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UPS不间断电源的带载能力
山特UPS电源的带载能力是用户选择UPS时首先要考虑的问题,即需要一个多大容量的UPS不间断电源,被选中的UPS在各种情况下带负载的能力又如何,都是需要认真对待的。但UPS又不象变压器那样,只要负载功率不超过其额定输出容量(kVA)数值,无论什么负载都行,而UPS的输出容量不仅与负载大小有关,还与负载的性质有关。
为什么会是这样呢,其原因就是UPS机内的输出侧有一组电容。这组电容是做什么的呢?有两种说法:其一,双变换型UPS的这组电容是“补偿电容”,Delta变换型UPS的这组电容是逆变器的输出滤波电容。在一篇英文文章里对这个问题有很多论述,图1和图2就是这篇英文文章所附的图,是以500kVA的UPS为例来说明的。
双变换型UPS的额定负载功率因数为0.8,逆变器供给有功功率P,电容不仅要起滤波作用,还要供给负载的无功功率Q。那么额定容量为500kVA的UPS在额定情况下,应供给负载400kW的有功功率,300kVAR的无功功率。而逆变器只供给有功功率,无功功率则由输出电容C来供给。所以这个所谓“补偿电容”既要滤波,既要供无功功率,至少要有300kVAR的大小。见图1中对输出电容的标注(300kVAR PWM电容)。
是Delta变换型UPS的电路,因为额定负载功率因数为1,所以负载功率完全由主逆变器供给,输出电容只供PWM逆变器的滤波用(PWM电容)。
为什么会有这种看法和结论呢,就是因为二者的额定负载功率因数不同。按Delta变换型UPS的额定负载功率因数为1,双变换型UPS的额定负载功率因数为0.8。由于这个原因造成上述这种认识和结论。
首先从一种双变换UPS的实际电容说起。某著名品牌的双变换500kVA UPS的输出电容为2组,一组为三角形连接C2,另一组为星形连接C3。C2为200μF 440VAC 15个,C3为100μF 280VAC 30个。按额定电压为400V/230V计算,C2为150kVAR,C3为50kVAR ,总计为200kVAR。若按常规计算,负载所需无功功率Q=S×sinφ=500×0.6=300kVAR,是实际电容能够提供无功功率数值的1.5倍。另一种同品牌不同系列100kVA UPS 的输出电容为30kVAR,计算出无功功率Q=100×0.6=60kVAR,为实际值的2倍。显然这个电容提供不出负载所需的无功功率,起不到补偿作用。
笔者认为:这个输出电容是PWM逆变器输出的滤波电容,它与逆变器输出变压器(或电感)共同组成滤波电路,而不是补偿电容。其大小是由厂家根据滤波要求设计所决定的,不是按输出无功功率计算的。由于有了这个滤波电容,对高次谐波来讲是滤掉了,对于基波来讲是一个固定的电容电路。UPS输出端不管是否有负载,也不管负载大小,逆变器总是要供给这样一个容性电流。对于感性负载来讲,可以降低逆变器电流,而对于容性负载来讲,又增大了逆变器电流。
产生这个问题的原因还是UPS规定在额定容量时的负载功率因数的数值问题。双变换型UPS一般规定为0.8(或0.7),在此条件下选定的功率器件。但也可以规定为1,那具体数据就不同了。Delta变换UPS也是一样,它在电池工作情况下是和双变换型无输出变压器的高频机UPS是相同的。对选择逆变器的功率器件和高频机是一样的。所以负载功率因数取1是厂家设计时确定的。当然,由于这样的设计,10kVA的UPS可以带10kW功率因数为1的负载。
可是,UPS的带载能力,除了在额定情况下以外,还需要考察它在其它负载条件下的情况,即适应负载的能力。因为在各种负载功率因数下其所需容量就不一定是给出的额定值了。
一般UPS都有一个输出功率与负载功率因数的关系数据,有的是曲线图,有的是直方图,有的是数据表。Delta变换型UPS给出的是0.9超前到0.8滞后(但未给出在这个范围内输出功率的数值,一般是小于其额定功率的)。其实双变换型UPS也有这些数据,只不过在平时提供的样本中没有写出。
