數(shù)據(jù)中心物理基礎(chǔ)設(shè)施的測(cè)試與驗(yàn)收
1漏電保護(hù)開關(guān)誤區(qū)的代價(jià)
漏電保護(hù)開關(guān)是為了保證人身安全而采取的措施。但如果使用不當(dāng)就會(huì)帶來很多麻煩,甚至造成損失,這在數(shù)據(jù)中心建設(shè)中不止一個(gè)例子,這個(gè)問題不解決,以后還會(huì)出現(xiàn)類似事件。
1.1為什么UPS前面不能加漏電保護(hù)開關(guān)
有不少用戶為了人身的安全要求市電供電系統(tǒng)輸入加漏電保護(hù)開關(guān),但當(dāng)具有此功能的開關(guān)加上后,UPS一旦開機(jī),開關(guān)就跳,不少人認(rèn)為是UPS漏電。是不是漏電呢?
由于UPS的前置低通濾波器中已接入抑制共模干擾的電容器。這兩個(gè)電容尤其是CLE,在加電瞬間會(huì)有很大的電流流入地線,一般這個(gè)電容器的容量都在1μF以上。從圖中可以看出,漏電保護(hù)器傳感變壓器輸入是火線電流IL,輸出是零線電流IN,輸入輸出繞組的方向是按照磁通抵消的原則繞制的,鐵芯上還有一個(gè)次級(jí)繞組e,漏電保護(hù)器不跳閘的理想條件是:IL=IN。這時(shí)由于變壓器內(nèi)磁通等于零,即Δφ=0,所以感應(yīng)電勢(shì)e=0。但在加電瞬間由于這個(gè)電容CLE的瞬時(shí)短路,就有一個(gè)很大的電流ILE直接入地E,使得IL≠IN,Δφ≠0,e≠0,使空氣斷路器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)跳閘斷電。這就是跳閘的原因。
總之,在UPS前面安裝帶漏電保護(hù)器的空氣斷路器是不恰當(dāng)?shù)?。如果用戶?jiān)持要裝,為了可以起動(dòng)UPS,將所有的抑制共模干擾的電容器全部取消,但這樣做都會(huì)帶來不良結(jié)果。
1.2某大型機(jī)房措施的誤區(qū)與代價(jià)
在我國(guó)有幾個(gè)大型機(jī)房是由外方設(shè)計(jì)的,由于加了漏電保護(hù)開關(guān)使UPS無法起動(dòng),幾經(jīng)商榷而達(dá)不到共識(shí)。在無奈的情況下,經(jīng)專家認(rèn)可后就在UPS前面加裝了隔離變壓器B,這樣一來 UPS加電跳閘的問題就解決了。為什么在UPS前面加裝了隔離變壓器B后就不跳閘了呢?UPS加電跳閘的問題解決了會(huì)不會(huì)仍滿足“突出以人為本”的功能呢?
