機(jī)房UPS電源供配電系統(tǒng)需求和設(shè)計(jì)方案

來源：存能電氣  日期：2019-05-29 15:22  瀏覽量：次

　　機(jī)房UPS電源供配電系統(tǒng)需求和設(shè)計(jì)方案。數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)是一個(gè)交叉的系統(tǒng)，涉及到市電供電、防雷接地、防靜電、UPS不間斷供電、柴油發(fā)電機(jī)等，每個(gè)系統(tǒng)互相交叉，互有影響，這就使我們?cè)诓贾脮r(shí)必須考慮多方面的因素。

　　機(jī)房UPS電源的供配電系統(tǒng)就是這基礎(chǔ)工程的心臟和大動(dòng)脈，供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定，能夠保障其它系統(tǒng)發(fā)揮作用和核心業(yè)務(wù)正常運(yùn)行，下面了解一下機(jī)房UPS電源供電系統(tǒng)需求和設(shè)計(jì)方案。

　　機(jī)房UPS電源供配電系統(tǒng)需求分析

　　隨著數(shù)據(jù)中心的要求也不斷提高，信息設(shè)備功能越來越強(qiáng)，功率密度越來越高。數(shù)據(jù)中心設(shè)備機(jī)柜用電負(fù)荷由以前的2kVA/臺(tái)，提高到3kVA/臺(tái)、4kVA/臺(tái)，甚至更高。機(jī)房單位面積的平均用電負(fù)荷也由1kVA每平方，提高到1.5kVA每平方、2kVA每平方，甚至更高，數(shù)據(jù)中心用電負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)應(yīng)分為兩個(gè)層次，即：UPS供電系統(tǒng)負(fù)荷(輸出)和市電供電系統(tǒng)負(fù)荷。

　　市電供電系統(tǒng)負(fù)荷(輸出)的統(tǒng)計(jì)主要包括：UPS供電系統(tǒng)(輸入)、機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)、機(jī)房照明及建筑電氣設(shè)備等。UPS供電系統(tǒng)負(fù)荷(輸入)=供電負(fù)荷+充電負(fù)荷。機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷=N臺(tái)主用空調(diào)機(jī)組額定負(fù)荷容量×負(fù)荷率。

　　UPS電源供電系統(tǒng)負(fù)荷(輸出)的統(tǒng)計(jì)主要包括：計(jì)算機(jī)設(shè)備、服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、小型機(jī)等，在負(fù)荷設(shè)備明確時(shí)，按設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，具體負(fù)荷設(shè)備不明確時(shí)，按設(shè)備機(jī)柜平均負(fù)荷統(tǒng)計(jì)。設(shè)備機(jī)柜數(shù)量也不明確時(shí)，可按機(jī)房面積平均負(fù)荷估計(jì)。

　　機(jī)房UPS電源供配電系統(tǒng)的布置

　　數(shù)據(jù)中心機(jī)房供配電系統(tǒng)主要設(shè)備有：UPS、電池、配電柜和柴油發(fā)電機(jī)等。這些設(shè)備單位占地面積、重量大，對(duì)于這些設(shè)備的擺放位置既要考慮功能上的需求，又要考慮空間和承重的需要，還要考慮對(duì)外界的危害。數(shù)據(jù)中心機(jī)房供電系統(tǒng)應(yīng)有獨(dú)立的配電間、變配電所，UPS電源機(jī)房應(yīng)靠近設(shè)備機(jī)房(負(fù)荷中心)布置，這樣能保證從UPS輸出到用電設(shè)備之間的壓降和損耗盡可能的小。

　　UPS電源主機(jī)、配電柜與蓄電池組是否需要分隔，按照數(shù)據(jù)中心等級(jí)的要求決定，另外還需要考慮到UPS屬于大型設(shè)備，重量比較大，噪聲大，需要擺放在一個(gè)承重比較好，并且不影響辦公和休息環(huán)境的地方。配電柜位置的選擇，主要考慮功能上的需求，配電柜應(yīng)在滿足功能分區(qū)的基礎(chǔ)上，盡可能靠近供電負(fù)載。

　　發(fā)電機(jī)房宜設(shè)置在地面一層，當(dāng)發(fā)電機(jī)房設(shè)置于地下層時(shí)，應(yīng)特別注意進(jìn)、出風(fēng)通道能否滿足要求，應(yīng)注意發(fā)電機(jī)組儲(chǔ)油裝置(日用油箱、儲(chǔ)油罐)的消防要求。變配電所、發(fā)電機(jī)房、UPS電源機(jī)房均應(yīng)留有足夠的面積，可與設(shè)備機(jī)房同步發(fā)展，應(yīng)對(duì)設(shè)備機(jī)房面積擴(kuò)展或設(shè)備機(jī)房功率密度上升引起的供電需求。于非專門設(shè)計(jì)用于數(shù)據(jù)中心的建筑，應(yīng)注意其是否滿足設(shè)備安裝和線路敷設(shè)的要求，包括樓面荷載、凈高、抗震等級(jí)、耐火等級(jí)等方面。

