机房UPS不间断电源设计(服务器机房)
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机房UPS不间断电源设计(服务器机房)
1、最新UPS选型理念
UPS的生产商习惯按其主电路结构的技术属性来对UPS进行分类,这种分类也已被广大用户接受,并以此来判定UPS的优劣。第一类为后备式,主要有APC的BK500,山特的TG500;第二类为在线互动式,主要有APC的SmartUPS;第三类为在线双变换式,主要有MGE和EXIDE的大机;第四类为在线电压补偿式,主要有APC秀康DP300系列UPS。
而具体描述UPS的技术性能指标有四大类:1)对电网的适应能力;2)满足负载要求的UPS常规输出指标;3)UPS的输出能力和可靠性;4)智能管理和通信功能。
那么在这四大类指标中,比较和选择UPS应重点关注哪些特性呢?以下是当前专家和行业大用户普遍认可的一些观点:
a.选择大功率UPS要慎重考虑UPS的输入功率因数和输入电流谐波(电力公害问题)。
双逆变在线式UPS,其AC/DC逆变器多为整流滤波电路,它的输入功因数低,一般只在
0.8左右,输入电流谐波大,达30%,加专门滤波措施后,也仅能降到10%。输入功率因数低,意味着输入无功功率大,输入谐波电流则干扰破坏电网,特别是三相大功率UPS这两项指标危害很大,形成所谓的电力公害,这会1)使由同一电网供电的变压器、电动机、电容器等产生附加谐波损耗、过热、加速老化;2)引起异步电动机转矩降低,振动加剧噪声增大;3)引起继电器和自动装置误动作,其次谐波对通讯线路、测量仪器产生辐射干扰,影响电能计量的精度等。所以,UPS的输入功率因数和输入谐波电流应被视为重要性能指标之一,应该把输入功率因数>
0.95,输入电流谐波<5%作为判定UPS性能指标是否合格的标准之一。
欧美发达国家早已立例,严格限制用电设备对电网的污染。我国有关部门亦正制订相关法规,施行日期亦不会遥远,因此用户在购买UPS不间断电源
时,若不考虑此因素,将会留下日后治理的诸多麻烦,造成经济上的重大损失,同时也会因为治理而产生系统效率降低,可靠性下降等副作用。作为UPS,相应有三类解决方案。
第一,对于带有整流滤波输入的传统双变换UPS,无论是采用相控或不控整流,从市电吸取能量的方式均不是连续的正弦波,而是以脉动的断续方式向电网吸取电流,使得这类UPS具有谐波电流,功率因数低、效率低,对电网造成较大的污染,若采用12脉冲整流及输入滤波器,虽然可以将输入功率因数改善到
0.95,谐波电流小于5%,但系统的总效率降低到90%左右,且成本增加,可靠性下降。
第二,输入整流器采用高频化整流技术,输入功率因数≈1,输入总谐波电流<5%,对电网无污染。但电路复杂,AC-AC总效率一般为92%左右。
第三,采用双逆变电压补偿在线式的UPS,其输入端是一个四象限高频逆变器,从市电吸取的电流是连续的正弦波,且与输入电压同相位,因此其输入功率因数≈1,输入谐波电流≤ 3%,对电网无污染。
AC-AC总效率高达96%。由上可见,目前只有采用双逆变电压补偿在线式UPS,才能在获得输入功率因数≈1,输入谐波电流<3%的同时,保持UPS系统AC-AC总效率达96%或以上。双逆变电压补偿在线式UPS为APC公司专利技术。APC Silcon 20K系列大型UPS,即属此类。
b.要考虑UPS的输出能力与可靠性。
输出功率因数、输出电流波峰系数、输出过载能力、输出不平衡负载的能力等指标,直接反映了UPS的输出能力,对这些指标的限制,说明了UPS输出能力的局限性和脆弱的一面,尽管在配置UPS容量时尽可以使负载满足UPS的要求,甚至留出很大的余量,但这些指标却直接反映了UPS的可靠性。过载能力强,允许输出电流波峰系数高的,对负载功率因数限制小的,在同样电网环境和负载条件运行,其可靠性必然高,这是毋容置疑的道理。
c.要考虑效率与可靠性
UPS的工作效率高时,意味着节省电能,这是绿色电源的标志之
一。但还应该注意到效率与可靠性是密切相关的,效率高意味着电路技术先进,元器件选用得好,意味着功器件功率损耗小,功率强度小,温度低,这必然会增强元器件乃至整机的寿命和可靠性。
根据***镇政府的实际情况和未来网络设备扩容的需要,我们建议为网络中心机房选配一台APC秀康SL20KW,它的延迟时间有2小时,充分保证网络中心机房设备的电源供给。
2、APC秀康SL20KW系列UPS的性能优势
秀康SL20KW系列UPS有绿色电源之称,DELTA逆变器技术把电压补偿原理成功地运用到UPS主电路中,使SilconUPS的指标在很多方面超过其它同类产品,就目前情况下,有的指标是其它方案的UPS无论如何也达不到的。
下面的八个指标体现了Silcon UPS的优越性:
1、输入功率因数等于1对于一般UPS而言,要提高输入功率因数,就必须加输入功率因数校正电路,成本很高。
但是,SilconUPS却轻易实现了输入功率因数为1,它借助于DELTA逆变器对输入电流进行调制,使UPS的输入端对电网来说相当一个纯线性电阻,输入电流和电压完全同相。在整个负载电流范围内,输入功率因数都很高,这是其它校正技术难以实现的。
输入功率因数高的好处有两点:
①减少了无功电流对电网的污染;
②使输入无功功率为零,可降低电网功率容量,可用
1.2(考虑效率和传输损耗)的电网容量和油机的功率容量向UPS配电,而一般功率因数低的UPS则需要
1.5倍的电网功率容量或
2.5-3倍的油机功率容量向UPS配电。同时还降低其它供电设备诸如开关、传输线、熔断器、变压器等的功率容量,降低设备投资成本。
2、对电网无高次谐波干扰
一般UPS的输入电压电流都有很大失真,输入端的可控整流电路可使电流谐波失真高达30%以上,既使增加外部滤波装置也仅能降至10%,而SilconUPS 的输入电流电压不仅同相,而且是纯正的正弦波,谐波电流可降至3%以下,这是其它UPS很难做到的。
3、整机AC-AC效率可达96%
一般UPS与Silcon UPS的效率比较如下:
输出功率<10KVA 10-100KVA >100KVA
一般UPS效率<86% <90% <92%
Silcon UPS效率>95% >96% >96%
Sicon UPS所以效率高,是因为逆变器最大只承担了负载功率的20%。
以10KVA-100KVA的一般双逆变器UPS而言,其效率大约为88%,即UPS 本身损耗12%,这12%中,又分为维持UPS运行的最低损耗(例如3%)和由于负载电流存在而附加的损耗(例如9%),而在Silcon UPS中可将由负载存在造成的9%的损耗降低至接近2%,这样总的损耗不过是5%。
效率高本身就意味着节省能源,降低能源成本,以100KVA的UPS为例,与一般双逆变器UPS相比,使用Silcon可把电能损耗降低7%,即7KW,如果常年连续运行,每年节约24(小时)x365(天)x7KW=61320KWH。
按1.2元/KWH计,每年节省76584人民币。
如果再加上20%的空调费用,每年可节约9万人民币。
Silcon的效率高,这是任何双逆变结构的UPS不可能达到的。
4、UPS主机功率器件的寿命长,可靠性高