当前位置: UPS电源 > UPS电源常见问题 > 电信机房UPS电源供电系统的设计

电信机房UPS电源供电系统的设计

文章发布时间:2011-03-04 13:47来源:upsclan.com 作者:upsclan 关注次数:

 

  1  电信机房供电系统的配置 
  为保证电信机房内设备不因电网供电的中断或不良而中止,需要为其提供纯净而不间断的交流电力。电信机房除了以直流48V用电设备为主外,还有交流220V的用电设备,而这些设备是由逆变器供电好还是由UPS供电好,长期存在着不同的意见,实践中也确实存在两种供电方案均被用户采用的情况。为此这里将两种供电方式进行比较,从而为电信用户的选择提供一些依据。
  
  1.1  UPS供电系统 
  (1)UPS供电的优点
  
  ①UPS作为一个完整独立的电源系统,包括整流器、充电器、逆变器、静态旁路开关、手动维修旁路开关及蓄电池组。可工作在市电状态下由逆变器向负载供电,为负载提供纯净的正弦波电源,可靠性高;由于在线式UPS采用AC/DC和DC/AC型双变换调控技术,逆变器的输出是与市电网完全隔离的纯净正弦波电源,目前在这种UPS的输入端已配置防雷击、抗瞬态浪涌抑制器的产品(抗浪涌抑制能力符合IEC801-5,LEVEL3标准,能抵御4kV/2kA级的瞬态浪涌冲击),因此,这种在线式UPS完全可以确保负载安全可靠地运行。48V逆变器电源(逆变器的直流输入电压为54V)与输出功率相同的在线式UPS中的逆变器相比,后者的IGBT功率管处于高电压小电流工作状态,而48V逆变器电源功率管是工作在低电压大电流状态。目前在UPS中所采用的IGBT管的耐压强度为600V,所以在240V直流电压下工作仍是很安全的。这就奠定了在线式UPS逆变器的可靠性远高于48V逆变器电源的工作基础;
  
  ②可降低用户的运行成本。在电信机房内采用的48V逆变器电源,如果是将220V市电转变成48V通信电源,其效率一般仅为70%左右,用户仅能使用70%左右的有效电能,这样带来的缺点是系统发热量增加和日常运行电费增大。相比之下,如果采用在线式UPS可大大降低用户的运行成本。UPS电力变换效率高,大大节约运行费用。AC380V/DC360V整流效率为98%左右;DC360V/AC220V逆变效率为92%左右,所以AC/AC总效率为90%左右;
  
  ③在电源系统配置上,采用UPS冗余并联技术的系统配置的可靠性高于采用48V逆变器电源的可靠性;
  
  ④UPS配有功能强大的电源监测软件。在线式UPS所配置的电源监控软件,能相当容易地在WindowsNT、Windows3.1/95/98、Nove11、Unix等操作系统中运行。在此系统中,用户在PC机、工作站或网络管理平台上可得到如下信息或执行如下操作:观察UPS实时运行参数,UPS运行状态(市电输入、旁路输入、蓄电池供电)、蓄电池的充放电实时参数、UPS切换及切换时间、UPS配电回路的分断操作以及UPS故障报警参数,可以自动有序地关闭用户地操作系统。UPS可直接对一定容量的蓄电池组进行充电,并对蓄电池的状况进行监测。相比之下,48V逆变器电源监测软件性能较差,而UPS具有成熟的监控技术,为集中监控及远程监控提供方便条件;
  
  ⑤UPS输入供电为小电流、高电压,较48V逆变器的低电压、大电流供电传输更为方便;
  
  ⑥UPS没有“反灌杂音”干扰。由于48V逆变器电源与程控机房所用的直流通信电源公用一条直流总线汇流排和一组48V蓄电池组,逆变器电源又是采用高频脉宽调制(20~4OkHz)工作方式,将大大影响程控交换机的通话品质,增大数据通讯的误码率,形成各种难以对付的杂音干扰。相反,对于在线式UPS来说,由于它的逆变器输入直流总线和外接蓄电池组均与用户原有的48V通信电源没有任何直接的电气连接,自然就不存在“反灌噪音”干扰问题,对提高通讯质量是相当有利的;
  