登载在《UPS应用》杂志2003年2月刊(总21期)上笔者撰写的文章《UPS的额定输出功率与负载功率因数》一文中有详细的分析。同时也列出了多种品牌UPS的数据,其中就有SILCON 300系列的曲线图,其数据和Delta变换型UPS产品差不多。范围最宽的是AEG的UPS是全功率因数范围,从“容性0”~1~“感性0”。
在不同负载条件下的UPS输出这个问题逐渐引起人们的注意,特别是设计者不仅需要确定额定功率值,而且还需要考虑在不同负载性质时UPS输出的功率值。
综合以上论述,简单归纳笔者主要观点如下:
(1)UPS输出侧的电容是逆变器滤波电容,不能称为“补偿电容”。
(2)滤波电容的大小是由滤波要求确定的,不是按UPS额定输出容量的无功功率计算的。
(3)UPS的额定容量所规定的负载功率因数是设计者确定的。一般可用0.8、0.7或1。
(4)UPS输出带载能力是看它适应负载功率因数的范围,一般容性0.9到感性0.8是比较窄的范围,范围最宽的是Cosφ=0~Cosφ=1~Cosφ=0全功率因数范围
UPS不间断电源放电过程中的问题
在日常的使用过程中,只有定期对UPS不间断电源放电才能延长它的使用寿命,以前我们已经提出过怎样对UPS电源进行放电,现在,要告诉大家在放电过程中的注意事项。
在对UPS电源进行放电时请务必坚持六点注意事项:
1、注意人事的安全,
2、防止UPS电源掉电,而引起负载宕机,对设备造成损坏。
3、先要向客户了解在放电之前UPS不间断电源大概能够后备多长的时间,这样在作放电的时候,就有个准备了,防止放电到了后备时间,都不知,造成负载的宕机。造成设备的损坏。
4、如果可以看到UPS蓄电池的情况下,先目测电池是否有明显的变形和漏夜现象。
5、如果UPS电源本身具备自动放电功能设置时间,建议让UPS不间断电源自己先进行一下放电,这样可以初步判断电池是否具备放电的能力。
6、在人为放电时,请时刻观察UPS蓄电池电压的下降情况,以便随时恢复市电输入。
7、对UPS电源进行放电处理不必完全把电池的容量完全放光,这里只是放到额定容量的三分之二就可以,放电只要起到激活电池的作用。 延长UPS蓄电池的使用时间。
8、如果是中大功率的UPS不间断电源,一般整流器和旁路输入开关独立设计,建议OFF整流器开关就可以,而不必OFF用户的市电输入开关,防止万一电池放电出现以外,UPS电源可以立即转到旁路模式工作。
山特助贵州省公安厅打造信息化“天网”
近日,在贵州省公安厅通信系统基层网络建设项目UPS系统公开招标中,伊顿旗下山特UPS电源联合成都金博科,经过长期的跟踪、筹备与沟通,最终击败众多强劲对手,喜获本次UPS订单,这是山特产品在西南市场取得的又一次重大突破。
贵州省公安厅是省政府主管全省公安工作的部门,是保障国家和人民安定生活的政府机要部门。近年来,违法犯罪活动的智能化程度越来越高,对于公安系统来说,只有及时准确地掌握情报信息,才能妥善处理各类案件,这就要求有一个功能强大的信息管理系统。与此同时,信息的畅通和数据的安全有赖于一个稳定可靠的供电系统支持。突然断电会造成通信中断、数据丢失,严重影响公安机关的执法效率。因此保证控制机房设备正常的电力供应便成为公安厅通信系统基层网络建设一个非常重要的环节。
在充分考虑了用户需求之后,山特和与都金博科组成的项目小组针对贵州省公安厅各基层网点的应用环境,将可靠性和可用性放在了首位,并充分考虑到了未来增容可能性,为其提供了以山特城堡系列C1KS UPS为核心的系统整体解决方案,为用户构建了一个不间断安全供电的平台。
贵州省公安厅相关负责人表示:“之所以选择山特作为合作伙伴,一是由于山特进入中国二十多年,拥有雄厚的技术研发实力、可靠的产品品质、完备快捷高效的售后服务体系,得到了国内各行业用户的一致肯定,被誉为‘国内最受欢迎的UPS品牌’,二是因为山特推荐的UPS能够有效地对公安基层各分散的网点系统进行数字化控制,提供更为弹性的电源规划和更加安全的供电保障。”
