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　　機(jī)房供配電系統(tǒng)為機(jī)房用電安全提供基礎(chǔ)架構(gòu)。不同類別機(jī)房對供配電系統(tǒng)的要求如下:

　　國家A類標(biāo)準(zhǔn)機(jī)房:一旦出現(xiàn)突發(fā)斷電,將產(chǎn)生重大財(cái)產(chǎn)損失和嚴(yán)重的社會(huì)影響,要求建立不停電電源系統(tǒng);

　　國家B類標(biāo)準(zhǔn)機(jī)房:突發(fā)斷電后會(huì)造成一定的財(cái)產(chǎn)損失和社會(huì)影響,要求建立備用電源系統(tǒng);國家C類標(biāo)準(zhǔn)機(jī)房:突發(fā)斷電一般不會(huì)造成重大財(cái)產(chǎn)損失和社會(huì)影響,可按一般用戶電源配置。為滿足對用電安全要求最高的A類機(jī)房電源配置,可以通過從兩個(gè)不同變電站提供雙回路供電并結(jié)合設(shè)置應(yīng)急發(fā)電機(jī)來獲得(如圖1所示)。

　　來自A、B兩個(gè)不同變電站的市電,經(jīng)自動(dòng)切換開關(guān)ATS1選擇后,與應(yīng)急發(fā)電機(jī)一起進(jìn)入自動(dòng)切換開關(guān)ATS2,之后進(jìn)入機(jī)房輸入配電柜,向機(jī)房負(fù)載供電。

　　應(yīng)急發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是至關(guān)重要的,不僅要考慮機(jī)房負(fù)載設(shè)備的用電,還應(yīng)考慮給機(jī)房所有冷卻設(shè)備提供備用電源。為了避免負(fù)載設(shè)備因溫度上升而停止運(yùn)行,造成溫度過高而釀成事故。應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電時(shí)間依據(jù)當(dāng)?shù)仉娏ΡＵ锨闆r而定,一般而言,燃油儲(chǔ)備不應(yīng)少于4h。

　　ATS(Automatic Transfer Switch)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)主要用于應(yīng)急供電系統(tǒng),當(dāng)一路電源斷電時(shí),將負(fù)載電路自動(dòng)切換到另一路(備用)電源,以確保重要負(fù)荷連續(xù)、可靠運(yùn)行。

　　1 UPS的作用

　　UPS對保證計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行是很重要的設(shè)備,干凈、穩(wěn)定的電源。據(jù)IDC統(tǒng)計(jì),全部電腦故障的45%是由電源問題引起的;除了因電網(wǎng)維護(hù)預(yù)先安排的停電、電網(wǎng)故障停電、自然災(zāi)害導(dǎo)致的停電,電網(wǎng)還存在著斷電、雷擊尖峰、浪涌、頻率振蕩、電壓突變、電壓波動(dòng)、頻率漂移、電壓跌落、脈沖*等電源質(zhì)量問題。

　　但是,機(jī)房精密的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和通信設(shè)備對電源要求較高,更不允許電力中斷,因此UPS為保障機(jī)房供電安全、提高機(jī)房供電質(zhì)量發(fā)揮著必不可少的作用。

　　UPS一方面保證對負(fù)載供電的連續(xù)性:

　　(1)在兩路電源之間實(shí)現(xiàn)無間斷相互切換。

　　(2)能夠提供一定的后備時(shí)間。UPS的蓄電池貯存一定能量，在電網(wǎng)停電或間斷時(shí)能夠繼續(xù)供電一段時(shí)間(10min、30min、60min或更長)來保護(hù)負(fù)載。

　　另一方面保證對負(fù)載供電的質(zhì)量:

　　(1)隔離作用。將瞬間間斷、諧波、電壓波動(dòng)、頻率波動(dòng)、電壓噪聲等電網(wǎng)*阻擋在負(fù)載之前,使電網(wǎng)中的*不影響負(fù)載,也使負(fù)載對電網(wǎng)不產(chǎn)生*。

　　(2)電壓變換作用。輸入電壓等于或不等于輸出電壓，如380V/380V、380V/220V，包括穩(wěn)壓作用。

　　(3)頻率變換作用。輸入頻率等于或不等于輸出頻率,如50Hz/50Hz、50Hz/60Hz,包括穩(wěn)頻作用。

　　2 UPS的應(yīng)用方式

　　UPS的應(yīng)用方式，取決于機(jī)房供配電系統(tǒng)如何安排UPS的輸入供電和輸出配電方案。

　　2.1 單UPS

　　目前機(jī)房廣泛采用雙變換式UPS,以確保電力供應(yīng)不中斷。圖2是UPS最常見的應(yīng)用方式,但仍然存在安全隱患。

　　在這種應(yīng)用方式中,機(jī)房負(fù)載不可避免地會(huì)出現(xiàn)由市電或發(fā)電機(jī)直接供電的狀態(tài);如當(dāng)UPS發(fā)生故障或維護(hù)檢修時(shí),系統(tǒng)將由交流旁路或維修狀態(tài)供電通道供電,供電安全性和可用性完全依賴于市電或發(fā)電機(jī)質(zhì)量。一旦市電出現(xiàn)短暫的(通常持續(xù)時(shí)間在100ms以上)斷電故障,機(jī)房將不可避免會(huì)出現(xiàn)災(zāi)難性后果。此外,旁路狀態(tài)工作時(shí),電網(wǎng)質(zhì)量不佳、電源*對機(jī)房IT設(shè)備也是不可忽視的安全隱患。