由前面的分析可知,在UPS起動(dòng)時(shí)所以使帶漏電保護(hù)器的斷路器跳閘就是由于抑制共模干擾的電容所致:在UPS開機(jī)時(shí)除了正常的機(jī)器用電流(這個(gè)電流的輸入值IL等于零線上的返回值IN)外,還有一個(gè)經(jīng)過CLE返回地的電流ILE,而這個(gè)電流只從火線進(jìn)入而不經(jīng)零線流回,所以才造成入出電流不一樣的差值。加入如圖2所示的隔離變壓器后,如果變壓器B的次級(jí)繞組不接地,輸出電壓就是懸空的,因此抑制共模干擾電容CLE的兩端就沒有電壓,因此也就沒有電流ILE產(chǎn)生;如果變壓器B的次級(jí)繞組接地,就相當(dāng)于CLE和CN2并聯(lián),形成了抑制常模干擾的較大容量的電容,接地點(diǎn)只是一個(gè)參考點(diǎn),不會(huì)有電流流過。
對(duì)于變壓器B的初級(jí)繞組而言,因?yàn)橹挥幸粋€(gè)回路,所以IL=IN是必然的,因此UPS開機(jī)跳閘的問題解決了。
但變壓器B的加入隔斷了輸出與開關(guān)S的聯(lián)系,而且在實(shí)際應(yīng)用中都把零線接地,如圖中虛線所示。在這種情況下,就相當(dāng)于輸入市電,仍能形成人員觸電回路,這時(shí)再也不能保護(hù)了。如果變壓器次級(jí)零線不接地,又是很多用電設(shè)備不允許的,至于將抑制共模干擾的電容去掉的危害是明顯的,因?yàn)槿∠斯材8蓴_抑制的功能。
其結(jié)果是加了變壓器B后,漏電保護(hù)開關(guān)就不起任何作用了,該出現(xiàn)的人身觸電事故照樣出現(xiàn)。還不僅如此,由于供電主干路上多了兩個(gè)串聯(lián)環(huán)節(jié),不但多占用了資金、多占用了機(jī)房面積、多了一份功耗,還就多了兩個(gè)故障點(diǎn),使系統(tǒng)供電可靠性大打折扣。這就是誤區(qū)的代價(jià)。
1.3對(duì)普通電源變壓器的誤解
在建設(shè)數(shù)據(jù)中心機(jī)房中有不少地方要求必須加隔離變壓器,甚至UPS的輸出也必須有隔離變壓器。其理由是電源變壓器可以抗干擾、可以緩沖電流的突然變化、可以抵抗電網(wǎng)電壓的大范圍變化和沖擊,等等。將這個(gè)變壓器說得神乎其神。實(shí)際情況并非如此,電源變壓器的真正功能就是兩個(gè),變壓和產(chǎn)生隔離接地點(diǎn)。在三角形變星形結(jié)構(gòu)中雖然可以消除3次諧波,那只是在線電壓上,220V的相電壓享受不到這個(gè)好處。在此僅對(duì)前兩個(gè)說法簡(jiǎn)單說明一下。
1)電源變壓器可以抗干擾之說
的知識(shí):抗干擾的功能必須由非線性器件來實(shí)現(xiàn),而變壓器在正常工作時(shí)是呈線性的,目的是保證初級(jí)和次級(jí)電壓波形不失真。而線性器件是不抗干擾的。另一方面,若變壓器抗干擾,它必須有分辨干擾的能力,但它根本就不具備這個(gè)功能,也就不抗干擾。不要把變壓器看成是低通濾波器。
2)可以緩沖負(fù)載電流的突然變化之說
,IT設(shè)備的工作電流是在變化中工作的,也許一直是用100A電流在工作,有時(shí)就會(huì)突變到200A,如果此時(shí)變壓器給緩沖一下:就是不提供200A,仍然送出100A,“緩沖”一段時(shí)間后再給出200A。如果真是這樣,這些正在正常運(yùn)行的IT設(shè)備非出錯(cuò)不可,甚至停機(jī)。像這樣的變壓器還會(huì)有人要么?……
所以數(shù)據(jù)中心不一定非要變壓器不可,變壓器的重量大和體積大并不代表功能多。一般多用變壓器產(chǎn)生隔離地,以減小原來的零地電壓。
2數(shù)據(jù)中心的防雷與接地
