開關電源淺談通信機房UPS供電系統(tǒng)配置方案
不連續(xù)電源(UPS)在通訊范疇應用十分廣泛。在通訊機房中裝置UPS(不連續(xù)電源)供電體系越來越遍及。一個規(guī)劃杰出的UPS供電體系能給負載供給優(yōu)質電源。如何樹立一個合理的、安全的UPS供電體系成為大家重視的問題。筆者從UPS供電體系裝備各方面進行論說,以供同行參閱。
1 對UPS前級供電體系的要求
UPS能夠向負載供給穩(wěn)壓精度高、穩(wěn)頻、波形失真度小的高質量電源,并且在與靜態(tài)旁路切換時能夠做到供電無連續(xù)。但要做到這點,它的前級供電質量不容忽視。咱們在規(guī)劃通訊機房前級供電體系時,應考慮以下幾個方面:
(1)前級供電體系電源質量不宜太差,電壓及頻率應穩(wěn)定在正常規(guī)模。一般地講,大容量UPS主機輸入電壓規(guī)模應為380V±15%。電壓過低,將使UPS備用電池頻頻放電,最終因長時刻處于欠壓充電狀況而大大縮短它的運用壽命;相反,電壓過高,則易引起逆變器損壞。關于旁路輸入,其電壓和頻率波動也有必定的規(guī)模,一般為額外電壓±10%,額外頻率±15%。假如前級電源改變規(guī)模過大,就會導致逆變器和旁路電源之間的切換被禁止或有連續(xù)。因此,假如通訊機’房的前級電網(wǎng)在電壓規(guī)模上達不到要求,應在UPS前級裝備適宜的抗干擾交流穩(wěn)壓電源,但不宜選用電子管型交流穩(wěn)壓器或磁飽滿穩(wěn)壓器,因為這兩類穩(wěn)壓器在開機時可產(chǎn)生瞬時高壓,輸出波形失真度也較大,易構成UPS毛病。
(2)前級供電體系中不該當帶有頻頻啟動負載,比方常常運用的電梯,頻頻打開的空調等。原因是在這些負載開、關機時會呈現(xiàn)瞬間高低壓,使供電線路上電壓波形失真度過大,構成UPS市電旁路供電與逆變器供電變換操控電路誤動作,進而引起同步操控電路毛病。所以在條件許可下,宜將UPS電源盡可置于電網(wǎng)輸入的前端。
(3)前級供電體系中的交流發(fā)電機組容量應恰當擴展。大多數(shù)通訊機房都備有發(fā)電機組,以處理較長時刻停電難以供電問題。但在裝備發(fā)電機組時,其容量應考慮不少于UPS電源額外輸出功率的1.5~2倍,以確保發(fā)電機輸出電壓、頻率正常,并改進其波形失真度。
2 UPS容量的斷定
依據(jù)負載容量及性質,挑選恰當?shù)腢PS,既可確保UPS的供電質量,下降毛病率,又可節(jié)約出資,進步經(jīng)濟效益。一般來說,UPS容量的斷定主要是要滿意當時負載的需求,一起,也要考慮幾個要素:
(1)負載性質對UPS輸出功率的影響。當時大部分UPS生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品說明書中所給的輸出功率都是指負載功率因數(shù)為-0.8(滯后)時的值,而UPS電源實踐可帶的負載量是與負載功率因數(shù)密切相關的。當負載為純電阻性或電理性時,逆變器在額外功率下其有功功率將有所下降。所以在考慮UPS容量時,對不同的負載功率因數(shù)要進行功率折算。一般可作這樣的預算:假定負載功率因數(shù)為-0.8(滯后)時UPS額外功率為1kVA,則當功率因數(shù)為-0.9和-1.0時,輸出功率別離約為0.9~0.92kVA和0.74~0.77 kVA。關于計算機類負載,只需負載的峰值系數(shù)在UPS答應的規(guī)模內,UPS基本上能夠輸出額外功率,關于電理性負載,則需酌情加大UPS容量。
(2)UPS容量較負載不宜過大,以免使其過度輕載運轉。過度輕載運轉雖有利于下降逆變器的損壞概率,但可能構成市電停電時,電池放電電流過小而放電時刻偏長,在電池保護裝置毛病時,電池組被深度放電,而遭永久性損壞。
(3)UPS容量不宜過小,以免使其長時刻處于重載運轉狀況。這樣雖可節(jié)約一部分出資,但因為逆變器處于重載運轉,其輸出波形將發(fā)作畸變,輸出電壓幅值顫動過大。這樣既不能為負載供給優(yōu)質電源,還極易構成UPS逆變器的損壞,所以,即便從經(jīng)濟視點講也是因小失大。依據(jù)現(xiàn)在一些UPS廠家推薦,UPS負載量不宜長時刻超越其額外容量的80%。
(4)關于通訊機房面積較大,負載不斷分期擴容的狀況,在首期裝備UPS容量時,應恰當考慮中遠期發(fā)展趨勢,并在選型中挑選可并機或多機運轉的機型,以使中遠期負載容量增大時,經(jīng)過UPS并機擴展其輸出容量。相應地,裝備UPS輸入輸出配電屏時,應預留多臺UPS的輸入開關和中遠期的負荷分路開關,以便于今后擴容。
3 正確裝備UPS后備電池