　　機(jī)房UPS電源供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　選配UPS電源過程中考慮容量問題時(shí)，列舉決定容量大小的相關(guān)因素，并具體說明各因素與容量的具體關(guān)系。確定UPS容量大小應(yīng)參考因素主要有：實(shí)際負(fù)載容量、負(fù)載的類型、容量使用率、環(huán)境條件、UPS的類型及實(shí)際負(fù)載能力、潛在擴(kuò)容需求等。實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)考慮：

　　A、實(shí)際負(fù)載容量

　　這是決定UPS容量大小的根本因素。UPS的輸出能力必須達(dá)到或超過負(fù)載需要才能保證正常供電。實(shí)際應(yīng)用中要考慮UPS是采用集中式供電還是分布式供電。采用集中式供電的負(fù)載總量應(yīng)是將機(jī)房所有由UPS供電負(fù)載的功率累計(jì)。采用分布式供電的則根據(jù)每臺(tái)UPS所帶負(fù)載不同確定。

　　B、負(fù)載的類型

　　不同類型的負(fù)載其有功功率和無功功率的比例不同，但UPS需向負(fù)載同時(shí)提供足夠的有功功率和無功功率，則實(shí)際輸出能力受負(fù)載類型所限制。對(duì)于計(jì)算機(jī)類負(fù)載，UPS基本上可以輸出額定的功率，如果負(fù)載是阻性或電感性的，則UPS的輸出功率有所下降，需要加大UPS容量。

　　C、UPS容量使用率

　　由于計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)備有各種開關(guān)電源類的非線性負(fù)載及各類打印機(jī)負(fù)載，這些負(fù)載沖擊電流大，如果供電UPS容量過小，長(zhǎng)期重載運(yùn)行，容易出現(xiàn)波形失真，而且易造成輸出末級(jí)功率器件過流，加上重載引起的發(fā)熱量，對(duì)系統(tǒng)可靠性明顯不利。對(duì)于大功率UPS，一般建議容量使用率控制在0.6~0.8。

　　當(dāng)然UPS容量也不宜過大。UPS帶很小的負(fù)載雖然有利于可靠性，但過度輕載運(yùn)行，一則浪費(fèi)了投資，二則在市電長(zhǎng)時(shí)間停電時(shí)，電池一直小電流放電，容易發(fā)生深度放電引起損壞。

　　D、環(huán)境條件

　　UPS的工作溫度一般應(yīng)控制在0~40℃范圍內(nèi)。如果溫度過高、通風(fēng)條件不好，則不利于散熱，應(yīng)降額使用。另外海拔高度也有影響，海拔超過1000m后每升高1000m，UPS應(yīng)降額5%使用。

　　E、UPS的類型及實(shí)際負(fù)載能力

　　不同類型的UPS其帶載能力有所不同。工頻機(jī)的輸出能力較好，而高頻機(jī)的實(shí)際帶載能力只有工頻機(jī)的0.9倍。另外一些廠商的產(chǎn)品，可能存在實(shí)際負(fù)載能力較標(biāo)稱容量低的現(xiàn)象，這是產(chǎn)品的可信性問題，用戶在應(yīng)用時(shí)不得不考慮這一因素?？迫A公司多年來一直保持良好的信譽(yù)，產(chǎn)品經(jīng)過嚴(yán)格的測(cè)試和質(zhì)量把關(guān)，用戶完全可以放心。

　　F、設(shè)備的潛在擴(kuò)容需求。

　　配置UPS容量應(yīng)考慮設(shè)備今后擴(kuò)容需要，留有一定余量，將來負(fù)載增加了，不至于再次購(gòu)置UPS。另外，盡量選用具有并機(jī)功能的機(jī)型，必要時(shí)可通過UPS并機(jī)成倍擴(kuò)大輸出容量。同時(shí)，在配置UPS的輸入輸出配電柜時(shí)，應(yīng)將線纜及空開留有一定余量，方便日后擴(kuò)容。

　　機(jī)房UPS電源供配電系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心最重要的基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)在數(shù)據(jù)中心建設(shè)初期予以統(tǒng)籌考慮和全面規(guī)劃，并根據(jù)數(shù)據(jù)中心對(duì)供電可靠性的要求。若數(shù)據(jù)中心中存在不同等級(jí)的功能區(qū)域，在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中也應(yīng)區(qū)別對(duì)待，以減少不必要的建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)成本。