雖然比工頻機UPS先進和節能,但它不如工頻機UPS可靠。所以給人們留下這樣的印象,其中的原因是其一是當時有些UPS制造商一時還拿不出比較成熟的尤其是大功率高頻機UPS產品,就把不成熟的產品推給用戶,這樣就有好多用高頻機UPS地方出了不少故障,就這樣一傳十十傳百地傳開了其二是有些UPS制造商由于一時還拿不出比較成熟的尤其是大功率高頻機UPS產品,為了抵消高頻機UPS影響,作為一種推銷工頻機UPS商業手段,作一點誤導宣傳,尤其是有影響的廠家的宣傳比較奏效;其三是以往大部分用戶使用工頻機UPS習慣了性能也很好,而高頻機UPS產品沒用過,心里沒底,所以對上述宣傳容易接受。另外也有一些專家缺少高頻機UPS知識,聽到一些廠家的宣傳和用戶的風聞也就信以為真,所以在文章的字里行間自然而然就表露出來了既然專家也這樣說,對用戶的誤導水平也就更加大了

為什么節能的高頻機UPS產品"不可靠"呢?實際上不是高頻機UPS產品不可靠,而是某些不成熟的低可靠性高頻機UPS產品不可靠。

因為UPS可靠性是設計定型階段就確定了即該產品按哪個可靠性等級設計,產品的可靠性基本就是這個等級之內。比如設計階段對元器件質量等級如何選用:對同容量的IGBT有幾十元一只的幾百元一只的和上千元一只的等,這在價格上就分出可靠性等級了圖2示出了一種高冗余度UPS內部結構,從圖中可以看出,其冗余度是多方面

而且元器件可靠性等級也是選的一流的一般說沒有不出故障的電路,但在圖2中由于主要環節是1+1冗余,一個出了故障,另一個及時頂上,表示出對外無故障的運行。但像這樣的結構在市場上當然價格不菲,比起一般同等產品來就不容易推銷。所以一般制造商為了滯銷的目的不得不將價格降下來,顯而易見,可靠性的等級也隨之降下來了又嫌產品貴,又要求不出故障,實在難以兼顧。

由于制造高頻機UPS條件要比制造工頻機UPS條件苛刻一些,故有些既做工頻機UPS又做高頻機UPS廠家將不太成熟的可靠性等級不高的產品推向市場,自然會將高頻機UPS名譽搞壞。但只生產高頻機UPS廠家由于已將原有的工頻機UPS產品淘汰,如果不把可靠性做得很好就會面臨失去市場的危險,因此專做高頻機UPS廠家的產品無疑要可靠一些。

所以先進和節能是符合當前社會需要的產品,也是目前提高可靠性的一個途徑。因為損耗大就意味著產品內部的溫升高,根據阿雷紐斯定律,溫度每升高10C電子產品(包括電池)壽命就減半,就是說溫度如果依照10C規律升高,電子產品的壽命就會按照2n規律縮短。電子產品比方UPS內部的溫度升高除去氣體局部外,尚有變壓器耗電而發熱,

如果變壓器的效率是97%每100kWUPS容量就要消耗3kW功率,這就相當于3個1kW電爐子放在機器內,如圖3所示。如果沒有這3個1kW電爐子放在機器內就可使機內溫度降低很多,這不就是提高了可靠性嗎。比如某金融用戶接在UPS輸出端的100kW變壓器加電后鐵心外表溫度就達到90C位于其上面的電路被烘烤著能不出故障嗎!看來該變壓器的效率遠低于97%因此不節能就是導致不可靠的一個重要因素。那種"不要求節能,不怕花錢,只要可靠就行"說法是否值得商榷!

2.將工頻機UPS電源變壓器與濾波器混為一談

一些數據中心機房的建設中有些用戶有一種誤解:認為工頻機UPS輸出變壓器抗*。這種思想的進一步傳達就成為"變壓器可以抗*"此誤區內甚至一些系統的建設主管定了一條規矩:不論什么高頻機UPS還是工頻機UPS其后面一律要加隔離變壓器!于是"變壓器可以抗*"思潮無邊蔓延,也使得一些專家和系統設計者紛紛響應,一方面人云亦云,一方面付諸實踐。這樣一來就給用戶增加了很大負擔:由于莫須有的變壓器的加入,增加了投資,增加了占地面積,增加了地板承重量,增加了功耗,降低了可靠性。

3.認為N+X模塊化電源結構可靠性低

由于N+X模塊化電源結構供電的優點,很多地方都得到勝利的應用。比如熱插拔功能,可以在不停電的情況下增容、更換機器等。但隨之也出現了一種說法,其說法是模塊化系統不可靠,根據是一臺塔式機比如可以做成160kVA而用20kVA模塊就得8個,8套電路的組合就不如一套電路可靠:比如一套電路一年出一次故障,而8套電路一年就出8次故障,豈不是不可靠?而且還斷言一個8模塊的系統可靠性還不如一個模塊的可靠性高。

