电源系统改造设计方案

参 考

方 案

伊顿集团 上海分公司

2009年5月

一、负载基本情况及需求

机房原采用一台爱克赛9390-60KV A 和一台爱克赛9390-120KV UPS 分别对不同区域的负载供电，由于120K UPS 的预计负载量将会增加，达到或超过单机容量的60%，伴随着负载量的增加，系统的可靠性也随着降低，需要采取必要的措施来提高供电系统的安全性和可靠性。

二、解决方案介绍

根据以上供电及负载情况，并根据UPS 的特点，对UPS 系统作如下解决方案建议。

将原先的9390-120单机系统，改造成由两台9390-120组成高可靠性并机冗余系统，在原来的单机基础上增加一台相同型号、相同容量的美国伊顿爱克赛9390-120KV A 不间断电源，作双机并联冗余集中供电系统，将原来120K 单机系统的全部负载和将要增加的负载，全部纳入该供电系统。

考虑到新增电池组的安装场地和升级为冗余系统后的系统可靠性大幅提高，建议只增加5组电池，将原120K 单机配置的9组电池中匀出两组给新增UPS ，使得改造后的系统每台不间断电源各配置7组电池组，系统后备延时达到7小时以上，单机故障完全退出系统时，剩下的单机还可以单独支撑负载3.5小时。如果希望在最极端的情况下，单机工作可以支持7个小时以上的后备时间，我们可以在改造中，增加一个电池母联开关，如下系统图中的红色部分。

借助原系统建设初期的扩容设计，这次的扩容工程变得相当便捷，其中的输入

光大新闸路 UPS 电源系统改造

输出配电、开关等无需额外改造。

1+1并机冗余系统如下：

上图中，红色部分为电池组母联开关示意，母联的详细结构如后介绍；蓝色部分为新增的并UPS及电池组。

市电分别接入UPS1和UPS2的主电源和旁路电源，正常工作时，市电经过整流变成稳定的直流电，共给UPS逆变器再变为纯正的无污染交流带负载，同时直流为电池组充电，时刻保持电池电力饱满；两台UPS并联输出，由于系统负载容量不大于120KV A，因此系统自动成为1+1冗余供电方式，两台UPS 平均分配后端负载，当中允许有一台UPS故障，系统不会因为单机故障而转到

不安全的旁路去带载，只有当2台机器全部故障时，系统才会自动不间断地转旁路工作，此时的负载由市电供电。故障消除后系统将不间断地恢复到UPS 逆变器供电。上述UPS供电方式是目前为止最为可靠的供电方式，广泛应用于通讯、金融、高要求制造业等等用户。

系统由输入输出配电、UPS主机及配套电池组成，要求用户端准备输入总开关一个，UPS输入开关4个，UPS输出总开关一个，外置维修旁路开关一个。为实现UPS的高可靠及高可用性，UPS的整流输入和旁路输入分别设置开关，使得UPS各部分完全独立运行，消除各功能模块间的相互影响；配电系统建议设置外置维修旁路开关一个，在有需要时，该维修旁路开关可以使得UPS完全脱离出供电系统，甚至可以在移除UPS主机时，能够保障负载还能够得到市电供给。

鉴于负载量等情况，为每台UPS各配置7组40节12V100Ah蓄电池，单机后备时间保证3.5小时，冗余并机工作达到7小时以上的后备延时。当系统中一台UPS因故障退出供电系统时，上述电池系统能够为负载提供3.5小时的后备延时，若要使得供电系统在任何状态下都保持7小时的后备时间，可以通过以下方案实现：

上图中，K1、K3是带48V欠压脱扣的直流开关，在UPS主机关机或EPO 等功能启动时，负责将电池组从UPS系统中脱离（断开）；KM为两组电池的母联开关，为了更加安全，该开关建议加锁；K2、K4为电池组操作开关。

电池安装建议如下：

注：由于安装场地的限制，新增电池采用两个开放式电池架安装，架子外形2600mmX950mm；每个架子5层，层高400mm，每层安装两列、每列安装12至14节电池；每组电池40节分三

列安装；每三层可以安装两组电池；两个电池架共安装5组新增电池，另从原120K 主机匀两个电池柜的两组电池，共7组给新增120K UPS作为后备电池，改造后每台120K机器各有7组电池。

电池架示意图如下：

系统配置（不包含电池切换）

承重要求及安装提示：

主机：480公斤/柜，静载荷640公斤/平方米

注：根据机房建筑承重能力，采用加固或增加散力架等方式合理处理；设备上方不得有空调管线经过，防止滴水造成电气设备故障；消防喷淋应采用气体等电气灭火装置，不宜使用喷水装置。

系统特点：

1、采用1+1冗余结构，提高了系统可靠性及可用性；

2、主机采用IGBT整流的PW9390绿色电源，输入对电网无污染；

我国依据性能不同，将UPS划分为3类，就像服装一样有一级品和二级品。最好的UPS是采用IGBT整流器的UPS，它的输入电压范围要在±25%以上，输入功

率因数要在0.95以上，输入电流谐波总失真度小于5%。爱克赛的所有在线式UPS 都归属于最佳的一级品行列。

3、主机在线能效高达94%，半载在线效率93%，热耗低，三年节省的电费支出可以再购买一套相同规格的UPS；

以100kW的负载为例，和12脉冲整流的UPS相比效率高6%以上

效率差异每小时每天每年

6kW 6度144度52560度

每度电（商业）为1元每年节省约52560元

UPS寿命为10年10年节省约525600元

空调制冷节省10年10年节省约260000元

10年共节省电费约78万元

当今的计算机和服务器与10年前有很大不同，功率密度极高的刀片式服务器已经非常流行，服务器普遍采用双电源供电。而UPS供电系统也普遍采用1+1冗余并联，因此，UPS单机所带的负载都非常低。这样一来，大家所看到的UPS满载效率对用户而言是没有实际意义的，因为现实中没有人会将UPS用到满载，能用到50%