此次山特为贵州省公安厅推荐的城堡系列C1KS UPS产品采用高效率、高性能以及高输出电压稳定度的双转换纯在线架构,兼容三相和单相市电输入,可通过判断当前市电状态自动地在三/单相之间切换,特别适合为一些地理环境相对恶劣的网点提供高质量的纯净电力供应。
每台UPS产品均具备随意组合、热插拨等功能,修复时间可控制在几十分钟以内,对追求效率的公安系统而言,使应用与维护的难度大大减少。此外,每个模块均内嵌有中央控制板监控的可并机运行的高性能充电器,快速充电并合理地保护电池,高效的发挥电池效能而不降低电池寿命。同时,机柜内留有一个充电模块的空位,用户可以根据需要选购一个专用充电模块,进一步增强充电能力。城堡系列C1KS采用DSP作为控制中枢,实现了数字化的控制和完备的通讯功能,使通讯模块通过机内网络对各UPS模块的工作进行集中监控。用户对UPS的操作,可以很容易的在LCD面板上进行,并获得所有UPS模块的信息。LCD、LED以及蜂鸣器相配合提供了完备的报警功能,大大提高了整个系统的安全性和无人值守能力。
据了解,此次中标的700余台山特城堡系列C1KS UPS已进入安装调试阶段。贵州省公安厅对于山特UPS的性能、交付、安装过程以及服务质量都非常满意。此次山特产品的成功入选,为未来在公安系统的成功应用积累了宝贵的经验,奠定了坚实的基础。
自放电
(1)当一经充电之电池若经长期储存,则其容量将逐渐减少,并成为放电状态,此种现象称为自放电,且这现象是无法避免的。即使电池未使用过,也会因电池内部起化学及电化学反应而造成自行放电,现将铅酸蓄电池的自行放电之情况分述如下:
A.化学因素 不论是阳板(PbO2)还是阴板(Pb)的活化物质,都需经分解或逐步与硫酸反应(电解液),而转变成较稳定之硫酸铅,这个过程也就是自行放电。
B.电化学因素由于不纯物质的存在,电池内部会形成局部电路或与两极发生氧化还原反应,而造成自行放电。力能电池电解质因杂质含量极低,因而自放电量非常小,这源于电池的超强保持特性。
(2)电池的自放电与储存温度有着密切的关系
电池放电后应立即充电,不可将电池在放电后长期搁置;不需要用的电池搁置一段时间后应进行重复补充电,直至容量恢复到储存前的水平。
当容量仅为或低于额定容量的40%时(开路电压25℃时低于6.3V/12.63V),应用均衡充电以使容量恢复。
常温下应三个月一次对电池进行补充电,(补充方法请参见表3)低温下电池可储存更长的时间,例如电池储存于15℃,无潮湿,干净及无阳光照射的地方,在进行必要的补充电前,可保持12个月以上。
ups不间断电源零地电压的产生机理
在380V交流供电系统里,由于线路保护的需要,通常将三相四线制的中心点通过接地装置直接接地。图1所示为当前数据机房配电系统的典型构架图,系统中通常配置一台或数台10KV/380V △/Yo变压器,Yo侧的中心点通过接地网直接接地,如图1中的G点。
从变压器到各IT负载之间,为了安全运行和维护管理考虑,通常将这一距离中的线路分成三级配电母线,即UPS输入配电母线或称市电输入母线L1(含柴油发电机切换后输入),UPS输出配电母线L2,楼层配电母线L3,楼层配电再分路到列头柜(也有将楼层配电与列头柜合而为一的),然后单相接入机架PDU对IT负载进行供电。
这样,从变压器的二次侧接地点G到IT负载的零线输入点N之间,有很长的输电距离,当负载投入运行后,由于电网三相电压、相位的不对称性、各级配电母线各相负载的不对称性以及各单相负载的非线性特性等因数的存在,就会有有大量的三相不平衡电流及3N次谐波电流通过零线流回到变压器的接地点G,由于线路阻抗的存在,流过零线的电流就在零线的各点产生了相对于参考点G的电压差,这就是所谓的“零地电压”。零地电压从本质上来说,它与其它电压没有任何特别的地方,只是零线上的电压降。
