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华为机房UPS方案

发布时间:2019-06-30 17:29:04

  第一章UPS系统设计方案

  一、UPS设计方案

  1、项目概述

  UPS作为机房重要动力设备,在保护计算机数据、保证电网电压和频率的稳定,改进电网交流进行稳压、稳频、滤波、抗电磁射频干扰、防止电压的浪涌和下陷,防止瞬时停电和事故停电对贵单位造成的危害等是非常重要的。

  对于本工程,有两个机房。

  小机房我们推荐模块化UPS和传统塔式的UPS两种配置方案。模块化UPS选择山特的3A3系列UPS,传统塔式UPS选择山特3C3 EX系列。

  模块化UPS具有扩容方便,可根据负载多少灵活扩容,3A3系列UPS前期可根据负载大小灵活配置UPS容量,后期随负载增加可以只加模块平滑升级至120KVA。3A3系列UPS单模块为15KVA。

  大机房设备较多,推荐传统塔式UPS,采用并机系统。塔式的UPS推荐山特3C3 EX系列UPS,为高频机,具有超宽的输入电压幅度。适合国内电网。

  2、小机房UPS推荐方案

  2.1.模块化UPS配置

  根据前期与用户交流考虑用户的要求,小机房我方推荐选用一台山特3A3系列模块化60KVA(3+1)UPS组成供电系统。

  冗余性:

  ⒈系统中的所有功率模块平均负担系统负载。

  ⒉任何模块发生故障,其余模块会立即分担其负载,保障系统正常运行。

  ⒊所有模块具独立运做能力,无需系统控制器对并联系统集中控制。

  ⒋过载时自动降低冗余量,保持系统正常运行。

  ⒌按需要构成N+1至N+X……冗余系统。

  扩展性:

  随着用户负载量的提升,原设计的UPS容量可能无法满足使用需求,对传统的UPS系统来说,必须为用户更换一台更大的UPS系统,但对于模块化UPS则不需要更换整机,只需要增加模块数量即可轻松扩容。山特模块UPS可以从15KVA-120KVA在线扩容,模块化的优势在于:

  ⒈降低用户初期购置和日后扩容成本

  ⒉满足用户后期容量随需扩展的需求,实现了用户投资随业务发展动态成长,随需应变

  热插拔性:

  ⒈模块可随意在线插入或退出,不需要高级技术人员,方便安全。

  ⒉维护、维修无需转旁路,使维护工作超长简便

  ⒊监控通讯模块及功率模块均可实现热插拔

  ⒋实现在线扩容或增加冗余量,简化UPS的维修程序

  2.2.UPS配置清单及具体要求

  主机:1台山特3A3系列模块化60KVA(3+1)UPS。

  主机尺寸:600*1050*2060mm(宽×深×高)

  后备时间:配置电池12V/100AH电池80节,后备系统达到2H。

  设备放置间隙:主机与电池柜间间隔、电池柜互相之间间隔为50cm,设备与墙体间为50cm

  市电输入线径(R、S、T):70mm

  UPS输出线径(R、S、T):70mm

  市电输入输出中线径(N)95mm

  PE线径:70mm

  电池组连线(C1,D1):95mm

  三.方案的特点及优势

  主要优势为全模块设计,体现出了现代机房的高智能化程度和先进性。

  四.产品标准配置和选件清单

  项目数量描述

  LCD面板1标配

  通讯模块1标配

  充电模块1标配

  配电盘1标配

  湿度监控模块1标配

  监控软件1标配

  五.系统的主要组成以及功能介绍

  外观与结构

  机柜前视图

  机柜前视图(去掉前门)

  机柜后视图

  机柜后视图(维护背门打开)

  1.3A3-60KS系统概述

  3A3-60KS与(3)A1-24KS同属于山特ARRAY UPS系列,是高效率、高性能的双转换纯在线,三相输入、三相输出的UPS产品。3A3-60KS像其它ARRAY UPS系列产品一样,采用抽屉式高智能模块化设计,一个UPS模块就是一台功能齐全的UPS。用户可以通过增减机内UPS模块来满足用户的功率输出及可靠性要求,达到最佳性价比。3A3-60KS UPS机柜内有6个预留位置可以安装抽屉式UPS模块,在输入功率允许的情况下,整机可在一至六个模块下正常运行,且能在不影响其它UPS模块的工作的情况下方便地进行模块增减或更换。3A3-60KS UPS利用功能强大的LCD控制模块通过机内网络收集各UPS模块信息,并对各UPS模块的工作进行集中监控,所有信息由大屏幕全中文LCD显示,使得UPS的使用操作简单明了。