驗(yàn)收機(jī)房的個(gè)目標(biāo)就是接地環(huán)境,如果接地不理想就會(huì)給中心的正常運(yùn)行帶來好多麻煩,現(xiàn)代機(jī)房一般都和建筑物共地者多,所以一般要求接地電阻要小于1Ω。良好的接地對(duì)防雷很重要,可使強(qiáng)大的雷電流順利泄漏入地。
2.1機(jī)房接地的必要性
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性在很大程度上取決于供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。有些干擾問題也一直在影響著用戶的情緒,如電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定,零電位漂移數(shù)十伏,直流地極阻值大于1Ω,地極引線絕緣損壞以及地線截面積小于50(mm)2,等等。我國(guó)區(qū)、縣級(jí)電力系統(tǒng)運(yùn)行條件比較差,使得UPS輸出零電位對(duì)直流地之間電位差大于1伏乃至數(shù)十伏,這將導(dǎo)致一些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無法投入運(yùn)行。那么在UPS又未選配隔離變壓器的情況下,能不能使UPS的輸出 “零、地“電位差達(dá)到用戶希望的小于1伏呢?回答是肯定的。UPS系統(tǒng)是獨(dú)立的工作系統(tǒng),系統(tǒng)負(fù)載工作穩(wěn)定,而且還可以均勻地分配在三相回路里;當(dāng)UPS 輸出末端插座零、地之間電位差大于1伏而小于4伏時(shí),可使UPS工作零線二次重復(fù)接地;當(dāng)UPS輸出回路零、地電位差大于4伏時(shí),首先應(yīng)檢查零線高電位是電力系統(tǒng)引起的還是UPS自身產(chǎn)生的。當(dāng)零線電位漂移大于4伏時(shí),一般都是電力系統(tǒng)產(chǎn)生的。由于電力系統(tǒng)電壓波動(dòng)大、三相負(fù)載平衡度差,從而造成零點(diǎn)電壓漂移大于4伏,在這種情況下,僅靠二次重復(fù)接地是解決不了問題的。如前所述,由于UPS是一個(gè)獨(dú)立負(fù)載系統(tǒng),三相和單相負(fù)載當(dāng)然是自成負(fù)載回路,那么 UPS工作零線可以與電網(wǎng)工作零線斷開而獨(dú)立接大地。UPS工作零線獨(dú)立接大地有兩種接法:一種是可以接獨(dú)立地極,該地極阻值小于3.5歐姆即可。另一種是接到直流地極上,從直流地極上接出兩根截面積大于50(mm)2的導(dǎo)線,將這兩根導(dǎo)線同時(shí)引入機(jī)房分電柜中,并分別接到直流地極母帶和UPS工作零母線上即可。由于計(jì)算機(jī)各廠家對(duì)計(jì)算機(jī)零、地接法的要求不同,像CYBER系列計(jì)算機(jī)在機(jī)房進(jìn)線入口處把直流地、安全地、交流工作地等要求接成一點(diǎn);而IBM就不允許諸地接成一點(diǎn),而且UPS專用插座上零、地之間電位差必須小于1伏,否則就認(rèn)為場(chǎng)地供電系統(tǒng)不合格。
2.2計(jì)算機(jī)房對(duì)干擾的接地防護(hù)
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的另一個(gè)因素是機(jī)房靜電及空間強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾。現(xiàn)代機(jī)房如何避開這些干擾是高可用性機(jī)房中必須重視的問題。機(jī)房產(chǎn)生靜電干擾,主要是機(jī)房的濕度偏低所致。因?yàn)殪o電地板里的氯分子具有很強(qiáng)的吸濕能力,可改變靜電地板的電阻值。當(dāng)機(jī)房濕度<30%時(shí),抗靜電地板呈現(xiàn)高阻抗 (>1010歐),人在機(jī)房中行走時(shí)會(huì)產(chǎn)生>1000V的靜電電壓,這個(gè)電壓難于對(duì)大地釋放。