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机房供电系统UPS电源整体解决方案

浏览量:           作者来源:www.sagtarups.net        发布时间:2021-06-07 14:03
导读:...

1.UPS简介

UPS( Uninterruptible Power Supply),即不间断电源,是一种含有储能装置,以整流器、逆变器为主要组成部分的稳压稳频的交流电源。主要利用电池等储能装置在停电时给计算机/服务器、存储设备、网络设备等计算机、通信网络系统或工业控制系统、需要持续运转的工业设备等提供不间断的电力供应。

从市场需求来说,由单一UPS向整体解决方案转型已迫在眉睫,既不再单纯依靠UPS,而是为客户提供包括制冷、机柜、布线、PDU、软件管理等一体化的解决方案。

UPS电源系统主要分两大部分,主机和储能电池或发电机。

额定输出功率的大小取决于主机部分,并与负载属哪种性质有关,因为UPS电源对不同性能的负载驱动能力不同,通常负载功率应满足UPS电源70%的额定功率。

当负载功率确定后,储能电池容量主要取决其后备时间的长短,这个时间因各企业情况不同而不同,主要由备用电源的接入时间来定,通常在几分钟或几个小时不等。

2.UPS的分类

UPS均指静止式UPS,按其工作方式分类可分为后备式、在线互动式及在线式三大类。

2.1后备式UPS

在市电正常时直接由市电向负载供电,当市电超出其工作范围或停电时,通过转换开关转为电池逆变供电。其特点是:结构简单,体积小,成本低,但输入电压范围窄,输出电压稳定精度差,有切换时间,且输出波形一般为方波。

2.2在线互动式UPS

在市电正常时直接由市电向负载供电,当市电偏低或偏高时,通过UPS内部稳压线路稳压后输出,当市电异常或停电时,通过转换开关转为电池逆变供电。其特点是:有较宽的输入电压范围,噪音低,体积小等特点,但同样存在切换时间。

2.3在线式UPS

在市电正常时,由市电进行整流提供直流电压给逆变器工作,由逆变器向负载提供交流电,在市电异常时,逆变器由电池提供能量,逆变器始终处于工作状态,保证无间断输出。其特点是,有极宽的输入电压范围,无切换时间且输出电压稳定精度高,特别适合对电源要求较高的场合,但是成本较高。功率大于3KVA的UPS都是在线式UPS。

3.如何选择UPS

根据设备的情况、用电环境以及想达到的电源保护目的,可以选择适合的UPS;例如对内置开关电源的小功率设备一般可选用后备式UPS,在用电环境较恶劣的地方应选用在线互动式或在线式UPS,而对不允许有间断时间或时刻要求正弦波交流电的设备,就只能选用在线式UPS。

给设备配UPS时应以UPS的实际输出功率为匹配的依据,有些经销商有意或无意会混淆(VA)与(W)的区别,这点要提请用户注意。

用户首先需要将要挂接到UPS上的设备的各个功率要求加起来,再去购买可以处理这么大负荷的UPS。先从要挂接的每种设备背面了解电流额定值,并将它与电压(通常为120/220V)相乘;然后,将所有设备的值加起来,再去选择一个处理能力比该负荷高出20%的UPS。

4.UPS的备用时间

现在的UPS一般都用全密封的免维护铅酸蓄电池作为储能装置,电池容量的大小由"安时数(AH)"这个指标反映,其含义是按规定的电流进行放电的时间。相同电压的电池,安时数大的容量大;相同安时数的电池,电压高的容量大,通常以电压和安时数共同表示电池的容量,如12V/7AH、12V/24AH、12V/65AH、12V/100AH。

后备式UPS一般内置4AH或7AH的电池,其备用时间是固定的;在线式与在线互动式UPS有内置7AH电池的标准机型,也有外配大容量电池的长效机型,用户可以根据需要实现的备用时间而确定配备多大容量的电池。

蓄电池是UPS的重要组成部分,占有很大的价值比重,并且其质量的好坏直接关系到UPS的正常使用,所以应慎重选择有质量保证的正牌蓄电池。

5.如何延长UPS的供电时间

延长不间断电源系统的供电时间有两种方法:

5.1外接大容量电池组

可根据所需供电时间外接相应容量的电池组,但须注意此种方法会造成电池组充电时间的相对增加,另外也会增加占地面积与维护成本,故需认真评估。

5.2选购容量较大的不间断电源系统

此方法不仅可减少维护成本,若遇到负载设备扩充,较大容量的不断电系统仍可立即运作。

6.UPS的配备方式

如果需要配UPS的设备较多,您可以采用"集中式"或"分散式"两种配备方式;所谓"集中式",就是用一台较大功率的UPS负载所有设备,如果设备之间距离较远,还需要单独铺设电线,大型数据中心、控制中心常采用这种方式,虽然便于管理,但成本较高。

"分散式"配备方式是现在比较流行的一种配备方式,就是根据设备的需要分别配备适合的UPS,譬如对一个局域网的电源保护,可以采取给服务器配备在线式UPS,各个节点分别配备后备式UPS的方案,这样配备的成本较低并且可靠性高。

这两种供电方式的优缺点如下:

集中供电方式

便于管理

布线要求高

可靠性低

成本高

分散供电方式

不便管理

布线要求低

可靠性高

成本低

7.UPS与柴油发电机

在大功率的UPS系统中,长的后备时间要求所需的电池配置往往是占地大、投资高的方案,因此经常考虑采用柴油发电机加UPS的方案;即使有双路市电引入的场合,后备柴油机仍可作为最终的后备手段,而且与大容量后备电池组相比性价比更高。

生物样本库建设配备发电机应遵循以下原则:

1)单相(220VAC)发电机对应单相输入 UPS。发电机的额定输出≥UPS的功率。

2)三相(380VAC)发电机对应三相输入 UPS。发电机的额定输出≥UPS的功率。

3)10KW正好是供电部门规定有单相和三相转折的一个功率点,选择发电机应注意考虑。

4)发电机的选择与配电系统密切相关,发电机的接入应注意单相或三相的切换开关选择。

5)目前大型网点选择三相柴油发电机既要带UPS,又要带空调时,UPS最好选择三进单出的,空调也要选择三相输入的柜机,这样才能保持发电机负载的三相平衡,使发电机的效率发挥最大的作用。选择单相UPS时要看其额定功率是否会造成三相柴油发电机某一相过载。

6)市电停电后,要注意关掉一些可用可不用的负载,以减轻发电机的负载,特别是发电机功率比较小时尤为重要。

发电机与UPS的匹配,与低压配电工程的接入是一个系统工程。这涉及到行政部门的设备采购,科技部门电子设备(UPS)的采购,网点装修时低压配电系统的设计、安装等等,因此部门间要相互配合,互相支持,这样才不至于造成工作脱节。同时还要有一定的前瞻性。生物样本库装修设计时,就要考虑好发电机的选型、功率大小、安装等问题。同时选择与之相匹配的UPS,发电机使用率不高,属耐用品,因此选择的余量要大一些,保证它在5—8年内还有能继续使用的可能。

以下是单相发电机和三相发电机的结构示意图:

参考方案一:

根据生物样本库的负载情况配备两至三台5KVA UPS,每台UPS负责不同的负载,每台UPS配备一台匹配的发电机为其供电。这样做的优点是维护方便,成本较低,由于采用多台UPS,故障的风险得以分摊。不足的地方是这方案占用地方多(每套UPS需腾出一块安装空间),线路安装相对复杂,配电柜的设计较复杂,要正确分配每路UPS的功率等。

参考方案二:

根据生物样本库的负载情况配备一台10至15K的UPS,再为UPS配备一台三相的20K发电机,停电时由发电机为UPS供电,保证其正常工作。这样做的优点是一套设备就可以满足整个样本库的供电需求,占用空间较少,不用考虑每相功率分配问题(因为UPS为三进单出,所有负载都是使用同一路输出的220V),并且配电柜的设计也相对简单。缺点是相对于多台UPS方案而言故障比较集中,万一供电系统有问题则整个样本库的设备都受到影响,而且成本相对较高等。

无论采用以上哪种方案,在配电柜设计是均需注意以下事项:

1)市电的零线和UPS的零线一定要独立分开,不可接在一起,

2)输入空开要选用额定功率的1.5倍以上容量,否则会造成供电瞬间跳闸,

附发电机参考表格:


 

5K(单相)

8K(单相)

10K(单相三相)

15K(三相)

20-30K(三相机组)

本田

√(三相)

   

罗宾

 

√(约29000)

√(单相和三相)(约33000)

   

伊特伦

     

√(约40000)



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