艾默生UPS電源1KVA代理商價格

時間：2018-07-19作者：北京金業(yè)順達科技有限公司瀏覽：52

艾默生UPS電源1KVA代理商價格

UPS電源放電時間的配置技巧

停電后UPS是依靠電池儲能供電給負載的，標準性UPS本身機內自帶電池,在停電后一般可繼續(xù)供電幾分鐘至幾十分鐘，而長效型UPS配有外置電池組,可以滿足用戶長時間停電時繼續(xù)供電的需要，一般長效型UPS滿載配置時間可達數(shù)小時以上。

一般長效型UPS備用時間主要受電池成本、安裝空間大小以及電池回充時間等因素的限制。一般在電力環(huán)境較差，停電較為頻繁的地區(qū)采用UPS與發(fā)電機配合供電的方式,見原理圖。當停電時,UPS先由電池供電一段時間,如停電時間較長,可以啟動備用發(fā)電機對UPS繼續(xù)供電，當市電恢復時再切換到市電供電。

電池供電時間計算

電池供電時間主要受負載大小、電池容量、環(huán)境溫度、電池放電截止電壓等因素影響。一般計算UPS電池供電時間,可以計算出電池放電電流,然后根據(jù)電池放電曲線查出其放電時間。電池放電電流可以按以下經(jīng)驗公式計算:

放電電流=UPS容量(VA)×功率因數(shù)/電池放電平均電壓×效率

如要計算實際負載放電時間,只需將UPS容量換為實際負載容量即可。

1 概述

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展以及企業(yè)對互聯(lián)網(wǎng)認識的不斷加深,數(shù)據(jù)中心建設和改造,近幾年如火如荼。但隨之而來的就是日益龐大的電費開銷,如圖1所示,數(shù)據(jù)中心在建設中的投資比例,其中電氣、電源、制冷等系統(tǒng)設施占了一半以上的投資,僅電氣方面投資就高達26%,高額的電能消耗使得整個數(shù)據(jù)中心運行成本居高不下,數(shù)據(jù)中心面臨“建得起卻用不起”的尷尬境地。

降低數(shù)據(jù)中心的運營成本和節(jié)能降耗成了各企業(yè)CIO關注的問題,節(jié)約能源可以從以下幾方面入手。首先是機房環(huán)境的節(jié)能,包括制冷環(huán)境、供電環(huán)境;其次是從IT硬件設備節(jié)能,減少IT設備的能耗;最后是IT設備內部各集成電路的節(jié)能,比如CPU的節(jié)能等。UPS處于交流供電環(huán)節(jié)的較重要一環(huán)，幾乎機房所有的IT設備必須由UPS供電，大型數(shù)據(jù)中心的UPS裝機總容量均已達到百萬伏安級，提高運行時的能效勢在必行。目前UPS的節(jié)能必須從方案、UPS、電池、配電等方面*進行。
        
2 按需擴容的柔性規(guī)劃

一般數(shù)據(jù)中心的建設都不是一步到位,會考慮今后未來幾年的需求,但是UPS一般都是一步到位,一次就安裝了幾套大功率的UPS并機，結果初期負載只有規(guī)劃容量的10%～20%，沒等承載所規(guī)劃的負載就進入了設備淘汰期，不僅造成投資的浪費，而且也無法使UPS運行在較高的效率點，造成電能的浪費。如何避免這種情況的發(fā)生，從UPS供電系統(tǒng)角度考慮,應該包括:

2.1 供電方案設計

目前UPS供電方案主要有分散供電、集中供電兩種。分散供電的特點是一臺UPS為一臺或多臺負載設備供電。分散供電的好處是分散風險,不會因為一臺UPS供電異常造成大面積停電;缺點是UPS分散布置,不便管理,而且布線不易規(guī)劃。另一種是采用集中供電方案,由一套大功率的UPS供電系統(tǒng)直接對機房的所有負載供電。集中供電的好處是便于規(guī)劃、管理方便、維護方便;缺點是如果UPS系統(tǒng)異常,容易引起大面積停電事故,此缺點可以通過采用各種并聯(lián)構架來避免。因此,以上兩種方案各有優(yōu)缺點,目前的數(shù)據(jù)中心一般都采用集中供電方案,也集中了供電的風險。由于UPS并機數(shù)量有限制,而且當UPS系統(tǒng)并機數(shù)量**過4臺時,其可靠性并不比單機供電系統(tǒng)高多少。當機房UPS裝機總容量**過一定限度時,建議將機房按幾期規(guī)劃分成幾個區(qū)域進行供電。規(guī)劃時可以參考:單機容量不宜**過400kVA,并機數(shù)量不宜**過3臺。

