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　　EPS應(yīng)急電源是根據(jù)消防設(shè)施、應(yīng)急照明、事故照明等一級負(fù)荷供電設(shè)備需要而組成的電源設(shè)備。其一般應(yīng)該需要具備三大功能系統(tǒng)：

　　一、由消防應(yīng)急工作照明燈，所組成的消防工作照明功能系統(tǒng)，為滅火以及救援人員而設(shè)置，一般設(shè)置在發(fā)電配電房、消防泵房、消防控制中心、通訊中心等此類的重要場所，其應(yīng)急工作時間不應(yīng)低于90min，并滿足正常工作照度要求。

　　二、由消防應(yīng)急疏散照明燈所組成的，消防疏散功能系統(tǒng)，是為了在人員疏散時，提供必須的照度而設(shè)置，一般設(shè)置于公共走道、豎向樓梯間，其應(yīng)急工作時間不低于90min，照度不低于0.5Lx。

　　三、由低位消防應(yīng)急疏散照明和疏散指示，及其他標(biāo)志形式組成的應(yīng)急疏散標(biāo)識功能系統(tǒng)，在緊急情況下為人員的疏散，提供了明確的引導(dǎo)方向及途徑，一般安裝于商場、影院等人員密集的大型公共場所的公共走道，以及豎向樓梯中，通常位于地面或距地面1m以下，這種應(yīng)急照明其應(yīng)急工作時間不能低于90min，標(biāo)志燈主標(biāo)界面表面亮度不能低于15cd/m2。

　　UPS電源測試主要目的是的UPS電源的實(shí)際技術(shù)指標(biāo)是否滿足使用要求，人們對于UPS電源測試通常是進(jìn)行穩(wěn)態(tài)測試和動態(tài)測試與常規(guī)測試這三類，但是除此之外，UPS電源的測試內(nèi)容還有其他種。

　　UPS電源的測試一般包括穩(wěn)態(tài)測試和動態(tài)測試和常規(guī)測試三類。穩(wěn)態(tài)測試是在空載、50%額定負(fù)載以及100%額定負(fù)載條件下，測試輸入端和輸出端的各相電壓、線電壓、空載損耗、功率因數(shù)、效率、輸出電壓波形、失真度以及輸出電壓的頻率等。動態(tài)測試一般是在負(fù)載突變(一般選擇負(fù)載由0%~100%和由100%~0%)時，測試UPS輸出電壓波形的變化，以檢驗UPS的動態(tài)特性和能量反饋通路。常規(guī)測試是測試其過載能力和檢測蓄電池。

　　對于一臺UPS來說，進(jìn)行上述3項內(nèi)容的測試就可以了，但對于大批生產(chǎn)的UPS還必須進(jìn)行專項測試。專項測試可用抽樣的方式進(jìn)行，其內(nèi)容有：

　　(1)在額定負(fù)載為超前及滯后兩種情況下，觀測UPS電源輸出的穩(wěn)壓效果。

　　(2)小負(fù)載條件下的效率測試。在25%~35%的額定負(fù)載(滯后)條件下，質(zhì)量好的UPS電源，效率可超過80%。

　　(3)頻繁操作試驗。此項試驗包括頻繁起動與頻繁轉(zhuǎn)換。

　�、兕l繁起動的目的在于檢驗?zāi)孀兤鳌㈡i相環(huán)、靜態(tài)開關(guān)和濾波電容的動態(tài)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。其方法是起動UPS電源，當(dāng)逆變器起動成功，有輸出電壓和輸出電流，并且達(dá)到技術(shù)要求后，帶負(fù)載運(yùn)行;然后減去負(fù)載，停機(jī)，再起動UPS電源。這樣連續(xù)多次操作。

　�、陬l繁切換試驗。主要是檢測轉(zhuǎn)換時供電有無斷點(diǎn)，在線式UPS電源是不應(yīng)該出現(xiàn)斷點(diǎn)的。

　　(4)充電器的起動試驗。為了保護(hù)蓄電池，避免充電器起動時對電網(wǎng)的沖擊，一般UPS的充電器起動，均有限流起動功能，充電器由起動到正常運(yùn)行的過渡過程，時間一般在10s以上，電流一般限定在蓄電池容量的1/10。

　　(5)不帶蓄電池加載試驗。UPS電源不帶蓄電池時，UPS只具有穩(wěn)壓功能。不帶蓄電池情況下加負(fù)載，可以檢驗整流器的動態(tài)性能。一般要求在20ms內(nèi)保證輸出電壓恢復(fù)到(100±1)%以內(nèi)。對于這一功能，不同UPS有不同的設(shè)計。

