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UPS安全安装可靠性的技巧(一)

时间:2018.11.13 来源:暂无 浏览量:载入中...

如果您企业的数据中 心不能保证24/7全天候供给效劳,那么您的事务可能不会坚持长期正常的作业。我们生活在一个一直不间断运营的商业环境中,用户需求随时随地的拜访他们所需求的应用程序。


  您企业需求增强数据中 心的弹性和可靠性。本文中,我们将与您同享有关不间断电源(UPS)设备的安 全要求和技巧,以及进步电源可靠性的一些技巧。


  在24/7全天候运营的商业大环境中,“永 久坚持在线运转”的事务环境、可靠性和耐性一直是要害任务设备的首要任务。可是,这方面的方针极有可能遭到这些设备的日常运用和运转的实践方面的要挟。


  有鉴于此,来自Eaton公司的业界专家们将在本文中为您供给对数据中 心配电体系的全 面了解;其借鉴了该公司在这些范畴多年的经历,供给了教科书可能无法供给的相关规划辅 导和实用性的提示,但却有助于明显进步您企业体系的可靠性、电源可用性和正常运转时刻,一同保证安 全性和关于相关规范的遵守。


  数据中 心配电体系作为一个全体是从可用电源延伸而来的——其一般往往是从变压器、发电机和不间断电源(UPS)输入,然后经过交换设备、断路器进入到所支撑的ICT、冷 却设备和相关负载进行输出。因而,我们不只要了解与电力设备的每个项目相关的问题,还有必要了解这些项目是怎么相互影响的。而鉴于这些项目之间的相互影响还可能跟着数据中 心负载的改变而改变的本质属性,使得我们关于这方面需求特别留意。


  在正常运转和发作毛病的两种状况下,坚持安 全和消 除人员和设备的风险无疑是至关重要的。一同还需求考虑电弧,留意其风险性及怎么缓 解。在本文中,我们将看到一同具有变压器和发电机的电力体系的规划应该可以处理过载的电流和短路条件以及额外运转,特别留意三极和四极开关的影响、静态旁路、不同的断路器类型和挑选性问题。与此一同,电力基础设备未来添加的相关影响也被考虑了——当模块被添加到可扩展体系时,发作毛病状况和挑选性问题应怎么处理?还评论了怎么较大限 度地削减人为差错所形成的影响,并回忆了经过互锁完成的保护。


  文章中还探讨了有必要防止静态开关毛病引起的反向馈电电流;凭借现代UPS体系减轻这些现象,以及过载条件,特别是阶跃改变,以及整流器电流约束。文中还涉及到相关的世界安 全立法。在正常运转、保护期间及发作毛病的不同条件下的UPS操作的具体考虑要素;体系的可用性和对要害负载的保护及安 全性的影响将凸显在开端任何新的UPS设备或晋级之前,咨询经历丰富的UPS供货商的可行性。


  虽然本文第 一部分着眼于配电,但其重 点是UPS。而在接下来的几个部分中,则涵盖了UPS和配电主题;馈线和优化,三极和四极开关和挑选性问题。总的来说,本文将为大家供给关于怎么进步数据中 心可靠性和安 全性的相关常识,以及怎么防止不必要的停机中断。


  在动态环境中坚持全新状况


  要害应用程序的管理人员发现自己需求不断地在可靠性与出资之间进行较佳平衡。伴跟着新课题的呈现,相关的焦点也随之呈现频频的改变;这方面的比如包含抗震性、环境硫磺污染、EMI、散热、职责的变换等等。


  反向馈电保护(Backfeedprotection)立法


  反向馈电保护是由《IEC62040-1:2008不间断电源体系(UPS)规范》的第 1部分:《UPS运用的一般要求和安 全要求》所规则的。该规范也是欧洲规范,并规则了带有法令强制性要求,以保证UPS设备过程中修理人员的安 全。该规范答应反向馈电保护的两种代替方案;在UPS内设备一款内部反向馈电阻隔设备,或设备外部输入线路阻隔设备,只在UPS内部实行反应检测和操控,一同在安 全规范描绘的相关开关设备中需求正告标签。当输入电源丢失时,反应保护设备有必要在15秒内经过分离的办法将电源中任何永 久衔接的UPS的输出阻隔,以防止在上游导致可能的风险电压。请留意,“反应”这一术语和本文中涉及到的人员安 全和风险电压或能 量要求,并不是有时被误以为的反向功率流。