這時(shí)如果人體接觸MOS電路,就很容易擊穿組件模塊。所以,計(jì)算機(jī)機(jī)房在干燥季節(jié)應(yīng)通過加濕系統(tǒng)將機(jī)房濕度調(diào)節(jié)到>35%,才能減小靜電對(duì)計(jì)算機(jī)的影響。機(jī)房空間電磁場(chǎng)的干擾主要來自機(jī)房?jī)?nèi)部動(dòng)力源電磁場(chǎng)和外部空間電磁場(chǎng),故內(nèi)部動(dòng)力線應(yīng)敷設(shè)在遠(yuǎn)離弱電系統(tǒng)的金屬線槽內(nèi)。至于外部空間電磁場(chǎng),因現(xiàn)代機(jī)房已走向金屬化維護(hù)結(jié)構(gòu),機(jī)房六面體(彩板墻體、金屬吊頂和金屬地板)的金屬骨架采用的是網(wǎng)狀組合并接大地,這樣不僅可滿足機(jī)房安全接大地的要求,而且對(duì)雷電等干擾也具有一定的屏蔽效果。
建筑物結(jié)構(gòu)金屬網(wǎng)與各地共點(diǎn)接大地的情況。該建筑物的防雷系統(tǒng)是雙層保護(hù)系統(tǒng),外部空間是避雷針引下線保護(hù),建筑物維護(hù)結(jié)構(gòu)是金屬骨架共點(diǎn)綜合接地,也叫一點(diǎn)接地—等電位接地。等電位接地是當(dāng)今機(jī)房接地認(rèn)可的一種保護(hù)方式,機(jī)房里等電位接地不是把各種地(如保護(hù)地、交流地、直流地等)直接接成一點(diǎn),而是通過等電位體接到一點(diǎn)。正常情況下各種地是獨(dú)立接大地的,只有雷擊或浪涌電壓沖擊時(shí)等電位體才被擊穿,從而各地才對(duì)大地形成一點(diǎn)接大地的等電位。這時(shí),外部的交流、通信、網(wǎng)絡(luò)和天線等傳輸線路引入的浪涌沖擊均會(huì)被大樓結(jié)構(gòu)地吸收。所謂結(jié)構(gòu)地就是機(jī)房外圍結(jié)構(gòu)金屬骨架的網(wǎng)點(diǎn)化接地。而金屬頂板、彩鋼墻體和活動(dòng)地板等金屬體,均被安裝在這些骨架上。因此這種等電位接地的方式不僅可避免浪涌電壓的襲擊,而且也隔離了空間電磁波及其相互之間的干擾。需要注意的是,直流地極應(yīng)盡可能距離防雷地極15m遠(yuǎn)以上。
2.3供電系統(tǒng)的保護(hù)
電在架空線的遠(yuǎn)距離傳輸過程中會(huì)受到外界因素的污染,尤其是雷電的污染更為嚴(yán)重。所以,在電網(wǎng)電壓接入機(jī)房時(shí),需要在入口處安裝防雷器或稱浪涌吸收器,如圖4所示就是供電系統(tǒng)的三級(jí)保護(hù)方案。需要注意的是,兩個(gè)防雷器或浪涌吸收器的距離應(yīng)大于15m。從圖5中可以明顯地看出,經(jīng)過三級(jí)防雷器抑制后的浪涌電壓幅度已衰減的很小了:級(jí)將 6000V以上的浪涌電壓的幅度抑制在3000V以下,第二級(jí)又將其壓縮到2000V以下,第三級(jí)將上述幅度控制在1500V以下,達(dá)到了機(jī)器可接受的輸入程度。以上三級(jí)防浪涌器件的反應(yīng)時(shí)間都必須<25ns。而且這三級(jí)防雷器應(yīng)安裝在配電柜內(nèi)。
在加防雷電浪涌措施時(shí),市電總開關(guān)柜,一般都要安裝一級(jí)或二級(jí)防雷器,對(duì)于UPS輸入柜和UPS輸出柜則是二次、三次保護(hù)。所以,在遠(yuǎn)離大樓電源輸入端的小型機(jī)房(小于150m2)里一般可不安裝防雷器,因?yàn)槿舭惭b級(jí)數(shù)過多,反而有時(shí)會(huì)引起UPS輸出系統(tǒng)宕機(jī)。