　　(6)高次諧波測試。一般UPS的高次諧波分量總和小于5%，可用諧波分析儀來測試。良好的UPS能全部濾掉11次諧波以下的全部諧波，而且波形很穩(wěn)。選用UPS也應(yīng)盡量選用不含11次諧波以下諧波的UPS。

　　(7)輸出短路試驗。此種試驗一般不予進(jìn)行，以防損壞UPS電源設(shè)備。這是因為有的UPS的輸出短路保護(hù)功能不夠完善。對于具有旁路電源的UPS，進(jìn)行輸出短路測試時，必須在斷開旁路電源的情況下進(jìn)行。否則當(dāng)輸出短路時，UPS電源會在限流的同時，將負(fù)載切入旁路電源，會燒斷旁路電源保險絲來進(jìn)行保護(hù)。這樣，既看不出輸出短路保護(hù)的限流情況，還將燒毀旁路電源的保險絲，是應(yīng)該避免的。

　　UPS電源的測試內(nèi)容還可有，如溫升保護(hù)性能試驗、工作溫度試驗、振動試驗、耐壓試驗、蓄電池再充電試驗、高溫試驗、高濕試驗、可靠性試驗和不同性質(zhì)的負(fù)載試驗等等。作為一個產(chǎn)品正式生產(chǎn)，尤其是批量生產(chǎn)時，上述內(nèi)容都有必要測試。但作為用戶對產(chǎn)品的鑒定和驗收，一般進(jìn)行靜態(tài)測試、動態(tài)測試和常規(guī)測試就可以了。UPS是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的電源設(shè)備。它主要作用是為單臺計算機(jī)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)市電輸入正常時，不間斷電源將市電穩(wěn)壓后提供負(fù)載使用，此時的不間斷電源就相當(dāng)于是一臺交流市電穩(wěn)壓器。

　　UPS是能夠提供持續(xù)、穩(wěn)定、不間斷的電源供應(yīng)的重要電源保護(hù)設(shè)備。維護(hù)是使用過程中比較重要的一項工作，能使不間斷電源能穩(wěn)定可靠的工作，預(yù)防發(fā)生機(jī)器故障的問題而導(dǎo)致?lián)p失。在UPS設(shè)備中，除了使用冷卻用的風(fēng)扇和斷路器開關(guān)部件外，還有大量的固態(tài)電子器件。這些電子器件經(jīng)過長時間的使用，雖不會存在機(jī)器磨損，但易受外圍環(huán)境，因此在日常維護(hù)工作中需要做好溫度控制工作。

　　同時它還向機(jī)內(nèi)電池進(jìn)行充電;當(dāng)市電中斷時，UPS就會立即將機(jī)內(nèi)電池的電能，通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。此外，不間斷電源作為保護(hù)性的電源設(shè)備，它的性能參數(shù)具有重要意義是我們選購時的考慮重點(diǎn)之一。

　　UPS電源在小型場合應(yīng)用中缺乏專業(yè)的技術(shù)人員對UPS系統(tǒng)的日常運(yùn)行進(jìn)行有效的管理與維護(hù)，因此對UPS電源系統(tǒng)的操作使用方面越簡單方便越好，且對于不間斷電源廠家在維護(hù)服務(wù)的反應(yīng)速度越快越好，維修服務(wù)時間越短越好。1 電力負(fù)荷的分級及其意義

　　根據(jù)國標(biāo)GB50052-2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的要求,電力負(fù)荷應(yīng)根據(jù)對供電可靠性的要求及中斷供電時,對人身安全、經(jīng)濟(jì)損失所造成的影響程度進(jìn)行分級,負(fù)荷分級主要是從安全和經(jīng)濟(jì)損失兩個方面來確定,安全包括了人身生命安全和生產(chǎn)過程、生產(chǎn)裝備的安全。為此,國標(biāo)GB50052-2009將負(fù)荷進(jìn)行如下定義與分級:

　　(1)符合下列情況之一時,應(yīng)視為一級負(fù)荷

　�、僦袛喙╇妼⒃斐扇松韨�亡時;

　�、谥袛喙╇妼⒃诮�(jīng)濟(jì)上造成重大損失時;

　�、壑袛喙╇妼⒂绊懼匾�用電單位的正常工作時。

　　一級負(fù)荷應(yīng)由雙重電源供電,即負(fù)荷的電源是由兩個電路提供的,這兩個電路就安全供電而言,被認(rèn)為是互相獨(dú)立的,當(dāng)一路電源發(fā)生故障時,另一路電源不應(yīng)同時受到損壞。

　　在一級負(fù)荷中,當(dāng)中斷供電將造成重大設(shè)備損壞或發(fā)生中毒、爆炸或火災(zāi)等情況的負(fù)荷,以及特別重要場所的不允許中斷供電的負(fù)荷,應(yīng)視為一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷。