  2.技术性能及特点

  2.1优异的电气性能

  ?功率密度高15KVA/每模块(3U)

  ?输入谐波电流低<5%

  ?输出电压精度高<2%

  ?过载能力强110~130%10min,130~150%1min

  ?充电电流大±4.5A/每模块

  ?支持变频模式50Hz IN 60Hz OUT或60Hz IN 50Hz OUT

  ?每个模块具有智能监控、整流器、充电器、逆变器、采样电路组成(不是采用集中控制方式)

  2.2全数字化控制

  3A3-120KS的UPS模块采用TI公司目前最先进的DSP做为中央控制器,其强大的运算能力可以将传统UPS中大部分由硬件完成的控制功能全部由软件替代实现,不仅可靠度和精确度大大提高,并且方便升级维护。

  2.3模块化设计

  3A3-120KS采用全模块化设计,全机分为UPS模块、LCD模块、PDU单元以及部分选装件再加上机柜组成。各模块功能独立且完整,模块可在线更换而不影响其他部分的正常工作,新加入模块无需任何校准动作,扩容和维护都极为方便。

  2.4 N+X无线并联冗余

  采用先进的无线并联控制技术,相比于有线并联减少了单点故障点(稳态工作时即使并联通信线故障也能正常工作),更提高了可靠度。且理论并机台数没有上限。

  2.5易插拔功能

  LCD模块可以在任何状态热插拔而不影响并机运行。UPS模块在其输入开关OFF和定位锁解除后可以安全、方便地插拔,市电模式下新插入地UPS模块会自动开机并网。

  2.6并机共用电池

  3A3-120KS采用了双电池输入结构和先进的控制策略,并机系统完全共用同一组电池,大大节省了电池的开销。

  2.7智能充电方式

  3A3-120KS采用了先进的两段式三阶段充电方法,第一阶段大电流恒流充电,快速回充约90%的电量;第二阶段脉动充电,可以均化电池特性并将电池完全充饱;第三阶段恒压维持,保证电量不损失。这样可以很好的兼顾快速充电与延长电池使用寿命的目标,为用户节省电池开销。

  2.8人性化的操作介面及完善的电源管理软件

  并机系统采用大屏幕中文LCD做为操作介面,操作和信息读取一目了然。搭配最新版的监控软件WINPOWER2003,电源管理变得易如反掌。如选装WEBPOWER,更能实现远程监控。

  六.配线图:

  4、3A3系统的电气参数

  品名3A3 UPS

  容量15~120 kVA

  输入相数三相(线电压)

  接线34W+G

  电压负载>70%(277~520)Vac

  70%负载>50%(242~520)Vac

  负载50%(204~520)Vac

  频率40~70 Hz

  功率因素0.99

  旁路电压(323~437)Vac

  输出相数三相

  接线34W+G

  电压380(1 2%)Vac

  功率因素0.8

  频率与输入同步(市电模式)

  50(1 0.5%)Hz(电池模式)

  过载容量110-130%,10分后跳旁路

  130-150%,1分后跳旁路

  >150%,0.5秒后跳旁路

  模块功率/块15 kVA

  输出功率15 kVA X模块数

  外接电池标称电压±240Vdc(两组,每组20颗)

  输入可否接发电机可

  通讯界面RS232、RS485、智能插槽

  重量(净重)

  kG模块35

  机柜250

  模块外观尺寸(W x D x H)

  (mm x mm x mm)440 x 700 x 131

  机柜外观尺寸(W x D x H)

  (mm x mm x mm)600 x 1000 x 2000

  二、大机房UPS推荐

  1、传统塔式UPS配置方案

  根据用户方的招标文件要求及UPS的冗余量和用户负载的重要性,考虑到信息机房设备扩容较快,大机房我方建议配置贰台Emerson HipulseU 120KVA UPS,组成1+1双机备份。