  重要的是要了解,包含半导体和晶闸管的静态开关以及相关联的操控和缓冲电路可能不能为上游电气网络的安 全保护供给满意的阻隔,即使其正如企业所预期的那样作业。当静态开关晶闸管的门极信号(gatesignal)封闭而且不经过电源时,电路可能会在上游走漏一些电压和电流,其足以对人员形成危害。因而,反向馈电保护首要是在正常运转条件下用于UPS体系,而不只仅是经常被以为的毛病状况。


  图1:具有内部反应保护设备的UPS与左边静态旁路开关串联;外部输入线阻隔设备的原理在右边完成。


  如果依赖于一款外部设备,则该要求将涉及到设备,而不是产品自身。在这种状况下,实行较低立法要求的职责在于电气承包商或设备业主,他们对UPS设备和设备产品的特定安 全规范要求可能缺少满意的了解。


  如果外部衔接的反应保护设备在存储能 量形式下作业,则可能会遭到来自UPS的风险电压的影响。为了让修理人员知晓这种风险,UPS产品安 全规范要求用户在UPS和外部反应保护设备之间的一切开关设备接入点和开关设备上均需清晰标明正告标签。


  图2:IEC62040-1:2008中所述的正告标签,与外部反应保护设备以及在永 久衔接的UPS上游运用四极开关时一同运用。


  一些UPS类型有内部反应保护作为规范,但其 他UPS类型则没有。在某些状况下,来自同一家供货商的不同UPS类型产品是否具有内部设备会依据版别的不同而改变。因而,在挑选UPS产品,并验证是否有必要将反应保护设备设备到UPS电源中时,有必要当心留意。


  关于某些UPS产品类型而言,依托外部反向馈电保护可能会影响UPS供电装备。其可以强制运用双馈电源,为整流器和旁路供电,而不是选用在许多状况下可以承受的单一馈电,一同节约本钱。


  还值得一提的是,在UPS外部的反应保护设备将为UPS体系添加“躲藏本钱”。该设备将需求与开关设备内的UPS相同或相似的组件,以呼应主电源状况进而操控其开关。一款电动机断路器或与过流保护串联的接触器是完成此意图的典型办法。


  这些可能会对同意的开关设备的类型发作影响,并带来额外的本钱。在设备外部反应保护设备和相关的操控线路时,也会存在与规划、和谐、人力和资料相关的本钱。


  运用具有设备安排妥当且经过了工厂测验的内部反应保护设备的UPS产品有助于保证安 全要求是由UPS供货商来实行,而不是依托别人来处理;这使得处理方案对企业客户而言更简单。


  对容错的影响


  在UPS体系中,反应保护的首要意图是防止当供电从UPS中移除,而且UPS正在以存储能 量形式运转时,在上游发作风险电压。由于在实践中,反应保护将UPS体系输出与输入电源阻隔,并与静态开关串联,因而也可用于另一意图;具体来说,将体系中的毛病静态开关阻隔开来。


  这种反向保护的辅佐功用有助于进步体系的弹性,而且在考虑UPS体系中的反应保护时,其一般成为更好的评论的论题。可是,应该着重的是,如前所述,反应保护是为了保证人员安 全和强制性的要求。


  阻隔毛病旁路电路的功用可以使UPS体系在线,并保护要害作业负载,即使是有毛病的静态开关;从体系中消 除单点毛病并添加容错才能。因而,在UPS的二次运用反应保护功用,以削减毛病静态开关的影响是十分受欢迎的。


  单一UPS体系中的反应保护


  如图3所示,Eaton公司所供给的三相UPS设备包含一款内部反应保护设备作为规范。其包含一款内部反应接触器(K5),可在静态开关内主动防止毛病状况。


  如果一款静态开关发作毛病,将其驱动到不需求的导电状况,则将在UPS输出和电源之间供电;电源可以在任一方向上依据变频器及输入电源之间的电压差和相位移动进行传输。


  这种意外的电流可能导致UPS体系过载,激 活变频器的电流约束,而且由于各种原因导致旁路跳闸乃至封闭。因而,毛病可能对体系运转和可靠性发作严峻影响。


  图3:具有静态开关和内部反应保护(K5)的UPS


  当UPS不处于旁路形式且静态旁路开关未翻开时,反应检测电路和UPS固件可以检测旁路线路中的电流。然后翻开内部反应接触器以阻隔毛病并防止UPS输出和电源之间的电力流动,然后答应UPS在双变换形式下仍持续运转,即使是在静态开关毛病时。