　　給一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷供電,應(yīng)符合下列要求:

　　①除應(yīng)由雙重電源供電外,還應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源,并嚴(yán)禁將其它負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。

　　備用電源與應(yīng)急電源是兩個完全不同用途的電源。備用電源是當(dāng)正常電源斷電時,由于非安全原因用來維持電氣裝置或其某些部分正常運(yùn)行所需的電源;而應(yīng)急電源,又稱安全設(shè)施電源,是用作應(yīng)急供電系統(tǒng)組成部分的電源。此條是從安全角度考慮,其目的是為了防止其它負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。

　�、谠O(shè)備的供電電源的切換時間,應(yīng)滿足設(shè)備允許中斷供電的要求。

　　(2)符合下列情況之一時,應(yīng)視為二級負(fù)荷

　�、僦袛喙╇妼⒃诮�(jīng)濟(jì)上造成較大損失時;

　　②中斷供電將影響較重要用電單位的正常工作時。

　　二級負(fù)荷的供電系統(tǒng),宜由兩條線路供電。在負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時,二級負(fù)荷可由一路6kV及以上專用的架空線路供電。

　　(3)不屬于一級和二級負(fù)荷的,應(yīng)視為三級負(fù)荷

　　通過上述用電負(fù)荷分級,可正確地界定不同等級的負(fù)荷對供電可靠性的要求,以便恰當(dāng)?shù)剡x擇符合實(shí)際水平的供電方式,提高投資的經(jīng)濟(jì)效益,保護(hù)人員的生命安全。有必要強(qiáng)調(diào)的是,規(guī)范中對特別重要負(fù)荷及一、二、三級負(fù)荷的供電要求是最低要求,工程設(shè)計中,用戶可以根據(jù)其本身的特點(diǎn)確定其供電方案。

　　2 數(shù)據(jù)中心負(fù)載的供電分級與UPS配置

　　數(shù)據(jù)中心作為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要而特殊的負(fù)荷之一,其供電保障方式的配置必須既符合GB50052-2009的要求,又必須滿足GB50174-2008的定義及條款要求,其對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

　　數(shù)據(jù)中心通過UPS供電的負(fù)載一般分為三類:無人區(qū)機(jī)房的IT設(shè)備、有人區(qū)機(jī)房的IT設(shè)備及機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備等。其中:

　　①無人區(qū)機(jī)房的IT設(shè)備包括小型機(jī)、服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)通信和介質(zhì)存儲等;

　�、谟腥藚^(qū)機(jī)房的IT設(shè)備包括總控中心機(jī)房設(shè)備、研發(fā)機(jī)房設(shè)備、測試機(jī)房設(shè)備及OA系統(tǒng)設(shè)備等;

　�、踀PS供電的應(yīng)急照明系統(tǒng)、消防控制及撤離指示系統(tǒng)、機(jī)房空調(diào)風(fēng)機(jī)、樓宇監(jiān)控系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)等。

　　無人區(qū)機(jī)房IT設(shè)備的UPS供電可參照GB50174-2008的分級標(biāo)準(zhǔn)來配置,有人區(qū)和基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)負(fù)載的UPS供電通常參照B級或C級來配置。此外,UPS配置還應(yīng)滿足:

　�、俪�主機(jī)房外,輔助區(qū)、支持區(qū)和行政管理區(qū)IT設(shè)備,宜單獨(dú)計算與配置,避免多區(qū)域共用一套UPS系統(tǒng);若不得不共用時,應(yīng)為非主機(jī)房外的設(shè)備設(shè)獨(dú)立回路,并采取完全選擇性保護(hù)的措施;

　�、谡{(diào)水泵、空調(diào)風(fēng)扇等非IT設(shè)備的UPS,應(yīng)單獨(dú)計算與配置;

　�、巯�防、監(jiān)控、安防等與生命安全相關(guān)設(shè)備的UPS或EPS,不屬于備用電源范疇,應(yīng)列入應(yīng)急電源單獨(dú)計算與配置。

　　3 數(shù)據(jù)中心IT負(fù)載的供電特性

　　(1) IT負(fù)載的相關(guān)供電指標(biāo)

　　數(shù)據(jù)中心IT負(fù)載具有什么樣的供電特性,這是我們在數(shù)據(jù)中心UPS備用電源配置時,需要首先考慮的問題。而服務(wù)器是數(shù)據(jù)中心IT負(fù)載中占比最大的設(shè)備,所以服務(wù)器電源的供電特性是整個數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)建設(shè)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿點(diǎn)。