  说明:用两台HipulseU系列UPS并联运行,每台分别连接单独的电池组。

  优点:具有双机系统的最高冗余量,可给系统提供最稳定、可靠的电源。具有分散旁路系统,2台UPS相互独立,是最稳定、可靠的冗余方式。

  HipulseU系列UPS系统采用可靠的分散式智能并机技术,能实现最多6台同容量UPS的并联运行,并由各台UPS共同分担负载。UPS电源主要有冗余并机、扩容并机等并联运行方式。

  2、并机系统特点

  HipulseU系列UPS并机系统的主要特点是:

  1)并联系统中各台UPS的软、硬件与UPS单机完全兼容,运行模式的更改只需通过软件设置即可完成;

  2)采用简洁可靠、自动冗余的环形并机信号总线,在保证系统可靠性的基础上,还为用户提供了极大的灵活性。比如,用户基本无需关注开机及加载顺序,过载超时转旁路后系统能自动恢复等;

  3)在每台UPS的显示面板上均能查看到并机系统的运行情况。

  4)UPS监控模块可将整个并机系统的行为综合为一台“单机”,并实施相应的监控管理。

  5)可以设定任意一台UPS单机的监控系统为通信主机,通过该UPS单机的通信接口,后台监控可以观察到整个并机系统的总负载情况、并机台数等信息及其全部单机的运行状况。通过其它UPS单机的通信接口,可以观察到整个并机系统总体情况以及本台单机的具体情况。

  3、解决方案简介

  1.系统概述

  两台3C3-EX40KS UPS组成的高可靠冗余供电系统,系统最大可以承担80KVA的负载量,此时系统没有冗余量,负载量不大于40KVA时,系统自动进入1+1冗余状态,整个系统有50%以上的余量,功率余量可以用来应付负载的同时启动产生的冲击电流。

  系统特点是UPS主机电池系统双冗余。

  正常时,2台UPS并联工作,负载均分(各承担50%负载),当一台UPS故障时,故障机自动脱离系统,负载由剩余的那台独立承担,故障机可以脱离系统进行维修,不影响系统正常供电;当2台机器全部故障时,2台UPS一同自动转到静态旁路供电,过载或故障排除后自动转回逆变器带载。两台UPS共用4组组共192节12V100Ah蓄电池,使得系统无论在并联冗余或其中一台单机故障情况下,都能够保证40KVA负载后备4小时供电,一般的UPS要做到任何情况下系统后备4小时,就必须为每台UPS配置一组约192节12V100Ah电池(共382节),才能满足。采用山特3C3-EX系列UPS可以节省一半的电池投资。

  2.设备配置(系统1小时后备时间)

  序号名称型号数量备注

  1 UPS主机EX-40KS 2台并机附件,配6组12V100Ah电池

  2电池柜C32 6柜32节电池一柜,含直流开关

  3电池12V100Ah 192节分6柜安装

  4并机附件2套两台主机的通讯连接

  3.配线及开关

  输入开关输入电缆输出开关输出电缆地线电池开关电池电缆

  150A3P 3x16mm2+1x25mm2 3P 100A 3x16mm2+1x25mm2 10mm2 150A600Vdc 25mm2

  4.主机及电池柜尺寸

  设备尺寸W*D*Hmm重量(公斤)静载荷(公斤/平方米)

  UPS主机470*710*1150 114 330

  电池柜不小于780*880*1200 1150(含电池)1680

  安装应考虑建筑承重能力,必要时采取加固措施或配置散力架。

  三.3C3-EX UPS主机简介

  3C3-EX系列UPS城堡并联冗余系列,采用双转换纯在线式工作方式,类模块化架构,是有效解决所有电源问题的最佳结构设计。该架构能够有效阻隔异常电源对负载的冲击,同时保证输出电源的稳定、精密、可靠,让负载安全的运行,并且维护维修简单方便。该产品采用数字化控制技术,能实现并联扩容和并联冗余的功能,为用户提供电源规划的弹性和更安全的保障。

  3C3-Ex系列外形如上图,采用的是双转换的纯在线架构,经过滤波器后,再经PFC(Power Factor Correction,功率因素修正器)将交流转换成直流,最后经过逆变器(Inverter)将直流再转换成交流输出,这是目前解决电源问题的最佳架构。此架构几乎可以完全解决所有的电源问题,如断电、市电高、低压、电压瞬时跌落、减幅振荡、高压脉冲、电压波动、浪涌电压、谐波失真、杂波干扰、频率波动等电源问题。