　　為了提高供電安全性和可用性,可在機(jī)房中采用兩臺(tái)或以上的UPS,并設(shè)計(jì)科學(xué)合理的UPS輸入供電與輸出配電方案。

　　2.2串聯(lián)熱備份

　　串聯(lián)熱備份供電方式采用主、備UPS各一臺(tái),備機(jī)的輸出作為主機(jī)的旁路備份輸入。

　　(1)正常情況:主機(jī)帶100%負(fù)載,備機(jī)不帶載;

　　(2)主機(jī)出現(xiàn)故障:主機(jī)所帶全部負(fù)載通過旁路轉(zhuǎn)由備機(jī)供電;

　　(3)市電停電:主機(jī)帶載放電至電池終止電壓后,主機(jī)的電池欠壓保護(hù)功能起作用,負(fù)載轉(zhuǎn)由備機(jī)供電。

　　市電停電后,為了保證備機(jī)能夠完成供電,備機(jī)需要有相應(yīng)容量的蓄電池。則當(dāng)市電停電,主機(jī)電池在放電的過程中,備機(jī)的電池同樣在放電,但由于備機(jī)是空載狀態(tài),其耗用電池容量約為10%。在市電突發(fā)異常時(shí),在一定時(shí)間內(nèi)為機(jī)房負(fù)載提供一般情況下,備機(jī)的電池配置容量與主機(jī)相同,系統(tǒng)總的后備時(shí)間接近于單機(jī)的兩倍。

　　串聯(lián)熱備份方式由于控制技術(shù)簡單、成本低、安裝簡便而得到廣泛應(yīng)用,但也存在一些明顯的問題:正常情況下,主機(jī)帶100%負(fù)載而備機(jī)不帶載,因此長期運(yùn)行必然造成主、備機(jī)及配套電池老化程度不一致;一旦主機(jī)出現(xiàn)故障,則100%負(fù)載加到備機(jī)上，對備機(jī)的沖擊非常大，存在一定隱患。因此在大型UPS系統(tǒng)中，較多采用并聯(lián)的冗余模式。

　　2.3并聯(lián)熱備份

　　并聯(lián)熱備份供電方式采用主、備UPS各一臺(tái),兩臺(tái)UPS的輸出同時(shí)送到冗余轉(zhuǎn)換器,經(jīng)冗余轉(zhuǎn)換器再給負(fù)載供電。

　　(1)正常情況:冗余轉(zhuǎn)換器讓主機(jī)對負(fù)載供電,或者讓主機(jī)帶重要負(fù)載、備機(jī)帶次要負(fù)載;

　　(2)主機(jī)出現(xiàn)故障:冗余轉(zhuǎn)換器快速將負(fù)載轉(zhuǎn)移到備機(jī)上,完成負(fù)載的冗余供電;

　　(3)主機(jī)恢復(fù)正常:主機(jī)輸出到冗余轉(zhuǎn)換器后,冗余轉(zhuǎn)換器又將負(fù)載重新轉(zhuǎn)移回由主機(jī)供電。

　　并聯(lián)熱備份方式可由兩臺(tái)不同容量的UPS組成,連接簡單、可靠性高,但不能增容,過載能力不能增大。

　　2.4直接并聯(lián)

　　由2～4臺(tái)UPS直接并聯(lián)組成,每臺(tái)UPS具有各自的靜態(tài)旁路,輸出同時(shí)送到并聯(lián)配電柜上進(jìn)行直接并聯(lián),共同均分負(fù)載電流,不存在主從關(guān)系;當(dāng)某臺(tái)UPS出現(xiàn)故障時(shí),該機(jī)自動(dòng)退出并聯(lián)系統(tǒng),其負(fù)載電流由剩余的UPS供電,輸出不間斷;在故障機(jī)維修完成后可以在線并入,繼續(xù)對負(fù)載進(jìn)行冗余供電。

　　直接并聯(lián)方式連接簡單、不增大占地面積、價(jià)格適當(dāng)、負(fù)載均分,可實(shí)現(xiàn)并聯(lián)冗余、并聯(lián)增容,但所有UPS的旁路必須是同一路電源,可靠性略低。

　　為進(jìn)一步改善安全性能,在使用UPS設(shè)備的同時(shí),結(jié)合雙回路供電、雙總線輸出方式,可以提供一種更高安全性的供電方式。如圖3所示,采用雙回路、應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電、UPS并機(jī)雙總線輸出,能有效消除從變電站到各機(jī)房設(shè)備輸入端的整個(gè)供電系統(tǒng)中可能存在的各種單點(diǎn)故障隱患。

　　正常供電時(shí),來自不同變電站的兩路市電分別與應(yīng)急發(fā)電機(jī)一起,經(jīng)ATS切換后形成機(jī)房供電輸入母線1和母線2,兩條母線分別向兩組UPS供電,母線之間可通過開關(guān)K按需要接通,以應(yīng)對極端情況。兩組UPS通過直接并聯(lián)方式分別向兩條輸出母線供電。

　　與單總線輸出供電系統(tǒng)相比,雙總線輸出供電系統(tǒng)能有效消除從UPS并機(jī)輸出到設(shè)備終端之間的單點(diǎn)瓶頸故障隱患,確保機(jī)房設(shè)備的高安全性和高可用性,同時(shí)也方便整個(gè)供配電系統(tǒng)的檢修、維護(hù)和升級擴(kuò)展。采用雙回路、應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電、UPS并機(jī)雙總線輸出的供電方式,不僅消除了傳統(tǒng)UPS供電方式中因靜態(tài)交流旁路或維修旁路供電狀態(tài)帶來的事故隱患,而且在極端情況下(兩路市電長時(shí)間停電且有一臺(tái)UPS故障)也能確保機(jī)房較長時(shí)間的供電質(zhì)量和供電安全。