1、大型數(shù)據(jù)中心UPS供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)2010-12-20 00:00出處:機(jī)房360作者:佚名【我要評(píng)論】導(dǎo)讀該項(xiàng)目機(jī)房面積近1萬(wàn)平米,機(jī)柜安裝容量約7000kW,是一個(gè)具有高可靠性要求的機(jī)房,承擔(dān)著重要信息的存儲(chǔ)和運(yùn)算,是企業(yè)運(yùn)作的基礎(chǔ)和中心。1項(xiàng)目簡(jiǎn)介該項(xiàng)目機(jī)房面積近1萬(wàn)平米,機(jī)柜安裝容量約7000kW,是一個(gè)具有高可靠性要求的機(jī)房,承擔(dān)著重要信息的存儲(chǔ)和運(yùn)算,是企業(yè)運(yùn)作的基礎(chǔ)和中心。其供電系統(tǒng)構(gòu)成要求安全、可靠、連續(xù),能夠提供連續(xù)、良好的供電,不會(huì)因?yàn)槟撤N外部原因造成供電的中斷,即使在偶然的人為操作失誤情況下,也能夠提供連續(xù)供電。其所有機(jī)柜、機(jī)房精密窄調(diào)、空調(diào)前端設(shè)備、機(jī)房照明、監(jiān)控室、監(jiān)控設(shè)

2、備都對(duì)供電有極高的要求。該機(jī)房選址在一個(gè)大都市的外圍,地理環(huán)境良好,市政條件充足,有穩(wěn)定的電力供應(yīng),有不錯(cuò)的供電歷史紀(jì)錄。能夠提供穩(wěn)定的市電電源作為機(jī)房的主電源,能夠同時(shí)提供二路來(lái)自不同上級(jí)電源的供電線(xiàn)路。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)下面對(duì)機(jī)柜配電的系統(tǒng)設(shè)計(jì),對(duì)約束系統(tǒng)設(shè)置、提高系統(tǒng)可靠性等分別進(jìn)行論述。作為一個(gè)重要的大型災(zāi)備機(jī)房,建立自己的發(fā)電機(jī)電源系統(tǒng)也是必須的。本工程設(shè)有一座柴油發(fā)電機(jī)房,為機(jī)房提供備用電源。柴油發(fā)電機(jī)組考慮冗余設(shè)置,當(dāng)某臺(tái)發(fā)電機(jī)故障時(shí),其所帶負(fù)荷能夠從另一臺(tái)發(fā)電機(jī)得到全部所需電力。使用雙轉(zhuǎn)換式UPS為本系統(tǒng)提供電源是勿庸置疑的。采用何種容量的UPS,構(gòu)成一個(gè)怎樣規(guī)模的系統(tǒng),系統(tǒng)形式的確定

3、是我們首先要考慮的。一個(gè)合理、可靠的系統(tǒng)一定是規(guī)模適中,構(gòu)成簡(jiǎn)單,部件可靠的系統(tǒng),有著良好的可用性、可操作性、安全性,能夠向負(fù)載提供沒(méi)有干擾、幅值和頻率都在嚴(yán)格允許范圍內(nèi)的交流電力。首先需要確定系統(tǒng)規(guī)模、系統(tǒng)形式、基本的UPS單元容量等。結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)及主要供貨商的產(chǎn)品規(guī)格,我們認(rèn)為用800kVA的UPS并聯(lián)構(gòu)成1600kVA規(guī)模的UPS配電系統(tǒng)是合適的。需要并聯(lián)的UPS單元數(shù)量少,僅用兩臺(tái)UPS即可。其輸出配電母線(xiàn)為3200A,電磁兼容性好,可以提供較大的配電容量,減少配電母線(xiàn)數(shù)量,簡(jiǎn)化系統(tǒng)構(gòu)成。其對(duì)上級(jí)電源的要求,以現(xiàn)在的變壓器、發(fā)電機(jī)產(chǎn)品來(lái)說(shuō),也能夠滿(mǎn)足。800kVA的UPS對(duì)于主流U

