机房UPS配备方案建议

1计算机机房UPS配备方案建议一、配置方案建议1.1容量1.1.1相关因素及说明选配UPS过程中考虑容量问题时，列举决定容量大小的相关因素，并具体说明各因素与容量的具体关系。确定UPS容量大小应参考因素主要有：实际负载容量、负载的类型、容量使用率、环境条件、UPS的类型及实际负载能力、潜在扩容需求等。实际应用中应考虑：A、实际负载容量这是决定UPS容量大小的最根本因素。UPS的输出能力必须达到或超过负载需要才能保证正常供电。实际应用中要考虑UPS是采用集中式供电还是分布式供电。采用集中式供电的负载总量应是将机房所有由UPS供电负载的功率累计。采用分布式供电的则根据每台UPS所带负载不同确定。通常电气设备的负载容量称为视在功率，用S表示，单位VA。视在功率包含有功功率P（单位W）和无功功率Q（单位Var），其大小的关系是S2=P2+Q2。这里我们将有功功率与视在功率的比值称为功率因数，纯阻负载的功率因数为1，容性负载的功率因数一般在0.6~0.7。B、负载的类型如上所述，不同类型的负载其有功功率和无功功率的比例不同，但UPS需向负载同时提供足够的有功功率和无功功率，则实际输出能力受负载类型所限制。对于计算机类负载，UPS基本上可以输出额定的功率，如果负载是阻性或电感性的，则UPS的输出功率有所下降，需要加大UPS容量。例如功率因数为0.7的1KVAUPS，带计算机负载可以带满1KVA，带纯阻性负载最多只能带700VA（这时有功功率是700W），带电感性负载则更低。因此在计算负载容量时，对以W值表现功率的阻性、感性负载，应折算成VA值，一般地计算方法是：阻性负载的VA值=W值÷0.7；感性负载的VA值=W值÷0.3。C、UPS容量使用率由于计算机机房设备有各种开关电源类的非线性负载及各类打印机负载，这些负载冲击电流大，如果供电UPS容量过小，长期重载运行，容易出现波形失真，而且易造成输出末级功率器件过流，加上重载引起的发热量，对系统可靠性明显不利。对于大功率UPS，一般建议容量使用率控制在0.6~0.8。当然UPS容量也不宜过大。UPS带很小的负载虽然有利于可靠性，但过度轻载运行，一则浪费了投资，二则在市电长时间停电时，电池一直小电流放电，容易发生深度放电引起损坏。D、环境条件UPS的工作温度一般应控制在0~40℃范围内。如果温度过高、通风条件不好，则不利于散热，应降额使用。另外海拔高度也有影响，海拔超过1000m后每升高1000m，UPS应降额5%使用。E、UPS的类型及实际负载能力不同类型的UPS其带载能力有所不同。工频机的输出能力较好，而高频机的实际带载能力只有工频机的0.9倍。另外一些厂商的产品，可能存在实际负载能力较标称容量低的现象，这是产品的可信性问题，用户在应用时不得不考虑这一因素。科华公司多2年来一直保持良好的信誉，产品经过严格的测试和质量把关，用户完全可以放心。F、设备的潜在扩容需求。配置UPS容量应考虑设备今后扩容需要，留有一定余量，将来负载增加了，不至于再次购置UPS。另外，尽量选用具有并机功能的机型，必要时可通过UPS并机成倍扩大输出容量。同时，在配置UPS的输入输出配电柜时，应将线缆及空开留有一定余量，方便日后扩容。1.1.2容量计算方法及说明容量的计算公式及相关文字说明。A、负载容量的确定a)列出UPS所要保护的设备清单。b)每一设备的铭牌或说明书上均标有额定功率或额定电压电流。将其折算成视在功率S。1KVASi.标明额定功率的可以直接采用ii.标明额定电压电流的，VA值=V值×A值，通常V值取220iii.K1为负载匹配系数，阻性负载的K1=0.7，感性负载的K1=0.3，容性负载的K1=1。c)计算所有负载总和ΣS=S1+S2+……+SnSn即各设备功率，单位VAB、确定UPS的功率容量PUPSPUPS=5432KKKKS其中，K2为容量使用率，取值0.6~0.8。K3为环境系数，与温度、海拔有关，一般情况下取值1。