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    EPS应急电源应该必须具备的三大系统功能

      EPS应急电源是根据消防设施、应急照明、事故照明等一级负荷供电设备需要而组成的电源设备。其一般应该需要具备三大功能系统:

      一、由消防应急工作照明灯,所组成的消防工作照明功能系统,为灭火以及救援人员而设置,一般设置在发电配电房、消防泵房、消防控制中心、通讯中心等此类的重要场所,其应急工作时间不应低于90min,并满足正常工作照度要求。

      二、由消防应急疏散照明灯所组成的,消防疏散功能系统,是为了在人员疏散时,提供必须的照度而设置,一般设置于公共走道、竖向楼梯间,其应急工作时间不低于90min,照度不低于0.5Lx。

      三、由低位消防应急疏散照明和疏散指示,及其他标志形式组成的应急疏散标识功能系统,在紧急情况下为人员的疏散,提供了明确的引导方向及途径,一般安装于商场、影院等人员密集的大型公共场所的公共走道,以及竖向楼梯中,通常位于地面或距地面1m以下,这种应急照明其应急工作时间不能低于90min,标志灯主标界面表面亮度不能低于15cd/m2。

      UPS电源测试主要目的是的UPS电源的实际技术指标是否满足使用要求,人们对于UPS电源测试通常是进行稳态测试和动态测试与常规测试这三类,但是除此之外,UPS电源的测试内容还有其他种。

      UPS电源的测试一般包括稳态测试和动态测试和常规测试三类。稳态测试是在空载、50%额定负载以及100%额定负载条件下,测试输入端和输出端的各相电压、线电压、空载损耗、功率因数、效率、输出电压波形、失真度以及输出电压的频率等。动态测试一般是在负载突变(一般选择负载由0%~100%和由100%~0%)时,测试UPS输出电压波形的变化,以检验UPS的动态特性和能量反馈通路。常规测试是测试其过载能力和检测蓄电池。

      对于一台UPS来说,进行上述3项内容的测试就可以了,但对于大批生产的UPS还必须进行专项测试。专项测试可用抽样的方式进行,其内容有:

      (1)在额定负载为超前及滞后两种情况下,观测UPS电源输出的稳压效果。

      (2)小负载条件下的效率测试。在25%~35%的额定负载(滞后)条件下,质量好的UPS电源,效率可超过80%。

      (3)频繁操作试验。此项试验包括频繁起动与频繁转换。

      ①频繁起动的目的在于检验逆变器、锁相环、静态开关和滤波电容的动态稳定和热稳定。其方法是起动UPS电源,当逆变器起动成功,有输出电压和输出电流,并且达到技术要求后,带负载运行;然后减去负载,停机,再起动UPS电源。这样连续多次操作。

      ②频繁切换试验。主要是检测转换时供电有无断点,在线式UPS电源是不应该出现断点的。

      (4)充电器的起动试验。为了保护蓄电池,避免充电器起动时对电网的冲击,一般UPS的充电器起动,均有限流起动功能,充电器由起动到正常运行的过渡过程,时间一般在10s以上,电流一般限定在蓄电池容量的1/10。

      (5)不带蓄电池加载试验。UPS电源不带蓄电池时,UPS只具有稳压功能。不带蓄电池情况下加负载,可以检验整流器的动态性能。一般要求在20ms内保证输出电压恢复到(100±1)%以内。对于这一功能,不同UPS有不同的设计。

      (6)高次谐波测试。一般UPS的高次谐波分量总和小于5%,可用谐波分析仪来测试。良好的UPS能全部滤掉11次谐波以下的全部谐波,而且波形很稳。选用UPS也应尽量选用不含11次谐波以下谐波的UPS。

      (7)输出短路试验。此种试验一般不予进行,以防损坏UPS电源设备。这是因为有的UPS的输出短路保护功能不够完善。对于具有旁路电源的UPS,进行输出短路测试时,必须在断开旁路电源的情况下进行。否则当输出短路时,UPS电源会在限流的同时,将负载切入旁路电源,会烧断旁路电源保险丝来进行保护。这样,既看不出输出短路保护的限流情况,还将烧毁旁路电源的保险丝,是应该避免的。