計(jì)算機(jī)場(chǎng)地建筑有的位于外部直接雷擊區(qū)、雷擊沖擊波干擾區(qū)、電線電纜感應(yīng)區(qū)及浪涌電壓引入?yún)^(qū)等,為此應(yīng)根據(jù)不同的情況采取不同的措施。對(duì)于直接雷擊區(qū)不僅要有良好的防雷天線,而且要有良好的天線引下線(比如在大樓柱子中,焊接良好的鋼筋是理想的引下線)接至防雷地極網(wǎng)(電阻≤10Ω)。對(duì)于雷擊沖擊波的防范,一般可采用等電位體連接方式。在這個(gè)例子中,將機(jī)房中的電源線(220/380VAC)外皮、C&I或EDP電纜外皮和通信電纜外皮,以及水管、燃?xì)夤芎完帢O保護(hù)的輸油管等,通過等電位連接體同時(shí)接到基本接地極上。而電源線和信號(hào)線又通過各自的保護(hù)器連到等電位接地體。
同電位接地網(wǎng)的形式與接公用網(wǎng)的情況。上面兩個(gè)圖是基本的等電位連接網(wǎng)形狀,下面兩個(gè)圖是將各等電位連接網(wǎng)接到公用接地系統(tǒng)等電位網(wǎng)的情況。對(duì)強(qiáng)磁場(chǎng)感應(yīng)區(qū)要采用屏蔽接地(機(jī)房結(jié)構(gòu)金屬體及線纜橋架良好地接地,屏蔽接地極網(wǎng)電阻<1Ω,橋架接地極網(wǎng)電阻≤3.5Ω);對(duì)線纜浪涌電壓要采用浪涌保護(hù)裝置(接地極網(wǎng)電阻≤3.5Ω)等。
3數(shù)據(jù)中心機(jī)房物理基礎(chǔ)設(shè)施的驗(yàn)收
3.1物理環(huán)境的驗(yàn)收
查看了接地與防雷后,還要看機(jī)房的布局和隔斷是否符合消防要求;就可以看一下機(jī)房的保溫措施;空調(diào)機(jī)的排水系統(tǒng),不少空調(diào)排水系統(tǒng)的排水槽不規(guī)范,主要是槽的坡度不是向出水口傾斜,而是相反,造成積水現(xiàn)象;新風(fēng)室是否合乎要求;測(cè)量機(jī)房的氣壓是否為正壓;地板下是否有灰塵;地板下的布線是否阻擋了風(fēng)道;地板的風(fēng)口是否能防止老鼠之類的進(jìn)入;機(jī)柜的排列是否冷熱風(fēng)道分開;IT柜內(nèi)是否將可使氣流短路的空位用盲板隔開;IT柜內(nèi)的設(shè)備功率是否符合這種制冷方式的散熱等。
3.2機(jī)房供電系統(tǒng)的驗(yàn)收
1)常規(guī)指標(biāo)的測(cè)量
在不帶正式IT負(fù)載的情況下先測(cè)靜態(tài)指標(biāo):
先從輸入開始,測(cè)市電電壓的變化范圍,測(cè)ATS的切換時(shí)間。
測(cè)UPS輸入輸出電壓的精度和穩(wěn)定度、測(cè)旁路開關(guān)的切換時(shí)間。
測(cè)UPS的電網(wǎng)調(diào)整率與負(fù)載調(diào)整率…
像這些常規(guī)和非常規(guī)指標(biāo)的測(cè)量有專門的機(jī)構(gòu)承擔(dān),并且有詳細(xì)的表格,這是一些規(guī)范化的程序自不必說。這里只對(duì)一些由于機(jī)房建設(shè)中對(duì)供電系統(tǒng)各環(huán)節(jié)考慮不周而導(dǎo)致的問題。
2)電池后備時(shí)間驗(yàn)收不合格
對(duì)電池后被時(shí)間的測(cè)量是帶負(fù)載的,通過這種測(cè)量就可以發(fā)現(xiàn)電池容量是否符合設(shè)計(jì)要求。不過在此相測(cè)量中發(fā)現(xiàn)了一些異?,F(xiàn)象:本來設(shè)計(jì)的電池容量足夠,而且也是嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)容量配置的,但卻出現(xiàn)電池后被時(shí)間不夠的現(xiàn)象。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因很多,大致如下:
A.電池方面的問題
