談銀行數(shù)據(jù)中心UPS供配電系統(tǒng)建設(shè)
UPS作為電子設(shè)備最為常用的供電安全保障設(shè)備,如何選擇恰當?shù)墓╇姺桨笜?gòu)架是確保數(shù)據(jù)中心供電安全等級的最重要環(huán)節(jié),如果構(gòu)架上存在缺陷,很難可以在后期的運維服務中加以優(yōu)化改善。
一 UPS系統(tǒng)的構(gòu)架
UPS作為電子設(shè)備最為常用的供電安全保障設(shè)備,如何選擇恰當?shù)墓╇姺桨笜?gòu)架是確保數(shù)據(jù)中心供電安全等級的最重要環(huán)節(jié),如果構(gòu)架上存在缺陷,很難可以在后期的運維服務中加以優(yōu)化改善,筆者就自身對各種供電機構(gòu)的理解與大家做一下分享
1單機系統(tǒng)架構(gòu)
如圖1所示,該構(gòu)架方案,適合在運行當中可以有計劃中斷或停止運行的負載設(shè)備供電,系統(tǒng)應配置內(nèi)置或者外置手動維修旁路開關(guān),以盡可能的提高負載可用性
單機系統(tǒng)是當前應用最多的解決方案,負載獨立地由一臺UPS提供動力保護,不停電維護是通過人為強制由逆變器切換至靜態(tài)旁路供電,然后再閉合手動維修旁路開關(guān),此時負載是由市電直接供給
2并機系統(tǒng)構(gòu)架
該構(gòu)架方案,也通常被稱為N+X構(gòu)架,如圖2所示
在使用N+1并機系統(tǒng)時,可以允許1臺UPS主機進行主動維護而不影響負載運行,相比單機系統(tǒng)的應用方案有很大的優(yōu)越性。適合應用在不能停電的重要單電源負載供電系統(tǒng)中
32N系統(tǒng)構(gòu)架
圖3給出了2N結(jié)構(gòu)型UPS供電系統(tǒng)電原理圖,這也是銀行系統(tǒng)普遍采用的宮殿結(jié)構(gòu)。
2N供電系統(tǒng)是在負載雙電源技術(shù)普及的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的一種電源供電構(gòu)架,也被稱為雙母線供電方案,系統(tǒng)中的兩路UPS系統(tǒng)采用完全獨立的供配電單元組成,每套系統(tǒng)均能滿足全部負載的用電需要,兩個系統(tǒng)同時工作,互為備用
在實際應用案例中,如存在部分終端設(shè)備不具有雙電源構(gòu)架的,可以考慮在其前端加入STS設(shè)備加以優(yōu)化
。圖4所示的2N結(jié)構(gòu)配電系統(tǒng)電原理結(jié)構(gòu)圖就可解決問題了。
《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,A級數(shù)據(jù)中心應滿足容錯要求,可采用2N系統(tǒng),也可采用其他避免單點故障的系統(tǒng)配置,主要有2N
二 斷路器開關(guān)的選擇
斷路器開關(guān)的主要作用是,當配電系統(tǒng)中有某個點產(chǎn)生故障時,可以被位于該故障點的上一級斷路器消除,并且只由其消除
1UPS系統(tǒng)的配電構(gòu)架
當前市場上的主流UPS,從輸入方式來看,可以分為單輸入和雙輸入兩種,其中采用單輸入的UPS一般集中在小功率段上;圖5示出了一般中大功率UPS電路原理結(jié)構(gòu)圖
相對于大功率UPS而言,因其后端負載量大,重要性高,影響面廣等原因,一般都會標配雙電源輸入的構(gòu)架,其主要目的是規(guī)避UPS在整流、逆變器等電路出現(xiàn)異常損壞時,可能會引發(fā)的“UPS上級輸入配電”開關(guān)跳脫風險,如圖5中的兩個紅色電流線路,如共用一個UPS輸入斷路器保護,負載則可能會存在較大的斷電風險
因此在UPS系統(tǒng)建設(shè)時,對UPS采取雙電源輸入的方式進行安裝是非常關(guān)鍵的,萬不可為了降低建設(shè)成本,縮減開關(guān)配置
2斷路器開關(guān)的選擇
2.2.1斷路器的常見參數(shù)名稱
斷路器是配電系統(tǒng)中主要的保護電器之一,也是功能最完善的保護電器,其主要作用是作為短路、過載
