六大優(yōu)勢(shì)奠定模塊化UPS地位

王其英

您還在為UPS的低效率發(fā)愁嗎?您還在為無(wú)法實(shí)現(xiàn)方便擴(kuò)容而焦慮嗎?您還在為節(jié)能環(huán)保絞盡腦汁嗎?為什么不試試模塊化UPS?

采用模塊化UPS不是追時(shí)髦,而是大勢(shì)所趨。模塊化UPS不僅具有高可靠性、易維修、高可用性等優(yōu)點(diǎn),而且與其他電源相比,用戶采用模塊化UPS的總擁有成本更低。

不要認(rèn)為所有模塊化UPS都一樣,實(shí)際上模塊化UPS無(wú)論在結(jié)構(gòu)上還是功能上,都有很大差別。按照電路結(jié)構(gòu),模塊化UPS可分為功率模塊結(jié)構(gòu)式和UPS結(jié)構(gòu)模塊結(jié)構(gòu)式。功率模塊結(jié)構(gòu)式也被稱(chēng)為第一代模塊化結(jié)構(gòu),它的特點(diǎn)是功率模塊和控制模塊分離,任意一個(gè)模塊不能單獨(dú)供電,存在單點(diǎn)故障,可靠性不太高。被稱(chēng)為第二代模塊化結(jié)構(gòu)的UPS結(jié)構(gòu)模塊結(jié)構(gòu)式克服了第一代的缺點(diǎn),將整套UPS做成一個(gè)模塊,任何一個(gè)模塊都可單獨(dú)供電,所以它的可靠性遠(yuǎn)高于第一代。

單個(gè)UPS模塊能提供的電量從原來(lái)的1kVA發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)可以達(dá)到300kVA。這里的模塊指的是一個(gè)機(jī)柜中有一個(gè)以上的模塊。如果一個(gè)機(jī)柜中只有一個(gè)模塊,屬于單機(jī)范疇。

模塊化UPS不但具備單機(jī)UPS的一些優(yōu)點(diǎn),而且還有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō),主要包括以下六個(gè)方面。

節(jié)約資金

幾乎超過(guò)99%的模塊化UPS都是高頻化結(jié)構(gòu)。和傳統(tǒng)的工頻化結(jié)構(gòu)的UPS相比,在同等技術(shù)指標(biāo)的情況下,模塊化UPS取消了諧波濾波器和輸出變壓器,因此效率要比單機(jī)UPS高出5%以上。同樣是100kVA的UPS,高頻模塊化UPS比傳統(tǒng)的工頻化結(jié)構(gòu)UPS每年至少節(jié)約5萬(wàn)度電。

采用模塊化結(jié)構(gòu)UPS,持續(xù)運(yùn)行的數(shù)據(jù)中心就可以邊計(jì)劃,邊投資,邊建設(shè)。這樣用戶可以更加合理地利用資金,緩解了一次性投資過(guò)高的壓力。

可靠性高

單機(jī)UPS在組合完成后可靠性就不能再改變了。但模塊化UPS的可靠性會(huì)隨著組合的變化而改變。假設(shè)一個(gè)單機(jī)UPS和一個(gè)模塊UPS的可靠性r1=0.99,即故障率是1%,那么,一個(gè)100kVA的單機(jī)UPS可靠性就是0.99。而120kVA的模塊UPS,如果每個(gè)模塊是15kVA,就是7+1的組合,這時(shí)的可靠性R7+1就是:

R7+1=1-(1-r7) (1-r)=1- (1-0.997) (1-0.99)= 0.999021

可見(jiàn),這時(shí)模塊化UPS可靠性比單機(jī)時(shí)幾乎提高了10倍。

如果采用6+2組合,其可靠性R6+2就是:

R6+2=1-(1-r6)(1-r)2=1- (1-0.941480) (1-0.99)2= 0.9999941

此時(shí)可靠性比單機(jī)時(shí)幾乎提高了100倍。

而且,隨著負(fù)載的減小,可靠性還會(huì)增大。假如負(fù)載定位是100kVA,實(shí)際負(fù)載在90kVA以下時(shí),就可以用6+2的組合,故障率比單機(jī)時(shí)降低100倍。如果實(shí)際負(fù)載低于75kVA,就可以是5+3的組合,可算出故障率比單機(jī)時(shí)降低1000倍。這是單機(jī)UPS無(wú)論如何都無(wú)法做到的。

并聯(lián)冗余性好

模塊化UPS在設(shè)計(jì)初期就充分考慮到了冗余性并進(jìn)行了很好的規(guī)劃,不論是從電路上,還是從結(jié)構(gòu)上,都是作為一個(gè)整體來(lái)考慮的。這樣,模塊就既可以分開(kāi),又可以組合。

比如說(shuō),山特Array模塊化UPS能夠提供無(wú)線并聯(lián)功能。它的機(jī)架就是一個(gè)名副其實(shí)的架子,架子上沒(méi)有任何電路,而且模塊之間沒(méi)有任何通信信號(hào)線相連,可靠性大大提高。