  模块化的设计:为提高维修保养的方便性,与兼顾成本、可靠度的考虑,EX是采用类模块化的设计,将每相的功率部份,整合在同一块PC板上,但又不是全模块化的高成本及多接触点的设计,接触点一多,可靠度自然可能降低,因此EX采用类模块化的设计。

  双电源输入设计:EX机器可以接受双路市电输入,应急旁路电源和主电源可以来自两个变电站的供电。

  并机系统共用电池组:EX可以实现最多8台UPS直接并机,组成N+X冗余或扩容并联自适应供电系统,并机系统可以实现共用电池组,大大节省电池投资。

  中文操作界面:3C3-EX系列采用了简体中文的大尺寸LCD操作面板,清晰又操作简单。上排LED可以清楚显示当前的UPS工作状态,LCD则进一步提供完整的UPS运转资料,如输入、输出资料,以及操作参数设定与查询,甚至经由特殊密码的输入,专业的技术人员可以更进一步取得UPS的详细工作参数记录,使技术人员可以很容易的了解UPS的状况。

  智能化充电模块:透过CPU的智能化控制,充电器可以依据不同的环境条件,修正充电参数,提供最佳化的电池充电方式,使得电池寿命可以获得保障。同时,3C3系列的充电器采取两段式充电,先以定电流方式充电,后段再以定电压充电,回充时间较浮充减小一半以上。

  精确的DSP运算:为了提高系统控制的精密度、准确度与稳定度,在控制系统中,利用了DSP与CPU结合,形成了控制核心。DSP利用高效能的运算能力,进行信号处理后,提供CPU做为系统控制,使得3C3系列的机器性能、保护性能、产品可靠度与工作稳定度都更加完备。

  IGBT技术:山特是最早将性能优秀的IGBT功率器件引入并成功应用于UPS电源系统的公司,经过十几年的不断优化,IGBT控制技术领先国内外同行。

  完备的通讯接口:3C3系列提供了RS-232、RS-485、AS-400、智能插槽(Intelligent Slot)及技术人员专用的PPVIS等监控通讯接口。透过RS-232可以使用山特图形化管理的WinPower2000监控软件,智能插槽提供用户可以选购山特的远程监控管理卡WebPower。同时AS-400监控通讯接口提供AS-400用户,可以直接利用AS-400系统的UPS监控功能,做为电源的监控管理。而在并机使用时,必须透过RS-485进行UPS的监控管理,使得UPS的电源供应可以完全得到掌握。

  ???????PPVIS接口提供给专业技术人员使用,透过PPVIS技术人员可以对UPS进行更深入的参数设置,满足少数用户的特殊使用。也可以经由PPVIS使技术人员获得进一步的UPS工作参数资料,对于UPS的状况可以更清楚的掌握。

  四.3C3–EX系列技术参数指标

  型号3C3-EX40KS

  额定容量40kVA/32kW

  输入标称电压380VAC(3Ф4W)

  标称频率50/60Hz(40~70Hz)

  电压范围-45%~+20%

  旁路电压范围±15%

  市电同步范围±5%

  功率因数>0.99以上

  输入谐波失真(THDI)<3%

  隔离否/是

  输出电压380VAC/220VAC(3Ф4W)

  功率因数0.8

  电压稳定度±1%

  频率稳定度±0.1%(电池放电状态)

  不平衡负载100%

  过载125%10min,150%1min

  电池标称电压384VDC

  额定充电电压432VDC

  环境工作温度0℃~40℃

  储存温度-25℃~+55℃??

  工作湿度0%~93%(40±2℃,无凝露)

  海拔高度海拔高度1000m以下(超出1000m需减额度输出)

  外观尺寸(W×D×H)470×710×1150

  重量(kg)114

  >>>符合国际EMC安全规定

  EMS

  IEC61000-4-2(ESD):抗静电能力

  IEC61000-4-3(RS):抗辐射干扰能力

  IEC61000-4-4(EFT):抗电源脉冲干扰能力

  IEC61000-4-5(Surge):防雷击/突波能力

  EMI

  IEC62040-2:对UPS的EMC输出的要求(>25A)

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