低壓斷路器電流特性的參數(shù)很多,容易混淆不清。在設(shè)計文件中,常常在標明斷路器的電流值時,不說明電流值的意義,這給我們在進行產(chǎn)品采購和使用時帶來了一些困擾,因此如需要完整準確的選擇斷路器,我們必須清楚地掌握斷路器各個電流參數(shù)含義
標明過電流脫扣器的電流有以下幾個參數(shù):——脫扣器額定電流In,指脫扣器能長期通過的最大電流
——長延時過載脫扣器動作電流整定值Ir或Irth,固定式脫扣器其1r=In,可調(diào)式脫扣器其Ir為脫扣器額定電流1n的倍數(shù),如1r=0.4~1×1n
——短延時電磁脫扣器動作電流整定值Im,為過載脫扣器動作電流整定值Ir的倍數(shù),倍數(shù)固定或可調(diào),如Im=2~10×Ir
。——瞬時電磁脫扣器動作電流額定值Im',為脫扣器額定電流In的倍數(shù),倍數(shù)固定或者可調(diào),如Im'=1.5~11×In。
——額定短路分斷能力Icn,常采用Icu
、Ics表示,具體以產(chǎn)品標識為準。——額定極限短路分斷能力Icu,是斷路器在規(guī)定的試驗電壓和其他規(guī)定條件下的極限短路分斷電流值,它可以用預期短路電流表示。
——額定運行短路分斷能力Ics,是斷路器在規(guī)定的試驗電壓和其他規(guī)定條件下的一種比極限短路分斷電流小的分斷電流值,Ics是Icu的一個百分數(shù)
。對于額定短路分段能力大于1500A的小型斷路器,國標《家用及類似場所用斷路器》GB10963(等效IECB98)規(guī)定應進行額定極限短路分斷能力Icu和額定運行短路分斷能力Ics實驗。當Icu≤6000A時,Icu=Ics,故只需做Ics試驗,所以標明短路分斷能力為4500A
、6000A的小型斷路器,其Icu=Ics=Icn,故一般只提及額定短路分斷能力Icn值。——額定短時耐受電流Icw,是指斷路器在規(guī)定的試驗條件下短時間承受的電流值,
3開關(guān)的選擇原則
在選配開關(guān)時除了基本的額定電壓之類的基本參數(shù)需要考量外,還需要遵循:斷路器的整定閥值Ir上線>Ir下線,Im上線>Im下線兩個基本原則。
如圖6所示電路需要實現(xiàn)選擇性保護的設(shè)計注意事項,否則就會出現(xiàn)越級跳閘故障:
IrD:熱整定;IrmD:磁整定;IcuD:極限分斷能力;如果IcuD2≤IrmDl僅D2開關(guān)斷開
。三 電池監(jiān)控系統(tǒng)的使用注意事項
蓄電池是UPS電源系統(tǒng)中最為重要后備能源,因此重要性就不用筆者去贅述了。近年來各種電池監(jiān)測系統(tǒng)也是百花齊放,這些系統(tǒng)能夠幫助運維人員,實時監(jiān)測每節(jié)蓄電池電在放電和充電狀態(tài)下的電流和端電壓變化,檢測每節(jié)蓄電池的內(nèi)阻性能,其中電池內(nèi)阻是目前業(yè)內(nèi)用來判定電池性能是否存在老化的一個重要指標
。這些系統(tǒng)的主要工作原理基本上都是雷同的,通過控制系統(tǒng)使用交
、直流方法讓蓄電池向一個特定的負載放電,然后利用歐姆定律計算出相應電池的內(nèi)阻參數(shù),所以每一次在計算電池內(nèi)阻時,監(jiān)控系統(tǒng)均會對蓄電池進行一次放電。結(jié)束語
筆者在實際應用過程中發(fā)現(xiàn),在長期使用電池內(nèi)阻監(jiān)測系統(tǒng)時,UPS蓄電池組呈現(xiàn)電池內(nèi)阻均一性差異的概率會相對變高,這種情況在部分使用間歇式充電技術(shù)的UPS設(shè)備上表現(xiàn)會更加顯著,筆者認為這應該與監(jiān)控系統(tǒng)頻繁對蓄電池進行放電檢測有關(guān),所以在使用電池監(jiān)測系統(tǒng)時,最好請廠商將UPS的充電調(diào)整為浮充模式
,另外在每年至少需要安排對蓄電池進行1~2次的均充維護,以保障蓄電池系統(tǒng)的均一性趨于良好。
蘇ICP備2022020863號
0510-68186618
地 址:無錫市梁溪區(qū)人民西路98號12樓