有的電池廠家的產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān),均勻性不夠,導(dǎo)致性能不一致,導(dǎo)致容量不能全部發(fā)揮作用;有的電池產(chǎn)品本身的原始容量就不足;有的電池由于放置時(shí)間過長(zhǎng)而出現(xiàn)硫化現(xiàn)象導(dǎo)致容量減小;電池在測(cè)試前未被充足電;甚至有的電池本身就是劣質(zhì)產(chǎn)品。
B.負(fù)載性質(zhì)問題
有的測(cè)量著由于概念不清楚,簡(jiǎn)單地采取了UPS額定功率與負(fù)載功率因數(shù)相乘得出線性負(fù)載的辦法而接入假負(fù)載。從前面的分析可知,這樣不但導(dǎo)致電池后被時(shí)間縮短,甚至有燒毀UPS逆變器功率管的危險(xiǎn)。
C.電池到UPS之間的線路問題
在電池的質(zhì)量確實(shí)有保障的情況下,電池到UPS之間的線路問題是需要考慮的,首先是連接電池輸出端子的連接處是否接觸良好、隔離開關(guān)或保險(xiǎn)絲是否接觸良好,在這些接觸點(diǎn)上是會(huì)有電壓降的。再就是電池到UPS之間的電纜長(zhǎng)度L和電纜截面積也很有關(guān)系。尤其是對(duì)那些電池組電壓比較低的情況。比如電池組電壓為12V×4=48V的UPS,在放電時(shí)一般都穩(wěn)定在46V而不是48V,關(guān)機(jī)電壓大約是42V,其中只有4V的差值,如果由于電池到UPS之間的距離太遠(yuǎn),但因?yàn)樵O(shè)計(jì)者仍按短距離時(shí)的電纜接面積施工而導(dǎo)致沿路壓降上升到2V,那么UPS的關(guān)機(jī)電壓就會(huì)提前到42V+2V=44V,后備時(shí)間當(dāng)然就不夠了。某用戶就是因?yàn)殡姵卦谝粯嵌鳸PS在5樓,導(dǎo)致后備時(shí)間短很多,當(dāng)把電纜截面積適當(dāng)加大后就滿足了要求。
3)供電方案施工完畢后驗(yàn)收測(cè)量結(jié)果不滿意
由于供電方案未經(jīng)充分論證就倉促購(gòu)置和施工,驗(yàn)收時(shí)測(cè)量結(jié)果不理想,此種情況不僅在一處發(fā)生,此時(shí)無論如何生米做成熟飯,已無法更改,只好認(rèn)可?,F(xiàn)舉例如下:
某數(shù)據(jù)中心機(jī)房300m2,用電容量約為100kVA,機(jī)房供電系統(tǒng)配置如圖9所示。由于機(jī)房要求可靠性較高,采用了雙路市電供電方式,兩路市的切換采用了進(jìn)口的ATS產(chǎn)品,后面是200kVA的EPS,由于EPS還要給空調(diào)機(jī)供電,故容量用的較大;IT設(shè)備供電采用了雙總線方式,選用的高頻模塊化 UPS結(jié)構(gòu),由于認(rèn)為變壓器可增加供電的可靠性,于是在UPS輸出端增加了變壓器機(jī)柜,又為了增加供電的可靠性,在變壓器后又配置了靜態(tài)開關(guān)STS在一臺(tái) UPS故障時(shí)進(jìn)行切換。此供電系統(tǒng)采用了兩套,如圖所示,單配電系統(tǒng)就配置了20多臺(tái)機(jī)柜,如果再加上雙倍的空調(diào)機(jī)柜,近30個(gè)機(jī)柜。
此系統(tǒng)安裝完畢后進(jìn)行測(cè)量驗(yàn)收時(shí)普遍發(fā)現(xiàn)有如下問題:
◆一路市電斷開,ATS在20s后才能將第二路市電接入,切換時(shí)間過長(zhǎng)。
◆EPS由空載在加半載的情況下輸出電壓從380V降到了360V,電壓調(diào)整率太低;
◆對(duì)UPS進(jìn)行測(cè)試時(shí),當(dāng)接到輸出端的標(biāo)準(zhǔn)功率表指示為50%負(fù)載時(shí),UPS面板的液晶顯示近80%,幾臺(tái)都是如此對(duì)應(yīng)。設(shè)備面板指示偏差過大。