如果概念不清楚,乍聽起來覺得很有幾分道理。實際上這又是一個誤區,如果這些模塊串聯連接,無疑是一年就出8次故障。但N+X模塊化電源結構連接是有條件的首先是并聯連接,而且還有一個X冗余量。如果假設單個模塊的可靠性r=0.99故障率g=1-r=0.01這時單機7+1冗余系統的可靠性R8和故障率G8就是

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

故障率幾乎降低了一個數量級,怎么會比一個模塊低呢!可以說N+XN=1時)模塊化電源構成的系統在實際應用中,任何時候都高于單個模塊,只有當N=時,系統的可靠性Rr但當冗余度加大時,比方6+2冗余時:

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

其故障率:G8=1-R8=0.000,006

可見N+X模塊化結構的優越性。不過有一點需要注意的盡管N+X模塊化結構在實際的任何時候都高于單個模塊,也不是說并聯的越多越好,比方1+1可靠性最高,N+1情況下,隨著N增加,系統的可靠性是降低的比如對于一個400kVA供電容量的系統,再用電容量不超過350kVA時,用19個20kVA模塊構成的系統就不如用8個50kVA模塊的可靠性高。也就是說,N+1模塊化結構的可靠性,N值越小可靠性越高。

4.認為系統越復雜可靠性越高

數據中心建設中可靠性無疑是第一位的所以近年雙總線供電系統已被普遍采用,這也是一個保證可靠性的很好的方案。好方案只是相對而言,這種好是一定意義上的好,但也并不是十全十美。即有得必有失,如圖7所示就是兩種供電系統的比較例子,這里假設

一個100kVA負載,為了保證可靠性就采用了3臺60kVAUPS作2+1并聯。從圖7a可以看出,單電源系用供電時每臺UPS輸出是100kVA1/3即占每臺容量的50%多,而到雙總線供電時,如圖7b所示,每臺UPS輸出變成了100kVA1/6占每臺容量的缺乏28%依照圖8效率曲線不難看出,效率會降得很低。

因此雙總線供電帶來好處的同時也帶來了一些負面效應:

設備量成倍增加,增大了投資量和占地面積

輸入功率因數降低,增大了*和諧波損耗

效率降低,每一路總線給出的功率更遠遠小于額定值

所以是否采用雙總線方案要綜合考慮。一般說采用雙總線最好的場所是當可靠性與容量出現矛盾時:

例如一用戶負載容量為2500kVA已選定某產品400kVAUPS供電電源可靠性要求3個"9"如果仍設單機可靠性r=0.99最多只能7+1冗余并聯時,其可靠性是

圖8一般UPS效率曲線(上面是高頻機UPS下面是工頻機UPS

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

滿足了要求。但如果要求可靠性為5個"9"這是電信和金融普遍選用的規范,顯然上述結果就不夠了

但,當6+2時,其可靠性就是

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

可滿足要求,但容量卻只有2400kVA小于2500kVA容量不夠了由于單機并聯技術不超過8臺,故只好用2組7+1作雙總線連接。但此時若要再用大功率STS切換,可靠性就又不夠了因又多了一個串聯環節。所以,一般說在能滿足主要要求的前提下,系統越簡單越好。

5.認為UPS只要輸入功率因數為1就可以配11容量的發電機

以前工頻機UPS6脈沖輸入整流器時,發電機的容量至少為UPS容量的3倍,12脈沖輸入整流器時,發電機的容量至少為UPS容量的1.5倍,現在高頻機UPS出現后已將輸入功率因數提高到近似為1這種情況下有的就斷言可以配11容量的發電機,甚至為這種說法找到另一條根據:雙總線供電是整個容量一般不超過負載的90%因為為了平安起見每一路電源的容量都要控制在50%以下。乍一看似乎有些道理,其實卻忽略了另外的因素。首先考慮如果兩路電源中的其中一臺故障,另一臺應承擔起負載的全部功率,不論是故障還是非故障,往往有這種情況:單擊電源供電時,正常情況下比如整個UPS帶載量70%~80%但不少地方發現UPS又是轉旁路工作,為什么?這是因為在正常情況下機房內所有設備不一定都工作在最忙碌狀態,平均功率在UPS面板上顯示70%~80%但有時候機房內全部設備或大部分設備同時向電源索取最大功率,這個過程也許是數毫秒、數秒或幾分鐘,如果這時UPS沒有足夠的富裕量就會因過載而轉旁路。而旁路工作狀態被視為應急狀態,因由于電網電壓的動搖和*的隨機性有可能給負載帶來災難。如果這種狀況發生在發電機負載端,也可能導致發電機熄火,某民航航站樓就因此種故障導致了發電機停機。

對UPS來說。比方100kVA指該UPS可以向負載提供100kVA功率,這里并沒有考慮UPS自身的功耗至少5%電池的充電功率一般為10%~15%過載到125%可以維持10min等,這些功率都需要發電機提供。當然UPS輸入電壓的允許動搖范圍在這里可以不考慮。盡管如此,將上面這些因素考慮后,應當選擇發電機的功率為UPS1.5倍比較合適。

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