4、PS供應(yīng)商也是一種成熟穩(wěn)定的產(chǎn)品,有著較高的性?xún)r(jià)比。比較各種UPS配電系統(tǒng),對(duì)于像銀行災(zāi)備中心這樣的機(jī)房,我們最終確定采用2N容量的UPS,組成分布式冗余配電系統(tǒng)為機(jī)房配電。這是一種非常靈活的系統(tǒng)設(shè)置,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰,線(xiàn)路冗余度很高,徹底避免了配電系統(tǒng)的單點(diǎn)故障問(wèn)題。我們首先從終端負(fù)荷側(cè)開(kāi)始,從確保冗余的角度,一級(jí)一級(jí)向上介紹本系統(tǒng)。對(duì)于任意一個(gè)設(shè)備,同時(shí)提供二路電源,每路電源均能夠滿(mǎn)足該設(shè)備需求。二路電源中一個(gè)為常用電源,另一個(gè)為備用電源,二路電源同步。當(dāng)常用電源斷電或者電源質(zhì)量不能滿(mǎn)足設(shè)備需求時(shí),設(shè)備可以立即從備用電源獲得供電,確保設(shè)備運(yùn)行的連續(xù)性。這二路電源均由機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置的配電柜提供,每組

5、機(jī)柜均配置了二臺(tái)配電柜,每臺(tái)配電柜都能夠提供全組設(shè)備的電能需求,他們?yōu)槊颗_(tái)機(jī)柜同時(shí)提供二路電源。在正常使用情況下,每臺(tái)配電柜僅為一半的負(fù)荷提供常用電源,為另一半負(fù)荷提供備用電源。這二臺(tái)配電柜的每一臺(tái)均同時(shí)從一對(duì)UPS配出母線(xiàn)獲得電源,二路UPS配出電源經(jīng)STS 靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),可以實(shí)現(xiàn)電源的即時(shí)切換,保證配電柜電源及輸出的連續(xù)性。每一對(duì)uPS配出母線(xiàn)電源是由二套UPS系統(tǒng)提供的,它們同時(shí)工作,每套均能夠滿(mǎn)足所有接入負(fù)荷的容量需求,正常情況下,他們各自負(fù)擔(dān)一半的負(fù)荷需求,當(dāng)一側(cè)UPS電源故障時(shí),另一側(cè)可以保證整個(gè)系統(tǒng)的供電連續(xù)性。來(lái)自變壓器和發(fā)電機(jī)的電源經(jīng)過(guò)帶旁路裝置的自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)柜切換后,分別供

6、給兩臺(tái)UPS、公共靜態(tài)旁路柜、手動(dòng)旁路柜電源。正常情況下,兩臺(tái)U P S并聯(lián)為負(fù)載提供電能, UPS電源取自市電變壓器。當(dāng)市電電源故障時(shí),UPS自蓄電池取得直流電源,同時(shí)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組,并等待市電電源故障原因分析,爭(zhēng)取通過(guò)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)等的操作恢復(fù)市電供應(yīng)。如果市電電源無(wú)法恢復(fù),或者等待時(shí)間超過(guò)一定時(shí)間,則通過(guò)自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)接入發(fā)電機(jī)電源為UPS 供電。當(dāng)任意一臺(tái)UPS的逆變器發(fā)生故障或者負(fù)載超過(guò)UPS的過(guò)載能力,系統(tǒng)自動(dòng)切換到旁路交流輸入。手動(dòng)旁路柜是為保證在某些設(shè)備檢修等情況下,以“低級(jí)”方式向負(fù)載供電而設(shè)置的。我們確定UPS的電源是由市電電源或者發(fā)電機(jī)電源來(lái)連續(xù)供應(yīng)的,蓄電池電源僅保證UPS電源的