一般來(lái)說(shuō),單機(jī)UPS結(jié)構(gòu)在并聯(lián)板和各單機(jī)之間的通信需要通過(guò)信號(hào)線來(lái)連接。一旦信號(hào)線接觸不良,并聯(lián)就會(huì)失敗。而且,不少UPS單機(jī)電路是移植而來(lái)的,只是添加了并聯(lián)功能,沒(méi)有考慮到和以前的電路的沖突。正因?yàn)槿绱?單機(jī)UPS在組合后正常運(yùn)行時(shí),還會(huì)因?yàn)橛械膯螜C(jī)同步失諧而停止工作,埋下故障的隱患。

動(dòng)態(tài)擴(kuò)展性好

更換單機(jī)UPS時(shí),盡管有手動(dòng)旁路,由于需要更換的UPS模塊輸出端仍和其他模塊一起連在負(fù)載上,有電壓存在,不能帶電操作,因此就無(wú)法在線更換,供電的連續(xù)性無(wú)法得到保證——除非在裝機(jī)前預(yù)裝了隔離開(kāi)關(guān),但是對(duì)大功率設(shè)備來(lái)說(shuō),這樣做是很不經(jīng)濟(jì)的。

但是,模塊化UPS可以在線熱插拔和熱更換,保證了供電的連續(xù)性。

模塊化UPS還能延長(zhǎng)供電電源的使用壽命。一般來(lái)說(shuō),用戶希望數(shù)據(jù)中心的使用壽命越長(zhǎng)越好,但設(shè)備的實(shí)際使用壽命卻不盡如人意。通常,UPS的使用壽命最多只有10年,因?yàn)闄C(jī)器中大量電解電容器的壽命很短,而且無(wú)法在線更換。使用單機(jī)UPS供電時(shí),用戶不得不先停機(jī)再更換部件,而且更換的周期比較長(zhǎng),少則數(shù)小時(shí),多則數(shù)天。這樣不利于設(shè)備壽命的延長(zhǎng)。

采用模塊化結(jié)構(gòu)后,一個(gè)模塊就成了一臺(tái)UPS。這樣,在冗余的情況下,用戶也可以進(jìn)行熱更換,即使是重達(dá)幾百公斤的300kVA模塊,也可以從機(jī)柜中取出來(lái)進(jìn)行在線熱拆卸。數(shù)據(jù)中心的連續(xù)供電問(wèn)題解決后,其他問(wèn)題就好辦多了——因?yàn)榻饘贆C(jī)架如果做得好,用幾十年也不會(huì)壞。

綠色環(huán)保

環(huán)保就是沒(méi)有污染。污染又分為自然環(huán)境的污染、電氣環(huán)境的污染。模塊化結(jié)構(gòu)可以降低這兩種污染。

自然環(huán)境的污染主要包括聲音污染和大氣污染。由于模塊化結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)都是高頻化結(jié)構(gòu),工作頻率都在20kHz以上,這超出了人的聽(tīng)覺(jué)范圍,所以這時(shí)UPS不會(huì)像工頻機(jī)那樣,變壓器和電抗器都發(fā)出令人心煩意亂的噪音,影響工作情緒。至于大氣污染,值得一提的是,模塊化UPS都要符合RoHS指令。

在降低電氣環(huán)境的污染方面,高頻化模塊UPS的輸入功率因數(shù)都在0.99以上,這對(duì)電網(wǎng)而言幾乎是線性負(fù)載,基本不破壞市電電網(wǎng)電壓的正弦波形,諧波含量小于5%。因此,電網(wǎng)中由模塊化UPS引起的高次諧波干擾幾乎不用考慮。而400kVA以下的單機(jī)工頻UPS一般都是6脈沖整流,輸入功率因數(shù)約為0.8,諧波含量達(dá)30%,5次和7次諧波能量較大,會(huì)干擾用電設(shè)備。

容易管理

模塊化UPS的易管理主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

容易更換 在模塊化UPS中,應(yīng)用最多的是20kVA以下的模塊。這種模塊一般重量在20kg左右,一個(gè)人就可以搬動(dòng)。許多模塊化機(jī)柜面板上的LCD都有人性化的圖示。如果某一模塊出現(xiàn)故障,LCD上就會(huì)出現(xiàn)明確標(biāo)志,值班人員只要根據(jù)機(jī)上標(biāo)示就可以輕松更換模塊。

方便增容假設(shè)一個(gè)機(jī)房規(guī)劃的IT用電量是100kVA,但目前只有20kVA的負(fù)載。如果這時(shí)選擇ARRAY 120kVA模塊化UPS,該UPS的模塊單元是15kVA,就可先配置2+1組合,尚有5個(gè)空位,以后可以根據(jù)IT的增容情況來(lái)逐步增加電源模塊。

方便移動(dòng) 機(jī)房搬家是經(jīng)常會(huì)發(fā)生的情況。單機(jī)UPS由于重量很大,又不可拆卸,搬運(yùn)起來(lái)相當(dāng)復(fù)雜和費(fèi)力。而模塊化UPS改變了這種狀況,讓機(jī)房搬家變得更加容易。