K4为UPS负载系数，工频机取1，高频机取0.9K5为扩容系数，根据用户需要确定，一般可取值0.6~0.8，如不考虑扩容则取值131.1.3对冗余的考虑UPS选配时考虑容量冗余时应参考哪些因素，遵循哪些标准。1）冲击性负载对UPS的影响对于计算机等非线性负载，其电流波形是周期性的非正弦波，峰值与有效值之比（峰值因数）可达到2~2.5，具体一定的冲击性。通常UPS的峰值因数为3：1，适合电脑等非线性负载在正常工作时的峰值因数要求。但当负载量增多，电流波形不规律地叠加后，UPS等供电设备的电流容量还不足以满足负载的瞬间电流要求，会造成输出波形畸变。在这种情况下需要考虑增加供电设备的容量，从而提高电流提供能力。另外计算机负载在开机时会产生超出平常多倍的大冲击电流，尤其是多台计算机同时开机的情况，通常超过UPS的峰值因数承受能力，因此在选择UPS容量时除了选择过载能力强的类型，还需要考虑负载波动及冲击余量，适当增大UPS容量以抵御负载的波动。而对于某些特殊负载（如高速行打）而言，在起动或工作过程中会产生很强的冲击电流，负载容量瞬间升高数倍(有时高达6倍)。对于此种负载应在普通容量余量比例基础上进一步加大余量。正确的容量冗余对UPS的正常稳定工作及UPS的工作寿命影响很大，经常工作在满载或过载状态下的UPS系统故障的机会远远高于正确容量冗余的UPS电源。2）系统扩容的需要如果最初选择UPS没有考虑余量，则一旦设备增加，超出UPS的负荷能力，就必须重新购置一台新的UPS，不仅浪费了投资，而且可能受到场地摆放的限制、在布线安装工作方面也带来诸多不便。所以在选择UPS时，需要考虑2~3年内扩容的可能性，适当增加UPS功率容量，毕竟单位KVA容量UPS的价格，随着UPS容量的增大而下降，增出容量的成本比单买同样容量的UPS要节省许多。另外，尽量选用具有并机功能的机型，必要时可通过UPS并机成倍扩大输出容量。同时，在配置UPS的输入输出配电柜时，应将线缆及空开留有一定余量，方便日后扩容。1.2使用建议UPS挂接电子设备应遵循哪些原则UPS负载应该是以计算机为核心的各类精密设备，一般为容性或阻性负载，避免使用感性类负载如日光灯、空调、电风扇、电动工具、复印机、大型打印机等，因为感性类负载对UPS的冲击很大，极易造成UPS的逆变器损坏或相关精密负载设备受到干扰，在不得不使用的场合下，必须加大UPS的功率容量。工作方式如何选择（单机、多机串联/并联运行）对于普通计算机设备或小型网络，由于不是关键性的设备，一般采用单台UPS供电，其可靠性基本满足负载要求。对于中大型的网络等关键性的设备，设备数量多、影响面大，出现供电问题后果非常严重，则单机的可靠性还不能满足，需要采用多机冗余供电的方式。计算机机房UPS主要有几种冗余方式串联备份从电方式输出主从备份方式冗余并联供电方式采用何种冗余方式，主要考虑UPS的功率容量、负载对可靠性的要求程度、设备的投资经费。4A）串联备份供电方式（旁路主从备份方式）：市电备机（从机）旁路输入主机负载主输入如上图所示，对于在线式工作模式的两台UPS，备机的输出作为主机的旁路备份输入，这样当主机的主逆变器输出故障转到旁路时，负载仍然处于UPS备机可靠供电的模式。B）输出主从备份方式：市电UPS1冗余转换器负载市电UPS2如上图所示，两台UPS或逆变器的输出同时送到冗余转换器，经冗余转换器再给负载供电；正常时冗余转换器让主输入的电源对负载供电，当主输入电源故障时冗余转换器快速将负载转移到备份输入的电源上，完成负载的冗余供电；在主输入电源维修完成再输入冗余转换器后，冗余转换器又将负载重新转移回由主输入电源供电的模式。C）冗余并联供电方式市电UPS1并联柜（配电柜）负载市电UPS2如上图所示，两台UPS的输出同时送到并联配电柜上进行直接的并联，共同均分负载电流，不存在主从关系；当某台UPS出现故障时，该机将自动退出并联系统，负载电流100％由剩余的一台UPS供电，输出不间断；在故障机维修完成后可以在线并入继续对负载进行冗余供电。