      UPS电源的测试内容还可有,如温升保护性能试验、工作温度试验、振动试验、耐压试验、蓄电池再充电试验、高温试验、高湿试验、可靠性试验和不同性质的负载试验等等。作为一个产品正式生产,尤其是批量生产时,上述内容都有必要测试。但作为用户对产品的鉴定和验收,一般进行静态测试、动态测试和常规测试就可以了。数据中心的防火封堵系统不但要防火,还要起到防烟及防鼠的作用。这要求防火封堵系统具有一定的耐火性,气密性和便于扩容等功能。机房内部需要设置防火封堵系统的区域较多,像监控室、控制室、资料室、数据仓库等较为脆弱和危险的区域,都少不了防火封堵系统。

      防火封堵系统功能要求

      保证机房之间的防火封堵完善,只是阻止外部火源进入安全区;如果将防火分区细化到每个机架,就可以对机架内部阻止火势蔓延。所以防火分区除了安装在防火分区的墙体和楼板,也应该安装在机架底部或顶部。

      防火封堵系统的扩容性

      数据中心更换线路的频率非常高,所以对防火封堵系统的重复利用有一定的要求,每次换线路都重新做防火封堵的代价太高,数据中心应选用无限更换线路,而不需要做额外防火封堵的产品。

      防火封堵系统的安全性

      保证机房的整齐、美观、又能保障设备安装和检修人员的身体健康。数据机房的防火封堵系统不应使用以矿棉、石棉为主体的防火封堵系统。防火封堵产品里不应该含有卤素等对电缆等各类各类贯穿物有腐蚀和破坏作用的有害物质。

      防火设备的专业性

      在数据中心机房的防火封堵设计中,针对机架底部进线会对机架内部空气对流造成一定的影响,防火封堵系统最好具备既不妨碍空气对流,又能阻止火势蔓延的效果。针对数据中心开发新的专业设备是提高性能的最好方法  传统的数据中心配电架构

      在传统的配电系统当中,数据中心的主进线先至配电柜(配电柜一般额定功率为50~500kW),配电柜一般配有大型电力变压器用以转换电压或改善电力质量。然后,配电柜将主进线分配成一定数量的分支电路(一般额定功率为1.5~15kW)为IT设备配电。每台IT机柜使用一条或多条分支电路。IT机柜的布线通常要求使用硬管或软管,一般部署在高架地板之下。

      在传统的配电系统推出之时数据中心内仅有数量非常少的大型IT设备。那时,除了对IT设备进行重要升级时执行计划宕机外,很少会对此进行变更。

      面临的挑战

      当下,数据中心用电方面已然发生了巨大变化,特别是面临着功率密度升高、独立IT设备数量不断增加、需要在现有IT设施部署的基础上添减设备等难题,而这些难题给传统的配电系统带来了很大的挑战。较之过去数据中心内寥寥数个大型IT设备,现代数据中心内可能装有上千台带有独立电源线的插接设备,这就需要更多的电源插座。

      在数据中心生命周期内,机柜内的IT设备更换频繁,常常需要更改功率或在机柜处增减插座。由于功率需求的变化,处于运作中的数据中心时常要在不*附近IT负载的情况下添加电路。单位机柜功率密度显著提高,单位机柜内部的支电路数量也相应增多,大量电线导管充塞地板下的通风空间,会导致气流阻塞,也加大了更改布线的难度。分支电路断路器连接的IT设备数量常常远不只一台,这就很难估算分支电路尺寸或判断是否临界过载。现代数据中心普遍安装双路供电系统,必须确保所有电路负载均不超过50%.