◆外加100kVA變壓器在室溫不到20℃的機(jī)房?jī)?nèi)其外表溫度竟為90℃,功耗很大。
◆STS的切換時(shí)間是100ms,國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)是<5ms,該產(chǎn)品說明書上是4~6ms,不符合出場(chǎng)指標(biāo)。
4)供應(yīng)商偷梁換柱
不止一處發(fā)現(xiàn),供應(yīng)商提供的產(chǎn)品并非合同的產(chǎn)品,技術(shù)指標(biāo)相差甚遠(yuǎn),為系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性大為降低。
經(jīng)過如此測(cè)試可以看出:
◆系統(tǒng)建好后有必要請(qǐng)第三方測(cè)試驗(yàn)收,但目前大多數(shù)機(jī)房并沒如此認(rèn)真去做。原因是盡管上述測(cè)試發(fā)現(xiàn)了這些問題,但至今系統(tǒng)運(yùn)行仍然正常,的可能是市電尚未斷電之故。換言之,有很多機(jī)房設(shè)備不一定就是廠家給出的指標(biāo),有時(shí)會(huì)低很多,只能說這些是隱患。用戶不知道時(shí)仍然認(rèn)為整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備良好,一旦用戶知道了結(jié)果,無疑就多了一層擔(dān)心。但有不少設(shè)備在運(yùn)行中出故障,是否和沒有進(jìn)行全面測(cè)試有關(guān),也未可知。
◆從前面對(duì)UPS冗余并聯(lián)與雙總線供電方案的討論中,可以看出這種系統(tǒng)是雙倍的投入,至于可靠性如何不言而喻。但理論分析可靠性低不一定就馬上出故障,隱患終究是隱患而不是頻頻出現(xiàn)的故障,從僥幸的觀點(diǎn)說是否可以接受呢?正因如此,有些用戶也就不“多此一舉”了。
4大型UPS供電系統(tǒng)的帶載驗(yàn)收
4.1以往UPS供電系統(tǒng)帶載驗(yàn)收時(shí)造成的困難
1)假負(fù)載的來源問題
為了安全起見,UPS在待時(shí)機(jī)設(shè)備之前都要做假負(fù)載試驗(yàn),一般的假負(fù)載如圖10(a)所示。這些假負(fù)載一般說功率都比較小,都不超過2kW。用這些負(fù)載既方便又容易解決。但往往為了這個(gè)負(fù)載由誰來出而造成供應(yīng)商與用戶的矛盾。尤其是功率較大時(shí),假負(fù)載就成了一個(gè)很大的問題。如果覺得電爐子或熱風(fēng)機(jī)因功率太小而大量采用,更牽涉到資金問題,原因是這些假負(fù)載是不容易借到的。
2)假負(fù)載的安裝地點(diǎn)問題
即使假負(fù)載的來源問題解決了,這樣的負(fù)載一般作10kVA左右的假負(fù)載還可以,如果功率太大,比如100kVA以上,即使2kW的電爐子也得 50多個(gè),那么5000kVA就是200多個(gè),放在地上就是一大片,如10(b)所示。即使用功率較大的鹽水缸,如10(c)所示,機(jī)房?jī)?nèi)是否有如此大的空間?如果沒有,拉向何處?現(xiàn)場(chǎng)條件是否允許?如果可以拉到室外,遇到雨天如何讓辦?等等,這都會(huì)成為問題。
3)假負(fù)載的功耗問題
上述這些假負(fù)載都是實(shí)實(shí)在在消耗有功功率的,而且這些被白白消耗掉的功率變成熱量海區(qū)污染環(huán)境。比如一個(gè)消耗5000kVA功率的數(shù)據(jù)中心,即使是0.8的功率因數(shù),也要消耗4000kW,在號(hào)召節(jié)能的今天還要如此浪費(fèi),是否應(yīng)該。
4)假負(fù)載的處理問題