　　與UPS供電系統(tǒng)相關(guān)的服務(wù)器電源指標(biāo)主要包括輸入電壓、輸入頻率、輸入電流、輸入功率、輸入功率因數(shù)等輸入數(shù)據(jù)以及輸出功率等。典型的輸入電壓范圍為AC100～240V,輸入頻率范圍為45～65Hz;隨著服務(wù)器電源技術(shù)的發(fā)展以及節(jié)能要求的提高,PFC技術(shù)(PowerFactorCorrected)越來越廣地被采用,輸入功率因數(shù)約為0.9;輸入電流、功率及發(fā)熱量視具體服務(wù)器而定。

　　在實(shí)際計算服務(wù)器功率時需要注意的是,服務(wù)器電源上標(biāo)注的,例如INPUT(輸入):220VAC /4A50Hz,容易讓人誤解為服務(wù)器的輸入功率就是220V×4A=880VA,就是該服務(wù)器的額定視在功率。需要特別強(qiáng)調(diào)的是,INPUT(輸入)中,220V是服務(wù)器電源額定輸入電壓,而4A指的是最大額定輸入電流能力,表征服務(wù)器電源在最低輸入工作電壓時的最大輸入電流能力。因此,直接用輸入額定電壓×輸入額定最大電流來表征額定輸入功率是不合適的,也是不正確的。

　　正確計算服務(wù)器功率的方法應(yīng)該用INPUT(輸入)功率,例如600W(MAX),這個參數(shù)才是該服務(wù)器電源的最大輸入功率,但很遺憾的是,通常服務(wù)器廠家不一定將這個參數(shù)標(biāo)識在服務(wù)器外殼上,這個參數(shù)通常只有在服務(wù)器電源銘牌上才能看到。

　　那么,接下來的問題是負(fù)載的容量是否直接等同于服務(wù)器電源的最大功率?答案依然是否定的。

　　對應(yīng)服務(wù)器有三種工況:

　�、巽懪乒β�:指的是服務(wù)器電源銘牌功率;

　�、谧畲蠊�況設(shè)置:指的是服務(wù)器系統(tǒng)工作在最大用電負(fù)荷時的耗電功率;

　�、跜PU100%利用率典型工況:CPU工作在100%利用率時的耗電功率。

　　通常服務(wù)器最大的功率消耗是銘牌額定值的80%,這是因為服務(wù)器廠家在選擇電源時,放寬了大約20%的裕量。而CPU的100%利用率典型工況是銘牌額定值的67%。事實(shí)上服務(wù)器正常工作時的能耗還要小于這個值。因此,在具體的設(shè)計工作中,這種裕量和工況差異也建議設(shè)計者納入考慮之中。

　　對于不同負(fù)載持續(xù)率下的額定功率或額定容量,應(yīng)換算為統(tǒng)一負(fù)載持續(xù)率下的有功功率,即設(shè)備功率Pe。IT設(shè)備功率Pe的確定,可詳參ChinaDCC發(fā)行的《數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)技術(shù)白皮書》第3章“數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備電源用電特性”。

　　(2) IT負(fù)載電源的工作原理介紹

　　當(dāng)前IT負(fù)載內(nèi)部的輸入電源模塊基本采用兩種制式,即ATX標(biāo)準(zhǔn)和SSI標(biāo)準(zhǔn)。

　　無論是ATX電源還是SSI電源,UPS輸出的220V交流電進(jìn)入IT負(fù)載內(nèi)部后,都必須經(jīng)四級變換,最后轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的12V、5V、3.3V的直流電壓,提供給IT負(fù)載內(nèi)部的CPU、內(nèi)存、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信芯片等“真正的負(fù)載”使用。這四級變換分別為(見圖1):

　　第一級:橋式整流器,將220V交流電變?yōu)榧s200～300V的直流電;

　　第二級:高頻逆變器,將直流電再轉(zhuǎn)換成幾十到幾百kHz穩(wěn)壓的高頻交流電;

　　第三級:高頻隔離變壓器,將高頻交流電降壓并隔離;

　　第四級:高頻整流器,將穩(wěn)定的高頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流12V(或5V、3.3V)輸出。

　　了解服務(wù)器電源的具體工作原理,對于我們后續(xù)進(jìn)行正確的供電系統(tǒng)設(shè)計是非常必要的。

　　4 結(jié)束語

　　數(shù)據(jù)中心作為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要而特殊的負(fù)荷之一,其供電保障方式的配置必須既符合GB50052-2009的要求,又必須滿足GB50174-2008的定義及條款要求。在數(shù)據(jù)中心UPS備用電源配置時,需要首先考慮數(shù)據(jù)中心IT負(fù)載供電特性。而服務(wù)器是數(shù)據(jù)中心IT負(fù)載中占比最大的設(shè)備,所以服務(wù)器電源的供電特性是整個數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)建設(shè)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿點(diǎn)。