      然而,目前尚没有任何办法对其进行监控或规划。虽然人们已经普遍意识到了这些问题,市场上也出现了各种相应的产品,但由于仍使用了传统的配电架构,导致一些新建的数据中心处于以下窘境:数据中心操作员不得不带电更换电路(热作业);操作员无法判断哪些电路临界过载,或当一条电路断电时哪些电路可能过载;地板下的供冷空间被大量的缆线阻塞,减少了现代IT设备的通风量;配电柜的占地面积过大,对地板承重能力要求过高;由于没有足够的分支电路,配有大型变压器的配电柜无法得到充分利用;配有大型变压器的配电柜产生大量废热,必须对其制冷,导致数据中心效率降低。

      优化配电架构以应对数据中心发展需求

      优化目标

      通过优化,可打造高效、可扩展、可重新配置的数据中心配电架构,其具备以下特征:可在运行的系统中安全新增或变更电路;无需在地板下敷设缆线;可对所有的电路功率进行监控;可远程监控所有断路器状态;可随时对IT区域或相关配电区域进行部署;IT机柜仅通过一根线缆满足所有功率需求;IT人员可自行更换使用IT机柜上的插座型号;可对每条支电路的容量及冗余进行管理;无需使用过量的铜线;效率高。

      大型数据中心场景

      对于较大的数据中心,在安装一组机柜时,小型的模块化配电柜也会被同时安装,并插接上方的母线槽。不同于传统断路器面板的导线线头事先未经过处理,模块化配电柜使用的是安装有预先端接防电击断路器模块的背板。模块化配电柜内起初并未安装分支电路模块。从模块化配电柜到IT机柜的电源电路均使用软线缆连接,这些线缆需在现场插接到模块化配电柜的正面,以满足每台机柜的不同需要。IT机柜的分支电路线缆为预先端接,同时配有可插接模块化配电柜防电击背板的断路器模块。对于需要使用专门分支电路的设备而言,例如大多数的刀片服务器,一根配电柜线缆内含有1~3个分支电路,这些线路直接插接刀片服务器,无需额外机柜级配电柜(比如配电盘)。当机柜内的设备进行混合部署时,可使用提供额定电流且可更换插座的机柜式配电柜。在该系统中,新增IT机柜行配备有配电柜以及所有配套分支电路电线、条形机柜插座,可在1h内安装完成,无需任何切线或端接操作。

      小型数据中心场景

      300kW以下的小型数据中心可采用简化架构,其组成元件及工作原理与大型数据中心相同。对于只允许使用一到两个配电柜的小型数据中心,用传统导管及电线将模块化配电柜直接连接至关键母线的方法往往更加经济。小型数据中心也可以采取一种更为简化的方案,即将模块化配电柜直接集成于UPS系统,构成一个可安放于IT房间并与IT机柜排成一行的紧凑部署方案。这样便可省去利用主母线布线环节,同时也无需额外准备电源安置空间。至于很小的数据中心或形状不规则的数据中心,采用小型模块化配电单元则极为适合。

      改造、升级应用场景

      现有数据中心的升级往往涉及许多个数据中心项目,扩容或安装高密度区域项目是其中最为普遍的。相比安装传统配电柜,模块化配电系统的安装过程要来得简单方便许多,尤其适用于这些改造项目。在为现有数据中心安装新的传统配电柜时会面临一连串挑战,而模块化配电系统却可将多数的挑战难题一并“解决”。随着数据中心的发展,模块化配电柜可与现有传统配电柜共处运行。在这些改造方案中,传统配电柜的安装常常受限于各种历史局限,不使用吊顶母线槽元件,每个配电柜均由传统管道及电线连接至主母线。模块化配电柜在升级传统数据中心时最重要的优势为:由于线缆均置于吊顶线缆槽之内,其安装不会加剧地板下气流阻塞现象。

      配电监控

      在数据中心配电系统中,可能有数以百计的断路器处于负载状态。而经过优化的配电系统采用更高容量的机柜供电,其断路器数量较之一般系统减少20%~40%.即使这样,系统中仍存在诸多电路,这些电路可分为4个级别:UPS主母线、配电柜输入、分支电路、插座。模块化配电系统采用内置电流及能源监控,可对各个级别的每条线路做到了如指掌。除此之外,配电柜的分支电路断路器也处于监控之中,以便实时掌握其工作状态。所有监控均通过简单网络管理协议(SNMP)公开标准协议进行通讯。容量管理软件可对系统中每条电路实施监控,增强安全系数,验证冗余并对现有容量进行确认。

     
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