從大多數(shù)用戶來說,假負(fù)載必需花錢購(gòu)置。而買來以后基本就用一次,最多也只幾個(gè)小時(shí)。假負(fù)載用過后如何處理?賣掉,不值錢;扔掉,更可惜;留下來,也許幾年用不著,還占用著很多地方。總的說,也就是浪費(fèi)了。
5)假負(fù)載試驗(yàn)的時(shí)間問題
從籌劃負(fù)載到開辟場(chǎng)地、從安裝負(fù)載到測(cè)試試驗(yàn)、測(cè)試完畢后要拆卸負(fù)載、要處理負(fù)載,等等,這一系列過程要花去幾天時(shí)間,勞民傷財(cái)。
4.2帶載驗(yàn)收新技術(shù)
1)新技術(shù)的測(cè)試能力
當(dāng)代技術(shù)已發(fā)展到不需要上述過程的簡(jiǎn)單程序。這就是采用了的EASY-LOAD負(fù)載測(cè)試技術(shù),這是一種綠色的測(cè)試,無需外部負(fù)載箱,無需相應(yīng)的電纜安裝工程,只需一臺(tái)電腦,使UPS自己內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)滿載負(fù)荷,可以對(duì)UPS內(nèi)部的所有功率部件及連接件進(jìn)行滿載測(cè)試,測(cè)試UPS、旁路、電纜和開關(guān)設(shè)備上的發(fā)熱現(xiàn)象,并可以進(jìn)行滿載電池放電測(cè)試。整個(gè)過程可快至2h。EASY-LOAD帶載測(cè)試技術(shù)原理圖。
2)新技術(shù)EASY-LOAD的測(cè)試原理
因?yàn)檫@是一項(xiàng)新技術(shù),有必要把它的工作原理作簡(jiǎn)單介紹。圖4-54(a)示出了這種技術(shù)的基本原理。其EASY-LOAD基本工作流程是兩個(gè)交流電源(UPS逆變器輸出和市電)之間通過某一個(gè)電感L連接起來,該兩個(gè)交流電源有著同樣的電壓值,為了能有電流在兩個(gè)電源之間流動(dòng),在這里就調(diào)整逆變器電壓比市電電壓有一個(gè)超的相位差。由于電壓和電流同相位,所以這就是一種功率傳輸。
(a)功率傳輸原理圖(b)兩個(gè)交流電源的相位關(guān)系圖
這是一臺(tái)UPS帶負(fù)載測(cè)試的能流路線圖。市電通過旁路開關(guān)接到逆變器,使用數(shù)字控制技術(shù),逆變器就能夠依靠改變相位關(guān)系來調(diào)整功率,使其反向流向旁路開關(guān),如圖中箭頭的指向所示。由于逆變器從直流電源母線將功率傳到輸出,那么整流器就自然而然地作出相應(yīng)動(dòng)作,從市電中吸取功率并傳送到直流母線。整流器從市電中吸取的功率等于逆變器給出的功率加上UPS內(nèi)部的傳輸損耗。這個(gè)損耗一般是5%。
在這里就會(huì)產(chǎn)生這樣的一個(gè)問題,所有這些能量都傳到哪里去了?能量實(shí)際上是經(jīng)過了UPS這個(gè)路徑,從市電來又回到市電。要知道設(shè)計(jì)UPS的目的不是為了消耗能量而是為了傳輸能量的,小孩玩的熱土豆傳送游戲就是一個(gè)很好的比喻。逆變器、旁路開關(guān)和整流器都在以“熱土豆游戲”同樣的方式傳送能量,而且這個(gè)能量是一個(gè)真實(shí)的負(fù)載。
在整流器輸入開關(guān)斷開時(shí)測(cè)量電池放電的后備時(shí)間,如圖14所示。在多數(shù)情況下,反流到市電的能量一般都被數(shù)據(jù)中心大樓內(nèi)其它電子設(shè)備或儀器所吸收。如果這里的設(shè)備不需要如此多的能量,那么多余的部分就會(huì)被送回到市電電網(wǎng)。不過在多數(shù)情況下,在作電池全放電前對(duì)本地的負(fù)載調(diào)整時(shí)需要考慮的
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