三种提高可靠性方案的特点比较比较的项目旁路主从备份方式输出主从备份方式冗余并联5（串联方式）技术特点技术简单技术好技术难度大可靠性一般最高高主从逻辑关系有，且不易调换，需要厂家才可完成。有，容易调换，用户即可完成。取决于并联控制方式；可能有，不能调换。负载切换时间10ms5ms0ms相互通信不需不需有线并机时需要；无线并机调试时需要，工作后可以取消。增容性没有增容没有增容可依比例增容过载能力不变不变短时过载能力比例增加；尤其是对于冲击负载的启动能力加强。老化程度存在主从机老化不一致的情况。存在主从机老化不一致的情况。不存在。负载均分性100％不均分100％不均分均分，一般电流的不均衡度小于5％。电池寿命一般需要定期对换电池。一般需要定期对换电池或主机，确保电池的寿命。不需对换。可维修性差，一般要停机维护好，可以在线热维护好，可以在线热维护。备份模式一般是1＋1形式在，增加时没有实际的意义。一般是1＋1或1＋2形式。可以N+m形式，比较灵活。系统成本低一般高较合适的场合3－10KVA的负载0.5－3KVA的负载10KVA以上的负载13对“发电机”技术规格及主要参数的要求发电机的主要参数有额定电压Vrms输出频率f波形失真度THD输出功率Po发电机内阻Rs噪声dB燃油消耗率g/KW·h稳态电压调整率瞬态电压调整率电压稳定时间稳态频率调整率瞬态频率调整率频率稳定时间根据《通信专用柴油发电机组技术要求YD/T502-91》的规范要求，结合UPS实际应用情况，我们建议发电机的频率、电压、波形失真度在稳态和动态情况下应符合如下技术条件:A、发电机的容量推荐为UPS容量的1.5~3倍。如果发电机除了UPS还带其它负6载，则需将这些负载先扣除，取所剩的净容量。B、空载额定电压时的线电压波形正弦性畸变率不大于10%（3～250KW）C、稳态电压调整率≤±4%D、瞬态电压调整率≤±20%E、电压稳定时间＜2.4sF、稳态频率调整率≤±4%G、瞬态频率调整率≤±9%H、频率稳定时间＜6.5s1.4主备机的配置原则电池组的分配备机的建议容量及使用方式A、有关主备机电池的配置对于旁路主从备份系统（即串联热备份系统），正常情况下主机带100%负载，备机不带载；如果主机出现故障，则转由备机供电。另外在市电停电后，主机带载放电至电池终止电压后，主机的电池欠压保护功能起作用，负载转由备机供电。为了保证备机能够完全供电，备机需要有相应容量的蓄电池以保证市电断电后的供电。假设备机的电池容量与主机相同，则当市电停电主机电池在放电的过程中，备机的电池同样在放电，但由于备机是空载状态，基本是UPS在耗用电池容量，一般是10%左右。如果备机的后备时间相对于主机短得多，则可能在主机放电终止前备机电池也放得差不多了，备机的电池起不到作用。另外，一旦主机发生保护，负载将全部加到备机上，这必然造成备机电池的放电电流急剧上升，如果电池容量不足（＜50%），则电池电压急速下降，很容易发生欠压保护。所以一般情况下，备机的电池配置容量与主机相同，系统总的后备时间接近于单机的2倍。一些厂商提出串联主备机共用一组电池的思路，认为这样可以减少电池的投资，避免电池老化程度不一致的问题。实际上，电池也是影响串联系统可靠性的重要因素。共用一组电池实际可能造成单点故障，例如该组电池中个别节故障则必然造成停电时整套系统不可用。另外，由于主备机的整流器和充电器通过电池组短接在一起，很可能在电气线路上形成环流。例如主机或备机的任一台整流器出现短路现象，则另一台也可能出现损坏，极可能造成整个系统宕机。B、当主机发生故障时，其所带全部负载将通过旁路转由备机供电，因此备机的容量应不小于主机容量，通常情况下备机与主机的功率容量相同。C、串联热备份系统由于控制技术简单、成本低、安装简便而得到广泛的应用。但串联系统也存在一些明显的问题：由于正常情况下主机带100%负载而备机不带载，这样长期运行，必然造成主备机及配套电池老化程度不一致；一旦主