机房UPS电源供配电系统需求和设计方案

来源：存能电气  日期：2019-05-29 15:22  浏览量：次

　　机房UPS电源供配电系统需求和设计方案。数据中心机房供配电系统是一个交叉的系统，涉及到市电供电、防雷接地、防静电、UPS不间断供电、柴油发电机等，每个系统互相交叉，互有影响，这就使我们在布置时必须考虑多方面的因素。

　　机房UPS电源的供配电系统就是这基础工程的心脏和大动脉，供配电系统的稳定，能够保障其它系统发挥作用和核心业务正常运行，下面了解一下机房UPS电源供电系统需求和设计方案。

　　机房UPS电源供配电系统需求分析

　　随着数据中心的要求也不断提高，信息设备功能越来越强，功率密度越来越高。数据中心设备机柜用电负荷由以前的2kVA/台，提高到3kVA/台、4kVA/台，甚至更高。机房单位面积的平均用电负荷也由1kVA每平方，提高到1.5kVA每平方、2kVA每平方，甚至更高，数据中心用电负荷的统计应分为两个层次，即：UPS供电系统负荷(输出)和市电供电系统负荷。

　　市电供电系统负荷(输出)的统计主要包括：UPS供电系统(输入)、机房精密空调系统、机房照明及建筑电气设备等。UPS供电系统负荷(输入)=供电负荷+充电负荷。机房精密空调系统负荷=N台主用空调机组额定负荷容量×负荷率。

　　UPS电源供电系统负荷(输出)的统计主要包括：计算机设备、服务器、存储、网络设备、小型机等，在负荷设备明确时，按设备数据统计，具体负荷设备不明确时，按设备机柜平均负荷统计。设备机柜数量也不明确时，可按机房面积平均负荷估计。

　　机房UPS电源供配电系统的布置

　　数据中心机房供配电系统主要设备有：UPS、电池、配电柜和柴油发电机等。这些设备单位占地面积、重量大，对于这些设备的摆放位置既要考虑功能上的需求，又要考虑空间和承重的需要，还要考虑对外界的危害。数据中心机房供电系统应有独立的配电间、变配电所，UPS电源机房应靠近设备机房(负荷中心)布置，这样能保证从UPS输出到用电设备之间的压降和损耗尽可能的小。

　　UPS电源主机、配电柜与蓄电池组是否需要分隔，按照数据中心等级的要求决定，另外还需要考虑到UPS属于大型设备，重量比较大，噪声大，需要摆放在一个承重比较好，并且不影响办公和休息环境的地方。配电柜位置的选择，主要考虑功能上的需求，配电柜应在满足功能分区的基础上，尽可能靠近供电负载。

　　发电机房宜设置在地面一层，当发电机房设置于地下层时，应特别注意进、出风通道能否满足要求，应注意发电机组储油装置(日用油箱、储油罐)的消防要求。变配电所、发电机房、UPS电源机房均应留有足够的面积，可与设备机房同步发展，应对设备机房面积扩展或设备机房功率密度上升引起的供电需求。于非专门设计用于数据中心的建筑，应注意其是否满足设备安装和线路敷设的要求，包括楼面荷载、净高、抗震等级、耐火等级等方面。

　　机房UPS电源供配电系统设计方案

　　选配UPS电源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。

　　B、负载的类型

　　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。

　　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。

　　机房UPS电源供配电系统是数据中心最重要的基础设施，应在数据中心建设初期予以统筹考虑和全面规划，并根据数据中心对供电可靠性的要求。若数据中心中存在不同等级的功能区域，在供配电系统设计中也应区别对待，以减少不必要的建设投资和运营成本。