9390并机方案

参考方案伊顿集团上海分公司2009年5月光大新闸路UPS电源系统改造一、负载基本情况及需求机房原采用一台爱克赛9390-60KVA和一台爱克赛9390-120KVUPS分别对不同区域的负载供电，由于120KUPS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9390-120KVA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120KVA，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：新增电池架原60K电池柜旋转原60K电池柜移动注：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120KUPS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）项目型号规格数量备注UPS主机9390-120KVA1美国伊顿爱克赛电池架定制22600x950(mm)电池12V100Ah200密封免维护铅酸蓄电池并机附件伊顿9系列2并机卡电池开关320A3P2带48VDC欠压脱扣及辅助接点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；指标1类产品(IGBT整流器)2类产品(12脉冲+输入滤波)3类产品(6脉冲+输入滤波)输入电压范围±25%±20%±10%输入功率因数≥0.95≥0.90≥0.85输入电流谐波5%15%25%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；UPS1UPS2..3..4…upto8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6kW6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%就不错了。因此UPS轻载时的整机效率对于大家反而更有意义。爱克赛9390UPS在满载时可以达到94%的整机效率，在50%负载的时候依然可以达到93%以上。爱克赛9390UPS达到94%的整机效率的前提是已经保证了UPS输入功率因数是大于0.99，输入谐波失真小于3%，而且当负载只有50%时，也可以达到93%。而同类产品如果要达到同样的指标，还需要加众多的选件例如输入滤波器，12脉冲整流器等，每个额外选件都会进一步降低UPS的整体效率。12脉冲整流器，会降低效率2%，有源滤波器会使系统效率降低4%，因此在实际测量时许多12脉冲UPS的整机效率尚不足88%。4、输出功率因数高达0.9，相比一般UPS多带负载11%以上，120KVA主机可以带载108KW，普通机器只能带96KW；9390输出功率因数可达0.9而传统UPS输出功率因数仅为0.7~0.89390具有更强的带载能力标称功率输出功率因数输出功率少带的负载百分比120kVA0.784kW-22％120kVA0.896kW-11％120kVA0.9108kW以此为标准5、并机系统采用伊顿的专利热同步无线并机技术，在正常工作时，即使通信线脱落或断开，也不会影响系统的稳定安全工作，普通UPS若通信线故障将造成系统中断甚至炸机的严重后果；6、采用伊顿的专利ABM电池管理系统，电池使用寿命延长50%；ABM和浮充的对比项目传统技术结果ABM™结果浮充长期浮充极板钝化90％休息极板不钝化过充电长期充电，存在可能90％休息，不可能电流纹波长期充电，影响很大90％休息，不可能热失控长期充电，存在可能90％休息，不可能电池检测强制放电，影响整流器工作电池自放电，不影响整流器电池寿命无法延长电池寿命延长电池寿命达50％7、采用伊顿专利的EasyLoad负载在线测试技术，安装调试完成验收时，满载测试轻松完成很多的用户在UPS开机后并没有做假负载的测试，因为他们找不到那么大功率的假负载。爱克赛UPS自身可以提供模拟假负载测试，我们称之为EASYLOAD专利技术，UPS内部可以产生一个满载测试。同样，我们可以做满载的电池放电测试。这样的话，通过这种方式我们可以测试出系统的所有的环节，消除UPS内部因为接线不牢固，松脱等潜在的隐患。因为UPS一旦投入正式运行后就不方便停机检修了。爱克赛的这一测试功能可以为用户发现隐患，同时节省几万元的假负载租赁、电费和临时电缆连接成本。UPS系统介绍1、主机系统：整流器逆变器旁路旁路输入整流器输入5%100%105%无需假负载箱!无需断开市电主机由2台美国伊顿爱克赛9390-120KVAUPS并联组成，使得UPS系统得可用性达到99.999%，该系列产品是爱克赛公司推出的三进/三出的最新一代的中大容量功率的UPS不间断电源。功率从40-160KVA,其设计目的是为了满足当今计算机网络系统对集中供电的需要，非常适合各种系统的应用场合。主要的应用计算机和数据处理系统；通讯系统；工业控制和通讯系统。这种UPS是一个即时双向转换UPS，它可为计算机系统和其他的诸如测量设备、工业自动控制设备等智能设备提供电源保护，为关键设备提供连续的经过过滤的三相电源。在给设备提供电源的同时，UPS也在持续的给电池充电，如果突然发生停电事故，UPS可继续不间断的从UPS的输入端为设备提供电源。如果停电的时间超过了储备电量所能支持的时间，UPS会自动的关闭以免电池深度放电。来电的时候UPS会自动启动继续为关键设备提供电源并且给电池组充电。一个UPS模块由几个独立的分别有其自己特有功能的模块组成：输入端和负载处的瞬变过程由射频干扰滤波器（RFI）进行消减。交流电源经过整流器的整流和调整，该整流器为逆变器提供电源并且负责电池的充电，整流器确保电池被完全充满。当主电源发生故障的时候由电池为负载提供电源。逆变器负责将直流电转换为交流电，然后将这些交流电传递给负载。当逆变器过载或者逆变器不能承担起负载的时候，静态旁路开关自动将负载转换到旁路线路上。维护旁路开关用来对UPS进行维护而不断电。控制和监控电路用来测量、监控和控制UPS的工作，它通过可视和可听的指示仪向用户提供系统的运行工作状态。UPS通过RS232串行数据界面来发送系统运行工作的信息，这些信息包括关于使用电源、负载和UPS自身的数据，这些数据可以被计算机识别，从而可以实现软件和数据的完全保护。图1.UPS的电路图（无S3开关）100-160KVA120/160KVA外观图9390（40-80KVA）40/60/80KVA外观图PW9390主机特点详述：1．IGBT整流技术谐波导致电源质量发生偏差（相对于理想的正弦波形），谐波可能存在于电流、电压中或者同时存在于电流和电压中。滤波是目前使用最普遍的用来消除谐波对系统其他部分产生的影响的方法，传统的滤波器由一系列的协调L-C电路组成。PW9390UPS模块采用的先进的IGBT滤波器技术能将谐波含量减少到3%，这就使系统运行更稳定可靠，并且由于振荡器中线圈损耗的减少而使振荡器更为经济。同时，作为一个输入功率因数的统一的整体元件，该系统还能最大限度的降低维护、铺设电线和熔断器费用。另外，因为不需要额外的滤波器，所以该UPS供电系统能够节省安装空间和安装投资。谐波电流和电压能导致一下情况的发生：电线或者电缆中的额外的电能损耗。变压器和发电机发热量过大，从而减少其使用寿命。电路保护器的不稳定工作和故障计算机、无线电通讯设备、监视器、电子测试设备等的不正常工作。与功率因数校正电容发生谐振。IGBT整流技术的好处体现在：减少了对电网的谐波污染(符合绿色电源)UPS输入端的线缆,保险,空开等容量可以减小(降低用户的投资成本)与发电机的容量能得到最佳匹配不会因加装滤波器而造成能量损失机器重量轻(易于安装和运输)2．逆变器9390系列UPS电源逆