  ⑦在线式UPS的输人电源频率范围可以允许40~70Hz,并能自动识别输人电源的额定频率是50Hz或是60Hz。对于标称值为220V输入电压的供电体系前言,它允许很宽的市电电压工作范围:130~160伏(带70%负载),160~275伏(带100%负载);
  
  ⑧UPS具有旁路切换功能,在逆变器故障时可切换到市电状态,继续保持供电。
  
  (2)UPS供电的缺点 
  ①UPS易受电网的雷电、超压、低压、浪涌、尖峰干扰; 
  ②在市电中断需要UPS长时间供电时,要配置大容量蓄电池组或发电机组,体积增大,成本也有所提高; 
  ③UPS供电需要共用中线(旁路需要),有可能增加电网的共模干扰,但许多UPS已彻底解决了此问题,能做到与电网完金隔离; 
  ④UPS运行时当输入电压偏高或偏低时,即转为蓄电池放电,而我国电网状况通常较差,会引起蓄电池频繁放电,缩短蓄电池寿命。使用蓄电池+逆变器供电系统则不用考虑此问题。
  
  1.2  逆变器供电系统
        在早期的机房中,通常采用将220V交流电源经过整流为蓄电池组充电,由蓄电池组直接给用电设备。随着计算机网络和通信网络技术的发展和应用,需要提供高质量的220V交流电源。由于机房都配有蓄电池组,所以通常采用蓄电池组+逆变器的方法,将直流变换为220V交流电源为系统供电。正常使用时,由逆变器提供电力供应至负载;在逆变器故障时,由市电或发电机为负载提供电力。此种形式的逆变器,适用于功率大约在5~lOkVA之间的负载。
  
  (1)逆变器供电的优点 
  ①没有市电网络的干扰,如电网雷电干扰、超压和低压干扰、浪涌、尖峰干扰; 
  ②逆变器输出AC220V与市电完全隔离,没有共模干扰; 
  ③逆变器不需要另外加配蓄电池组,因而成本低、体积小(这是指原来的48V蓄电池组有足够余量,否则需要增加高频开关电源及蓄电池组的容量,成本也就不低了); 
  ④48V蓄电池组经常处于充放电状态,而UPS电池组可能长期不放电,处于长期浮充状态,故障率必然增高,因此48V蓄电池组可靠性高。
  
  (2)逆变器供电的缺点 
  ①电力变换效率低,长期运行费用大。AC380V/DC48V整流效率为90%左右;DC48V/AC220V逆变效率为80%左右;所以AC—AC总效率为70%左右; 
  ②逆变器冗余并联技术未开发,抗过载能力及可靠性均较差(相对UPS冗余并机而言); 
  ③逆变器监控技术不完善,集中监控和远程监控有困难; 
  ④DC48V电力传输困难。
  
  1.3  UPS与逆变器的性能比较 
  (1)适用场所
  UPS作为一个完整独立的电源系统,可以适合任何场所应用,而且结构紧凑,占地面积小。逆变器适用于具有蓄电池组的供电系统,因为逆变器的工作还需要外配充电器、蓄电池组等外部设备,因此结构松散,占地较大,不易布置。
  
  (2)不间断供电 
  UPS最重要的作用就是不间断供电。当市电电网符合输入范围时,经过AC/DC、DC/AC双重变换,向负载供电,当市电电网超限时,由蓄电池通过逆变器向负载供电,当UPS故障或过载时由旁路电源向负载供电。维护时还可以通过手动维修旁路开关对UPS进行在线维护。而蓄电池组+逆变器的供电方式,当蓄电池组出现故障需要更换时,必须使系统间断,这会对系统造成巨大的损失。
  
  (3)输出功率 
  逆变器是限定由蓄电池组供电,因为蓄电池组电压较低,当输出功率要求愈大时,对功率模块及生产工艺要求愈高,所以逆变器大功率输出难以实现,目前生产的逆变器最大的输出功率约为lOkV左右,而UPS由于自身带有蓄电池组,蓄电池组的直流电压可根据输出功率的要求自行设置,最高可达几百伏,因此可以制成单机500~60OkVA的UPS,近年来由于技术的进一步发展,UPS还可以采用并联方式供电,一方面实现更大的功率输出,另一方面可以做到容量备份,当一台UPS故障时,不会影响正常的交流输出,使负载在更加安全、可靠地供电,情况下进行工作。
 

------分隔线----------------------------