3KVA/2400W山特UPS机架式C3K

注意事项：

1）UPS的使用环境应注意通风良好，利于散热，并保持环境的清洁。
2）切勿带感性负载，如点钞机、日光灯、空调等，以免造成损坏。
3）UPS的输出负载控制在60%左右为佳，可靠性高。
4）UPS带载过轻（如1000VA的UPS带100VA负载）有可能造成电池的深度放电，会降低电池的使用寿命，应尽量避免。
5）适当的放电，有助于电池的激活，如长期不停市电，每隔三个月应人为断掉市电用UPS带负载放电，这样可以延长电池的使用寿命。
6）对于多数小型UPS，上班再开UPS，开机时要避免带载启动，下班时应关闭UPS；对于网络机房的UPS，由于多数网络是24小时工作的，UPS也必须全天候运行。
7）UPS放电后应及时充电，避免电池因过度自放电而损坏。用户应根据所用设备的负荷量统计值来选择所需的UPS输出功率（KVA值），为确保UPS系统的效率和尽可能延长UPS的使用寿命，一般推荐参数是：用户的负载量仅占UPS的输出功率的60%～70%为宜。
在UPS的构成中除了冷却用的风扇和断路器开关部件外，还有大量的固态电子器件。它们基本上不存在机械磨损，能够长期地工作在运行状态之中。如果要及时发现可能出现的故障苗头，并防止故障隐患扩大，就要使UPS工作在适宜的环境中，并做好日常维护。UPS的工作环境应该与计算机的工作环境相同，温度应控制在5℃以上，22℃以下；相对湿度控制在50%以下，上下幅度不超过10%。当然，和这些因素同样重要的是应保持UPS工作间的清洁、无灰尘、无污染、无有害气体，因为这些因素同样影响UPS的使用寿命和引发故障。
2 UPS在线并机扩容功能

机房UPS容量的规划,可以根据不期的负载容量要求,采用逐步扩容的方案,使投资方案更经济,也能使UPS工作于较佳的效率点。目前中、大功率段的UPS均已经具备冗余并机功能,不仅提高了系统的可靠性,也为机房扩容提供了条件。只要规划时在UPS前后配电箱预留足量的空气开关,并在机房规划相应空间,即可实现UPS并机扩容功能。关键是并机的过程处理,多种品牌UPS并机时需要对UPS的设置进行修正,此时要求UPS必须工作在维修旁路状态,UPS由市电直接带载,如果此时市电波动较大甚至停电,将造成系统的大面积瘫痪。并机扩容必须具备在线并机功能,即UPS并机扩容时,只需将新增UPS软件修改至与原UPS系统一致后,在不关闭原有UPS系统的情况下,直接将新增UPS并入原有系统即可,扩容前后,UPS均工作于在线模式下,避免切换至旁路供电的高风险操作。

2.3采用模块化UPS,实现逐步扩容

目前,模块化UPS已经开始在国内应用,模块化UPS特点主要包括:可扩容、平均故障修复时间(MTTR)短、可经济实现“N+X”冗余并机。以台达C系列UPS为例,每个模块为20kVA,整个系统可扩容至160kVA,可以根据机房的实际容量需求,逐步扩容,只要在机房初期规划好配电容量即可。实现“N+X”冗余也比较划算,以60kVA的容量要实现“N+1”冗余为例,传统方案必须扩容一台60kVAUPS,而采用模块化UPS,则只需扩容一个20kVA的模块即可,节省大笔资金的投入。

3 提高UPS自身能效,优化负载效率曲线

目前UPS均为在线式双变换构架,在其工作时整流器、逆变器均存在功率损耗。以一个容量为400kVA的UPS为例,每度电按0.95元计算,UPS效率每提高1%,一年节省的电费为400×0.8×0.01×24×365×0.95=26630.4元。可见提高UPS的工作效率,可以为数据中心节省一大笔电费,可见提高UPS效率是降低整个机房能耗的直接方法。采购UPS,尽量采购效率更高的UPS。

  图2 UPS效率与输出功率关系曲线

    　图3 ECO模式转正常供电模式波形图

当然UPS效率高不仅仅是满载时效率高,也必须具备一个较高的效率曲线,特别是在“1+1”并机系统时,根据系统规划,每台UPS容量不得大于50%,如果此次效率仅为90%以下,就算满载效率达到95%以上,也是没有意义的,要求UPS必须采取措施优化效率曲线,使UPS效率在较低负载时也能达到较高的效率。以台达C系列20kVAUPS为例,其满载功率为20kVA/18kW,如图2所示,其负载在2kW以下时已经高于90%,从6kW到16kW就已经能够满足95%的高效率。

除了提高UPS自身的效率之外,UPS上面的一些功能也可加以利用。比如像ECO经济运行模式,其原理是在较好的市电环境时,激活此功能,使UPS由静态旁路直接供电,此时逆变器处于待机状态,正常工作,但不输出能量,一旦市电异常,UPS立即切换到逆变器供电状态,切换时间一般在1ms以内,具体可参考图3,由于此时的逆变器处于待机状态,自身损耗很小,此时UPS的整机效率可以达到97%以上,比正常模式减少3%以上的损耗。

使用ECO模式必须具备以下条件:静态旁路必须采用两组高可靠晶闸管,不得采用接触器加晶闸管的组合,因为接触器吸合时,接触点会打火,一般工作数百次之后就不能正常工作了。而晶闸管则不存在此问题,可以缩短切换时间。

(2)建议使用在较好的电力环境下,比如供电单位等。

4 降低输入电流谐波，提高功率因数

谐波产生的根本原因是由于电力线路呈现一定阻抗,等效为电阻、电感和电容构成的无源网络,由于非线性负载产生的非正弦电流,造成电路中电流和电压畸变,称为谐波。谐波的危害包括:引起电气组件附加损耗和发热(如电容、变压器、电机等);电气组件温升高、效率低、加速绝缘老化、降低使用寿命;*设备正常工作;无功功率增加,电力设备有功容量降低(如变压器、电缆、配电设备);供电效率低;出现谐振,特别是柴油发电机发电时更严重;空开跳闸、熔丝熔断、设备无故损坏。UPS对于电网而言是一个非线性负载,在工作的时候会产生大量的谐波。以配置6脉冲整流器的UPS为例,其输入功率因数一般为0.75左右,谐波大于30%。降低UPS工作谐波的主要方法有:

(1)采用12脉冲整流器。其原理是在原有6脉冲整流器基础上,在输入侧增加一个移相变压器和6脉冲整流器。采用该技术方案后,可以将谐波降低至10%左右。优点是较为简单,谐波改善明显;缺点是对功率因数改善有限,价格略高。

(2)采用无源滤波器。依据LC滤波电路原理,对UPS产生的谐波进行滤除,并对功率因数进行补偿。优点是技术简单,成本较低;缺点是只能补偿特点阶次的谐波,受负载阻抗影响较大,无法适用于全功率段。

(3)采用有源滤波器。原理是利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位的电流,使电源的总谐波电流为零,达到实时补偿谐波电流的目的。优点是可以补偿多个阶次的谐波,且不受负载阻抗大小的影响;缺点是购置成本较高。

(4)采用高频IGBT整流及PFC功率因数校正电路设计整流器。原理是采用高频率PWM控制IGBT导通,对输入电压波形进行分割,使输入电流波形尽量接近正弦波,并对输入电压和电流相位差进行补偿。优点是体积轻,价格便宜,效果好;缺点是技术结构复杂,不易维护,受功率器件影响,目前容量大小受到限制。