由于各级配电母线到变压器接地点G的线路阻抗不同,每一级零线上流过的零线电流也不一样,这就形成了不同的零地电压点,如图1所示。不过数据机房用户通常关心下列几个零地电压点:
1、 UPS输入零地电压-U N1-G
2、 UPS输出零地电压-U N2-G
3、 楼层配电柜输出零地电压-U N3-G
但是,对于IT负载最为“致命”的IT负载机柜端的零地电压-U N-G往往被忽视。
科学地认识数据机房UPS电源的“零地电压”问题
长期以来,在国内机房数据中心电源的设计、建设与应用过程中,“零地电压”被忽悠得神乎其神,甚至成为了机房供电电源品质的首要指标。近年来这种趋势愈演愈烈,令人难以置信的是这一反科学的的“零地电压”居然被写进了某些国家级标准,如某GB级的机房设计规范要求“UPS供电系统的零地电压的有效值控制在小于2V的范围内”等,许多厂商与用户都习惯于将数据系统中出现的各种问题归给于零地电压引起的。目前,国内业界忽悠的根据“统计数据”“零地电压”过高对IT设备,如主机、小型机、服务器、磁盘存储设备、网络路由器、通信设备等的影响可概括为下列几种:
1、 可能导致IT设备中的微处理器CPU芯片出现“莫名其妙”地致命损坏;
2、 可能导致IT设备出现死机事故的概率增大;
3、 可能导致网络传输误码率的增大,网速减慢;
4、 可能导致存储设备损坏、数据出错等。
5、 某些知名IT厂商规定零地电压大于1V不给开机等。
但是综观国际的IEC和UL电源标准,却根本没有“零地电压”这一名词,遍寻IEEE的文章也没有检索到任何“零地电压对IT负载影响的相关文献”。有趣的是笔者曾陪同欧美的电源专家访问一些中国数据机房用户,有些用户提出了零地电压的问题,可怜这些搞了几十年电源并参与美国UL电源标准起草的专家们根本就听不懂,经过反复解释才基本明白了所谓的“零地电压”的含义,但他很惊讶地反问:“在中国,有这一电压对IT负载影响的确凿证据吗?”。
尽管零地电压对IT负载的影响还没有任何确凿的科学依据(绝大部分是把地电位与零地电压混为一谈),但是为了解决这一可怕而神秘的“零地电压”问题,国内许多用户却不惜投入大量的资金。如某通信数据机房采购了数十台变压器柜安置在各个楼层机房的输入端来降低零地电压,这不仅导致了大量的资源浪费,大幅度增加了机房的运行成本,使本来就不太盈利的IDC业务更是雪上加霜,而且也降低了机房供电系统的可靠性。
为此,笔者认为系统地讨论机房供电系统的“零地电压”产生机理,特别是对IT负载的影响问题,使机房数据中心电源的设计、建设与使用者对 “零地电压”问题有一科学的认识是非常必要的。
伊顿9E新品问世,诠释最新机房服务新主张
近日,伊顿UPS家族新星9E系列首次征战台北,亮相南港展览馆就备受到业界专家认可,被追捧为新一代电力保护系统“利刃”。作为今年最新推出的一款专为数据中心量身定制的供电系统产品,9E系列是伊顿为用户数据中心打造新型绿色环保、管理简便、经济实用、安全可靠的电力保护系统的最新成果,为大众诠释了伊顿精炼高效、经济实用、安全可靠的新型机房服务新主张。
精炼高效 引领行业“风向标”
随着各行各业信息化需求的不断增长和能源问题的日益严重,大量的应用需求驱动着更多、更广泛的新技术应用到UPS系统中去,UPS系统的发展正朝着更高效、更智能、更可靠、更节能等方向不断发展。精炼、高效的9E系列应运而生,秉承伊顿高端UPS一贯的高可靠性、高可用性设计理念,以解决现代数据中心所面临的典型供电问题为目的,同时兼顾到日趋敏感的投资回报率、能源消耗成本、远程智能管理及系统效能等方面的客户要求,无不显示了伊顿作为国际领先的电能质量管理专家,引领行业风向标的卓越品质。
