機房UPS電源供配電系統需求和設計方案

來源：存能電氣  日期：2019-05-29 15:22  瀏覽量：次

　　機房UPS電源供配電系統需求和設計方案。數據中心機房供配電系統是一個交叉的系統，涉及到市電供電、防雷接地、防靜電、UPS不間斷供電、柴油發電機等，每個系統互相交叉，互有影響，這就使我們在布置時必須考慮多方面的因素。

　　機房UPS電源的供配電系統就是這基礎工程的心臟和大動脈，供配電系統的穩定，能夠保障其它系統發揮作用和核心業務正常運行，下面了解一下機房UPS電源供電系統需求和設計方案。

　　機房UPS電源供配電系統需求分析

　　隨著數據中心的要求也不斷提高，信息設備功能越來越強，功率密度越來越高。數據中心設備機柜用電負荷由以前的2kVA/臺，提高到3kVA/臺、4kVA/臺，甚至更高。機房單位面積的平均用電負荷也由1kVA每平方，提高到1.5kVA每平方、2kVA每平方，甚至更高，數據中心用電負荷的統計應分為兩個層次，即：UPS供電系統負荷(輸出)和市電供電系統負荷。

　　市電供電系統負荷(輸出)的統計主要包括：UPS供電系統(輸入)、機房精密空調系統、機房照明及建筑電氣設備等。UPS供電系統負荷(輸入)=供電負荷+充電負荷。機房精密空調系統負荷=N臺主用空調機組額定負荷容量×負荷率。

　　UPS電源供電系統負荷(輸出)的統計主要包括：計算機設備、服務器、存儲、網絡設備、小型機等，在負荷設備明確時，按設備數據統計，具體負荷設備不明確時，按設備機柜平均負荷統計。設備機柜數量也不明確時，可按機房面積平均負荷估計。

　　機房UPS電源供配電系統的布置

　　數據中心機房供配電系統主要設備有：UPS、電池、配電柜和柴油發電機等。這些設備單位占地面積、重量大，對于這些設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，還要考慮對外界的危害。數據中心機房供電系統應有獨立的配電間、變配電所，UPS電源機房應靠近設備機房(負荷中心)布置，這樣能保證從UPS輸出到用電設備之間的壓降和損耗盡可能的小。

　　UPS電源主機、配電柜與蓄電池組是否需要分隔，按照數據中心等級的要求決定，另外還需要考慮到UPS屬于大型設備，重量比較大，噪聲大，需要擺放在一個承重比較好，并且不影響辦公和休息環境的地方。配電柜位置的選擇，主要考慮功能上的需求，配電柜應在滿足功能分區的基礎上，盡可能靠近供電負載。

　　發電機房宜設置在地面一層，當發電機房設置于地下層時，應特別注意進、出風通道能否滿足要求，應注意發電機組儲油裝置(日用油箱、儲油罐)的消防要求。變配電所、發電機房、UPS電源機房均應留有足夠的面積，可與設備機房同步發展，應對設備機房面積擴展或設備機房功率密度上升引起的供電需求。于非專門設計用于數據中心的建筑，應注意其是否滿足設備安裝和線路敷設的要求，包括樓面荷載、凈高、抗震等級、耐火等級等方面。

　　機房UPS電源供配電系統設計方案

　　選配UPS電源過程中考慮容量問題時，列舉決定容量大小的相關因素，并具體說明各因素與容量的具體關系。確定UPS容量大小應參考因素主要有：實際負載容量、負載的類型、容量使用率、環境條件、UPS的類型及實際負載能力、潛在擴容需求等。實際應用中應考慮：

　　A、實際負載容量

　　這是決定UPS容量大小的根本因素。UPS的輸出能力必須達到或超過負載需要才能保證正常供電。實際應用中要考慮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載總量應是將機房所有由UPS供電負載的功率累計。采用分布式供電的則根據每臺UPS所帶負載不同確定。

　　B、負載的類型

　　不同類型的負載其有功功率和無功功率的比例不同，但UPS需向負載同時提供足夠的有功功率和無功功率，則實際輸出能力受負載類型所限制。對于計算機類負載，UPS基本上可以輸出額定的功率，如果負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

　　由于計算機機房設備有各種開關電源類的非線性負載及各類打印機負載，這些負載沖擊電流大，如果供電UPS容量過小，長期重載運行，容易出現波形失真，而且易造成輸出末級功率器件過流，加上重載引起的發熱量，對系統可靠性明顯不利。對于大功率UPS，一般建議容量使用率控制在0.6~0.8。

　　當然UPS容量也不宜過大。UPS帶很小的負載雖然有利于可靠性，但過度輕載運行，一則浪費了投資，二則在市電長時間停電時，電池一直小電流放電，容易發生深度放電引起損壞。

　　D、環境條件

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

　　E、UPS的類型及實際負載能力

　　不同類型的UPS其帶載能力有所不同。工頻機的輸出能力較好，而高頻機的實際帶載能力只有工頻機的0.9倍。另外一些廠商的產品，可能存在實際負載能力較標稱容量低的現象，這是產品的可信性問題，用戶在應用時不得不考慮這一因素。科華公司多年來一直保持良好的信譽，產品經過嚴格的測試和質量把關，用戶完全可以放心。

　　F、設備的潛在擴容需求。

　　配置UPS容量應考慮設備今后擴容需要，留有一定余量，將來負載增加了，不至于再次購置UPS。另外，盡量選用具有并機功能的機型，必要時可通過UPS并機成倍擴大輸出容量。同時，在配置UPS的輸入輸出配電柜時，應將線纜及空開留有一定余量，方便日后擴容。

　　機房UPS電源供配電系統是數據中心最重要的基礎設施，應在數據中心建設初期予以統籌考慮和全面規劃，并根據數據中心對供電可靠性的要求。若數據中心中存在不同等級的功能區域，在供配電系統設計中也應區別對待，以減少不必要的建設投資和運營成本。