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云计算和大数据时代的UPS供电系统(三)
云计算和大数据时代的UPS供电系统(三)
 目前UPS供电系统的类型及配电系统的发展
UPS的发展方向是高频化,目前正处在高频化UPS替代工频机UPS的时代。图8示出了目前UPS供电系统主要类型。实际上就是两类:一类是旋转发电机飞轮储能式,一类是
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静止变换式。飞轮储能式的飞轮转速已由上世纪60年代的1500转提高到现在的7000转以上,后备时间也已由上世纪60年代的5s上升到15s。因此体积和重量也下降了很多,有的数据中心开始试用。但由于这类UPS的容量都比较偏大,比如大都在150kVA以上,而目前50多万数据中心机房70%以上是200m2以下,这也限制了它的普及。图9示出了两种旋转发电机飞轮储能式UPS外形图。(a)立式磁悬浮飞轮储能式UPS 为每台 250kVA,(b)卧式飞轮储能式UPS每台 160kVA。
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       静止变换式UPS已广泛应用于数据中心。这一类UPS已从上世纪60年代的全可控硅化发展到现在的全IGBT化,效率也由以前的满载90%以下提高到现在的半载95%以上。以100kW为例,高频机UPS每年要比工频机UPS节能50,000度以上。经济效益和社会效益相当显著,为实现数据中心低PUE提供了有利条件。图10示出了几种高频静止变换式UPS。这种静止变换式UPS的容量在小容量范围内不受限制,可以小到几十瓦,在大容量范围内目前单机已可做到1600kVA。而且比起工频机UPS来节能节材,比如某进口300kVA塔式机 UPS重2200kg,而国内300kVA高频塔式机已小到360kg,减轻了1.8吨!这是如何的节能节材!n+x模块化结构更是为数据中心的建设和运行提供了方便条件。
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在配电系统上,目前有的在原来的列头柜中加装了变压器,目的是为了“隔离干扰”。以前的列头柜没有变压器,数据中心也正常工作了这么多年。难道现在的IT设备性能变差了?还是供电质量变差了?这无疑说明技术越来越“后退”了,使产品质量也变差了!当然实际情况并不是这样,那就是对配电系统的认识陷入了一种误区。图11示出了两种列头柜的电路方框图。实际上这种变压器根本不隔离干扰,反而带来了很多不良后果:
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图11  两种列头柜的电路方框图
1、多了两个串联故障点。变压器的输入开关和变压器本身都是故障点。
2、增加了功耗降低了可靠性,劣化了PUE。变压器的加入至少使系统效率下降两个以上百分点。
3、增加了重量,浪费了材料,加重了地板负担。本来地板承重可以满足要求,但因加了变压器使地板达不到要求了,就必须对地板加固。增加了工程量和投资,拖延了工期。
4、增加了投资。无疑是花钱买故障。
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                     图12  列头柜配电和轨道式母线槽配电方式的比较
 
        目前的新技术是不但取消变压器,而且也取消了列头柜,采用轨道式母线槽配电方式,并且已在国内外多处有了成功的经验。这项变革的实现无疑给各种形式的数据中心带来了好处。现在有些楼宇数据中心和集装箱数据中心采用了这种方案,取得了良好的效果。今后将会逐渐普及开来。