2.2 UPS在線并機擴容功能

機房UPS容量的規(guī)劃,可以根據(jù)不同時期的負載容量要求,采用逐步擴容的方案,使投資方案較經(jīng)濟,同時也能使UPS工作于較佳的效率點。目前中、大功率段的UPS均已經(jīng)具備冗余并機功能,不僅提高了系統(tǒng)的可靠性,同時也為機房擴容提供了條件。只要規(guī)劃時在UPS前后配電箱預留足量的空氣開關,并在機房規(guī)劃相應空間,即可實現(xiàn)UPS并機擴容功能。關鍵是并機的過程處理,多種品牌UPS并機時需要對UPS的設置進行修正,此時要求UPS必須工作在維修旁路狀態(tài),UPS由市電直接帶載,如果此時市電波動較大甚至停電,將造成系統(tǒng)的大面積癱瘓。所以并機擴容必須具備在線并機功能,即UPS并機擴容時,只需將新增UPS軟件修改至與原UPS系統(tǒng)一致后,在不關閉原有UPS系統(tǒng)的情況下,直接將新增UPS并入原有系統(tǒng)即可,擴容前后,UPS均工作于在線模式下,避免切換至旁路供電的高風險操作。

2.3采用模塊化UPS,實現(xiàn)逐步擴容

目前,模塊化UPS已經(jīng)開始在國內應用,模塊化UPS特點主要包括:可擴容、平均故障修復時間(MTTR)短、可經(jīng)濟實現(xiàn)“N+X”冗余并機。以臺達C系列UPS為例,每個模塊為20kVA,整個系統(tǒng)較大可擴容至160kVA,可以根據(jù)機房的實際容量需求,逐步擴容,只要在機房初期規(guī)劃好配電容量即可。同時,實現(xiàn)“N+X”冗余也比較劃算,以60kVA的容量要實現(xiàn)“N+1”冗余為例,傳統(tǒng)方案必須擴容一臺60kVAUPS,而采用模塊化UPS,則只需擴容一個20kVA的模塊即可,節(jié)省大筆資金的投入。

3 提高UPS自身能效,優(yōu)化負載效率曲線

目前UPS均為在線式雙變換構架,在其工作時整流器、逆變器均存在功率損耗。以一個容量為400kVA的UPS為例,每度電按0.95元計算,UPS效率每提高1%,一年節(jié)省的電費為400×0.8×0.01×24×365×0.95=26630.4元?？梢娞岣遀PS的工作效率,可以為數(shù)據(jù)中心節(jié)省一大筆電費,可見提高UPS效率是降低整個機房能耗的較直接方法。因此采購UPS,盡量采購效率較高的UPS。

   圖2 UPS效率與輸出功率關系曲線

     　圖3 ECO模式轉正常供電模式波形圖

當然UPS效率高不僅僅是滿載時效率高,同時也必須具備一個較高的效率曲線,特別是在“1+1”并機系統(tǒng)時,根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃,每臺UPS容量不得大于50%,如果此次效率僅為90%以下,就算滿載效率達到95%以上,也是沒有意義的,所以要求UPS必須采取措施優(yōu)化效率曲線,使UPS效率在較低負載時也能達到較高的效率。以臺達C系列20kVAUPS為例,其滿載功率為20kVA/18kW,如圖2所示,其負載在2kW以下時已經(jīng)**90%,從6kW到16kW就已經(jīng)能夠滿足95%的高效率。

除了提高UPS自身的效率之外,UPS上面的一些功能也可加以利用。比如像ECO經(jīng)濟運行模式,其原理是在較好的市電環(huán)境時,激活此功能,使UPS由靜態(tài)旁路直接供電,此時逆變器處于待機狀態(tài),正常工作,但不輸出能量,一旦市電異常,UPS立即切換到逆變器供電狀態(tài),切換時間一般在1ms以內,具體可參考圖3,由于此時的逆變器處于待機狀態(tài),所以自身損耗很小,此時UPS的整機效率可以達到97%以上,比正常模式減少3%以上的損耗。

使用ECO模式必須具備以下條件:

(1)靜態(tài)旁路必須采用兩組高可靠晶閘管,不得采用接觸器加晶閘管的組合,因為接觸器吸合時,接觸點會打火,一般工作數(shù)百次之后就不能正常工作了。而晶閘管則不存在此問題,同時可以縮短切換時間。

(2)建議使用在較好的電力環(huán)境下,比如一級供電單位等。

4 降低輸入電流諧波，提高功率因數(shù)

諧波產生的根本原因是由于電力線路呈現(xiàn)一定阻抗,等效為電阻、電感和電容構成的無源網(wǎng)絡,由于非線性負載產生的非正弦電流,造成電路中電流和電壓畸變,稱為諧波。諧波的危害包括:引起電氣組件附加損耗和發(fā)熱(如電容、變壓器、電機等);電氣組件溫升高、效率低、加速絕緣老化、降低使用壽命;*設備正常工作;無功功率增加,電力設備有功容量降低(如變壓器、電纜、配電設備);供電效率低;出現(xiàn)諧振,特別是柴油發(fā)電機發(fā)電時較嚴重;空開跳閘、熔絲熔斷、設備無故損壞。UPS對于電網(wǎng)而言是一個非線性負載,在工作的時候會產生大量的諧波。以配置6脈沖整流器的UPS為例,其輸入功率因數(shù)一般為0.75左右,諧波大于30%。降低UPS工作諧波的主要方法有:

(1)采用12脈沖整流器。其原理是在原有6脈沖整流器基礎上,在輸入側增加一個移相變壓器和6脈沖整流器。采用該技術方案后,可以將諧波降低至10%左右。優(yōu)點是較為簡單,諧波改善明顯;缺點是對功率因數(shù)改善有限,價格略高。

(2)采用無源濾波器。依據(jù)LC濾波電路原理,對UPS產生的諧波進行濾除,并對功率因數(shù)進行補償。優(yōu)點是技術簡單,成本較低;缺點是只能補償特點階次的諧波,同時受負載阻抗影響較大,無法適用于全功率段。

(3)采用有源濾波器。原理是利用可控的功率半導體器件向電網(wǎng)注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流,使電源的總諧波電流為零,達到實時補償諧波電流的目的。優(yōu)點是可以補償多個階次的諧波,且不受負載阻抗大小的影響;缺點是購置成本較高。

(4)采用高頻IGBT整流及PFC功率因數(shù)校正電路設計整流器。原理是采用高頻率PWM控制IGBT導通,對輸入電壓波形進行分割,使輸入電流波形盡量接近正弦波,并對輸入電壓和電流相位差進行補償。優(yōu)點是體積輕,價格便宜,效果好;缺點是技術結構復雜,不易維護,受功率器件影響,目前容量大小受到限制。

以上幾種技術,性能及投資對比如表1所示,可以根據(jù)實際需求選擇合適的方案。

5 電池管理及配電管理技術

UPS都配備了電池,用戶在電池組上的投資往往占整個UPS供電系統(tǒng)投資的很大比例,甚至**過UPS本身的投資,而電池的使用年限明顯**UPS主機。由于電池主要材料是重金屬鉛、硫酸和不易分解的塑料,都會對環(huán)境造成嚴重的污染。因此減少電池使用數(shù)量,延長電池循環(huán)使用壽命,不僅節(jié)省直接和間接的電池投資,而且還減少整個機房設備對環(huán)境的污染。所以UPS可以通過以下幾個技術實現(xiàn)電池的節(jié)能。

(1)并機共用電池組功能。共用電池組原理是通過特殊的整流器控制及故障隔離技術,使并機系統(tǒng)中的兩臺或多臺UPS的整流同步、母線均流,使系統(tǒng)中的各臺UPS母線直接并聯(lián),然后將滿足系統(tǒng)后備時間要求的電池并聯(lián)后接入并聯(lián)母線系統(tǒng)中,實現(xiàn)電池的共享,減少電池投資。以“1+1”為例,傳統(tǒng)的UPS方案,系統(tǒng)后備一小時,考慮其中一臺UPS故障時,UPS2的電池不能為UPS1使用,所以UPS1和UPS2必須各配置一套一小時的電池組,才能**系統(tǒng)在斷電后還能備用一小時。采用共用電池組方案后,因為UPS1故障后,系統(tǒng)中的電池仍能為UPS2提供能量,所以整個系統(tǒng)僅需配置1套1小時電池即可。不僅節(jié)省了電池直接投資,同時也節(jié)約機房在空間、承重及空調等方面的投資,也降低了對環(huán)境的污染。

(2)智能電池管理技術。影響電池壽命的因素有很多,主要包括溫度、充電、放電、循環(huán)次數(shù)等。如果能夠對上述幾個因素進行綜合處理,可以大大延長電池的使用壽命,延長電池更換周期,節(jié)約電池投資。UPS的智能電池管理技術主要包括:電池均浮充管理(均浮充控制)、充電溫度補償、智能放電終止電壓控制，除此之外還應具備電池定期自動檢測和電池漏液檢測功能。另外還可以選擇輸入電壓范圍較寬的UPS，減少電池放電次數(shù)。通過上述幾種技術,可大幅度延長電池壽命2～3年。

(3)智能UPS配電管理技術。原理是通過偵測UPS

電池電壓或者管理設備供電時間,實現(xiàn)對機房中不同等級負載的多次下電保護功能,減少電池投資、提高電池使用率。智能UPS配電管理技術主要有兩種方案:包括軟件實現(xiàn)方式及硬件實現(xiàn)方式。以臺達UPS為例,其軟件方式是在UPS監(jiān)控網(wǎng)絡中,在負載服務器安裝Delta Shut down Agent關機代理程序，當市電異常并滿足電池電壓或者定時條件時，關機代理會自動保存系統(tǒng)程序，然后關閉服務器。

硬件方式是UPS輸出配置一個智能配電屏,通過PLC偵測UPS電池電壓或定時要求,當滿足上述條件時,智能配電屏根據(jù)設定分時關斷某路輸出。目前此方案已經(jīng)在國內多條地鐵的UPS供電系統(tǒng)中應用。


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