為確保電網(wǎng)停電時,也能利用UPS電源持續(xù)向計算機供給高質量供電,后備電池的裝備尤為重要。當負載不答應被中供電時,通訊機房內UPS電池后備時刻應大于從市電中止到恢復的時刻或到發(fā)電機組正常供電所需時刻(前級供電體系配有發(fā)電機組)。若此段時刻較長,則應裝備外接的長延時的電池組,但此刻應承認UPS內部整流器有才能對外接大容量電池組進行充電,否則應裝備外接充電器。電池容量挑選應遵從以下準則:即電池有必要在后備時刻內供電給逆變器,且在額外負載下,電池組電壓不該下降到逆變器所答應的最低電壓以下。在安置機房設備排列時,應盡量使電池組接近UPS主機,縮短兩者連線長度,增大連線截面積,以下降連線自感量和線路壓降。電池組可裝置在電池柜內,也可裝置在打開的電池架中,前者漂亮、整潔,但對樓板承重要求較高,后者可分散承重,且散熱性好,但占地面積多,易積塵,給保護帶來不方便。
4 經(jīng)過冗余辦法增加供電可靠性
為了進步UPS供電的可靠性,可選用多種UPS冗余銜接辦法。各種辦法都有優(yōu)缺陷,考慮計劃時要依據(jù)實踐負載狀況,挑選適宜的形式。冗余銜接辦法大致有以下三種:
(1)雙機主從式熱備份。將作為從機的UPSl輸出接到另一臺作為主機的UPS2的旁路輸入,正常運轉時由UPS2供電,UPSl處于備份。當UPS2毛病時,負載切換至UPS2旁路,由UPSl承當負載供給使命。此體系結構及操控簡單,但存在以下缺陷:主機長時刻作業(yè),而從機處于長時刻待機狀況,兩機的元件老化程度不均勻;在從機供電的狀況下,主機靜態(tài)旁路毛病時將導致體系供電失利;體系負載不能超越單機容量且今后無法擴容。
(2)功率均分并聯(lián)備份。該體系將兩臺或多臺UPS逆變單元并聯(lián)運轉,正常時兩臺(或多臺)逆變器一起向負載均分供電。當其間一臺毛病時,該UPS從體系中脫離,用戶所需負載電流,由剩下逆變器按新的比例從頭分配供電。此種辦法現(xiàn)在有兩種結構,一種是UPS經(jīng)過外加并機柜辦法并聯(lián),并機柜供給同步及多機均流操控,一起供給并聯(lián)體系的總靜態(tài)旁路;另一種是在每臺UPS內裝置一套邏輯操控板,操控各臺機器的同步及均流輸出。此計劃的長處是易于擴容(選用并機柜辦法時應將并機柜按終期考慮),經(jīng)過冗余備份進步供電可靠性,但也存在缺陷:(a)選用并機柜辦法的,并機柜成為體系的公共瓶頸點,一旦它內部失控或毛病,會導致整個體系供電失利。(b)因為各臺UPS輸出量參數(shù)難以堅持完全一致,導致各UPS在向負載供電一起,還在UPS內部的逆變器間構成環(huán)流。當環(huán)流過大,將直接危及逆變器安全。此外,假如各UPS向負載供電的電流差異過大,將使逆變器的功率擴展元件老化速度失衡,也會引發(fā)毛病。一般來說,供電體系中并機數(shù)量越多,UPS電源體系發(fā)作毛病的概率也越大。
(3)并聯(lián)熱備份。該體系將兩臺UPS的電池組輸入、整流器輸出及逆變器輸出并聯(lián),共用旁路。正常時兩臺整流器一起向兩逆變器供電,并向兩組電池充電,經(jīng)過逆變器輸出靜態(tài)開關挑選其間一臺逆變器向負載電,兩臺整流器和逆變器別離互為備用。只要當兩臺逆變器一起毛病時,體系將負載切至一起靜態(tài)旁路,由市電持續(xù)向負載供電。該計劃沒有瓶頸毛病點,任何一臺UPS部分或全體毛病,體系仍能持續(xù)向負載供電,因為真實輸出只要一臺逆變器,故也不存在逆變器間的環(huán)流,但因為此形式相似單機運轉形式,帶載才能相對差且不易擴容。
5 供電體系應具有智能性
為了確保供電體系能長時刻不連續(xù)運轉,UPS有必要具有智能性,對運轉中的UPS狀況自動檢測,對UPS毛病及時發(fā)現(xiàn)。確診和處理,并削減因毛病或檢修而構成的連續(xù),一起,作為通訊機房動力體系的一部分,應供給通訊協(xié)議,以便納入動力會集監(jiān)控網(wǎng)絡內。因此,在體系規(guī)劃時,咱們應考慮到這些要素。一般來說,作為智能性的UPS應具有下列功用:
(1)實時監(jiān)測功用。監(jiān)督電路中各部分狀況,隨時獲取主機作業(yè)時的有關參數(shù)。
(2)人機交互功用?砂磳嵺`運轉狀況,經(jīng)過程序修改,從頭設置UPS內部的各種臨界作業(yè)點閥值,也可讀取UPS電源各種作業(yè)參數(shù)。
(3)毛病確診功用。對監(jiān)測到的不正常參數(shù)及時剖析,及早發(fā)現(xiàn)毛病預兆,顯示其性質、部位,給出處理辦法,并自動記錄有關信息。
(4)長途監(jiān)控功用。供給一個長途計算機接口,能經(jīng)過RS232或RS485接口經(jīng)調制解調器完成與異地計算機終端通訊,達到遙測和遙信的意圖。
6 結束語
在規(guī)劃通訊機房UPS供電體系時,咱們既要節(jié)約出資,又要考慮體系的可靠性、靈活性,為通訊設備及計算機負載供給有用的動力保障。
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