9E系列UPS秉承了伊顿一贯高频化UPS的设计理念,采用新一代IGBT整流技术及DSP控制技术,具有极高的系统转换效率,95%整流逆变效率在同级别UPS的节能指标上处于绝对领先的地位。新型HE高效工作模式可以帮助用户根据其IT负载对电网质量的实际需求,灵活设定HE模式的各种工作参数,例如在高效模式下,UPS的效率可高达98%,工作运行中更高的转换效率将有效减少电能损耗。
伊顿9E系列UPS设计采用了智能化微处理器控制技术和先进的网络通讯技术,UPS内部各个功能模块都能得到精确的控制,该机型标配了大屏幕图形化的LCD显示器,直观的为管理者提供了UPS的工作状态和参数。配合伊顿全球最新发布的IPP/IPM智能监控系统进行远程管理,极大地简化当今用户环境对供电设备的监控需求,既能监控独立局域网中UPS和智能化配电设备(ePDU),又能对全球范围内的远程网络设备进行监控管理。
经济实用,安全可靠 为机房管理保驾护航
伊顿9E系列UPS的设计重点考虑了用户对投资回报率、能源消耗成本的要求。机身采用紧凑型设计,有效的减少机器的占地面积,与同级别其它产品相比,最大可减少35%的机房使用面积。成熟的高频技术应用,明显提高了电能的转换率,减少电能损耗,同时具有极好的输入性能指标,减少了对输入电网的影响,降低了对输入配电及开关的容量需求。
安全可靠运行是UPS运行的根本。被业界充分认可的成熟稳定的并机技术-----伊顿独有的热并机技术,作为标配出现在所有9E系列UPS产品中。此外,旨在优化电池充放电管理、自动进行电池性能检测和电池维护、延长电池使用寿命、提高电池组可靠性的伊顿专利技术——ABM电池管理技术,也被应用到9E系列UPS产品中。
值得一提的是,伊顿9E系列UPS的功能和参数在同类机型中均位居前茅,例如9E的输出功率因数、过载能力、输入电压范围、噪音等市场较为关注的技术指标,均达到或超过了行业最高级标准的要求。如此严谨的科技创新和精耕细作的工艺,使得9E系列在行业内广受推崇,也引领UPS领域革新的“新浪潮”。
SEHEY西力铅酸和胶体蓄电池 德国的WESTPOWER公司拥有60多年生产UPS的经验,在欧洲、美国、亚洲等地设有分公司、工厂,1992年SEHEY公司将业务总部迁往美国,现在业务遍及世界各地八十多个国家和地区,产品年销售过亿美元。
WESTPOWER在德国的柏林拥有专门的电力试验室,致力于研究电力的最新技术,多次参与世界性的国际电力研讨会,一直保持与IBM、HP、SIEMENS、GE等国际性公司的合作,不断地进行技术创新,永远出类拔萃。
WESTPOWER能够成为不断电系统制造领域中的佼佼者,主要得力于稳定的品质和优异的性能,已通过ISO9001、UL、CE、TUV、FCC等国际认证,使WESTPOWER的产品具有国际公信力。
WESTPOWER电池是德国SIEMENS公司为其UPS产品所配套设计的一款西力蓄电池,其性能已达到国际先进水平。WESTPOWER公司在生产过程中严格遵照ISO9001的质量标准,采用先进的质量控制工艺,在原材料采购、制程控制、出货检测的整个过程中进行严格的质量控制。正是由于WESTPOWER公司的产品拥有可靠的性能,才获得了ISO9001、UL和CE等国际认证。
产品优势:
•安全性能好:正常使用下无电解液漏出,无电池膨胀及破裂。
•放电性能好:放电电压平稳,放电平台平缓。
•耐震动性好:完全充电状态的电池完全固定,以4mm的振幅,16.7HZ的频率震动1小时,无漏液,无电池膨胀及破裂,开路电压正常。
•耐冲击性好:完全充电状态的电池从20CM高处自然落至1CM厚的硬木板上3次无漏液,无电池膨胀及破裂,开路电压正常。
•耐过放电性好:25摄氏度,完全充电状态的电池进行定电阻放电3星期(电阻只相当于该电池1CA放电要求的电阻),恢复容量在75%以上.
•耐充电性好:25摄氏度,完全充电状态的电池0.1CA充电48小时,无漏液,无电池膨胀及破裂,开路电压正常,容量维持率在上95%以.
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