7、不間斷,在電源轉(zhuǎn)換期間維持供電。在這樣的原則下,綜合考慮系統(tǒng)可靠性,可操作性、蓄電池機(jī)房面積、蓄電池造價(jià)等因素,我們選定蓄電池供電時(shí)間為15rain。在該項(xiàng)目中,設(shè)計(jì)有兩座UPS機(jī)房,彼此分開(kāi),每座UPS機(jī)房均布置有4套1600kVA 的UPS電源。自UPS機(jī)房配出的UPS電源以母線(xiàn)的形式向各機(jī)房配電。在該項(xiàng)目中,單臺(tái)機(jī)柜容量較大,以7kW容量機(jī)柜為主,有部分機(jī)柜容量為10kW,各機(jī)房?jī)?nèi)機(jī)柜數(shù)量眾多,1600kVA的供電容量一般僅能供給一至二個(gè)機(jī)房。為簡(jiǎn)化系統(tǒng)構(gòu)成,提高可靠性,直接用插接開(kāi)關(guān)形式從母線(xiàn)處取得電源,為機(jī)房?jī)?nèi)配電柜供電。為提高系統(tǒng)可靠性,UPS配電母線(xiàn)從不同的UPS機(jī)房引來(lái),沿著不

8、同的通道引至機(jī)房,為同一機(jī)房配電的兩條母線(xiàn)敷設(shè)在機(jī)房?jī)蓚?cè)。兩條母線(xiàn)在任何時(shí)候不會(huì)在同一空間出現(xiàn),避免因發(fā)生事故,造成破壞,同時(shí)影響兩條母線(xiàn)。為同一組設(shè)備提供-二路電源的兩臺(tái)配電柜也分別設(shè)置在機(jī)房?jī)啥?每臺(tái)配電柜同時(shí)自?xún)蓷l母線(xiàn)取得電源,兩臺(tái)配電柜同時(shí)向負(fù)載配電。配電柜通過(guò)敷設(shè)在機(jī)柜下的線(xiàn)槽向機(jī)柜配電。為滿(mǎn)足零線(xiàn)對(duì)地電壓不超過(guò)lV的規(guī)定,采用在機(jī)房配電柜內(nèi)設(shè)置隔離變壓器(接線(xiàn)組別為Dyn11的方法。自UPS取得的電源為三相三線(xiàn),經(jīng)隔離變壓器轉(zhuǎn)換為三相四線(xiàn),帶零線(xiàn)電源。這種方法同時(shí)對(duì)于減小三次諧波的危害,降低配電系統(tǒng)造價(jià)有積極影響。機(jī)房配電柜為智能型配電柜,每個(gè)配出同路的電流值均得到實(shí)時(shí)監(jiān)控,當(dāng)其電

9、流值達(dá)到預(yù)設(shè)閡值時(shí)可以自動(dòng)報(bào)警,提醒值班人員檢查相關(guān)線(xiàn)路及設(shè)備。配電柜內(nèi)的隔離變壓器,母排電壓等狀態(tài)均得到監(jiān)控。為切實(shí)提高系統(tǒng)供電可靠性,我們對(duì)整個(gè)UPS配電系統(tǒng)均設(shè)置有配電監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)與上級(jí)電源監(jiān)控系統(tǒng)、UPS監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)房配電柜監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng),以及對(duì)配電系統(tǒng)其他環(huán)節(jié)的監(jiān)控,能夠了解UPS配電系統(tǒng)的各種參數(shù)和狀態(tài),對(duì)系統(tǒng)異常和故障狀態(tài)能夠及時(shí)掌握。這樣的設(shè)計(jì),確保了容量有冗余,線(xiàn)路有冗余,避免了系統(tǒng)的單點(diǎn)故障。可用性、可操作性,安全性非常高,各種設(shè)備故障情況下均能夠保證供電連續(xù)性,設(shè)備檢修維護(hù)也可以做到完全的電氣隔離,即使不小心產(chǎn)生人為的錯(cuò)誤操作,都不會(huì)造成系統(tǒng)供電的中斷。也能夠及時(shí)知曉系統(tǒng)的異常情況。在