  警报将告诉现场人员,或许长途监控站(如果运用的话)检测到了单元中的缺点,将以激 活一系列方案中的纠正办法。


  并联UPS体系中的反应保护


  UPS在UPS体系中并联,以取得更高的可用性或更大的容量。图4显示了具有内部反向馈电接触器K5的分布式旁路装备的并联UPS体系。


  在其间一个静态开关中所呈现的毛病将潜在地答应并联的逆变器在体系输出和电源之间馈送或抽取电流。因而,单个静态旁路开关中的毛病可能导致体系中的严峻毛病。可是,由于电路毛病导致的电流丢失可以被检测到,而且在相关联的UPS模块内部的反应接触器会主动翻开,答应体系坚持两层变换操作,以保护负载。


  并联体系的静态旁路线路具有冗余性,由于一个静态旁路毛病不会阻挠其 他旁路线路的运转。在冗余并行体系中,静态旁路毛病不会以任何办法影响体系的旁路才能;可是,在容量并行体系中,旁路容量将略有下降。


  一些并联UPS体系运用会集旁路拓扑,其间体系旁路模块(SBM)为一切并联UPS单元供给了一条通用的旁路线路,如图4所示。


  SBM与UPS的内部旁路开关一样,包含反并联衔接的晶闸管。因而,效劳人员存在相同的安 全隐患,可能会发作相似的毛病机制;因而,反应保护关于会集式旁路体系相同重要,也是强制性的要求。在并联UPS体系中,内部反应保护意味着分布式旁路体系中的每个静态开关都包含反应接触器,因而可以坚持装备冗余。相比之下,具有外部反应接触器一般意味着仅为多个静态开关设备一个接触器,因而其间一个开关的毛病或将导致衔接到公共反应接触器的一切静态旁路线路的悉数丢失。在一些模块化UPS规划中运用了相似的实施方案,其间一个反应电源接触器用于多个或一切静态开关。对体系冗余和弹性的影响可能更大。


  有一种观念以为,反应保护设备自身可能会下降体系的可靠性,由于它是一个组件,就也可能会呈现毛病失利。


  这是十分实在的,但有许多要素要考虑。这些要素包含组件一般怎么发作毛病失利,其在体系中怎么运用以及可能的影响。


  如果反应接触器毛病封闭,而且在供电丢失时不翻开,那么直到静态旁路开关发作毛病,都不会影响UPS体系的运转;需求发作第2次毛病才会影响UPS体系的运转。该体系将简直像一个没有反应保护的体系。无论怎么,这种毛病失利是稀有的。


  另一种更典型的毛病形式是反应接触器未依照恰当需求被翻开或封闭。在实践中,这意味着如果有相应的需求时,旁路线路不可用。只要一条静态旁路线路的体系将失掉一切旁路容量;那些具有多个静态旁路,而且每个都有自己的反应接触器的,仅会丢失部分容量。


  请留意,只要当主旁路电源可用时,UPS旁路线路才可用——旁路管路可用性不能高于其供电。明显,具有相关操控电路的反应保护设备的可靠性远远高于主电源,因而对旁路线路全体可用性的影响可以忽略不计。


  具有反应保护和短路静态开关检测的UPS可以阻隔毛病的静态旁路开关,任何时候这都是体系的要害毛病,并将消 除体系中的单点毛病。这种优势胜过由反应保护引起的对旁路可用性的边沿影响,并进步全体体系的弹性。


  个人偏好不是决定要素。保证修理人员的安 全是UPS设备和设备设备的强制性要求。UPS体系的规划有必要安 全;仅有的问题是怎么完成安 全规划,以进步体系级弹性的形式完成较大的额外收益。图4:左边是分布式旁路装备中的并行UPS体系,右侧是会集旁路体系。这两个比如都有内部反应保护设备;UPS单元内的接触器(K5)和用于大型会集旁路的阻隔器/开关(无跳闸单元)的电动机空气断路器(FBP)。

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