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运维必会技能:计算新UPS的容量需求

发布人:中嘉和信 发布时间:2017.06.12 来源:TechTarget中国

数据中心UPS需求取决于多种可变因素。开发配置工具并确定UPS的估计容量,可满足企业当下和未来的需求。当企业需要一台不间断电源单元时,该如何对容量需求进行计算?

部分不间断电源(UninterruptiblePowerSupplyUPS)系统是按照额定千瓦(kW)参数进行分级的,而另一些按照千伏安(VA)参数进行分级的。

ups

UPS术语与现状

千瓦(KW)和千伏特安培(kVA)仅仅简单意味着1000瓦特或1000伏特安培——而k(千)前缀用于较大量级的数字。

对直流电路来说,物理学的基本规律是瓦特=伏特x安培。交流(AC)电源为我们的建筑物和设备供电。对于电力公司来说交流电源更具有效率,但当其到达设备的变压器,它会展现出一种称为电抗的特性。

电抗降低会降低视在功率(伏特安培)中的有用功率(瓦特)。这两个数的比值称为功率因数(PowerFactorPF)。因此,交流电路的实际功率公式是瓦特=伏特x安培x功率因数。不幸的是,大多数设备的PF都不固定,但其数字一般是1.0或更少,1.0PF一般是指一只灯泡。

多年来,大型UPS系统是基于PF0.8的数值设计的,这意味着一个10万伏特安培UPS只能支持80千瓦的电力负载。

大多数大型商业UPS系统现在是按照PF0.9的数值设计的。这让我们认识到当今大多数的计算技术对UPSPF值都在0.950.98之间。有些系统甚至被设计成PF值为1,这意味着千伏特安培千瓦额定值是相同的(100千伏特安培=100千瓦)。然而,由于IT负载不会对这些UPS系统表现出1.0PF值,实际的负载限制取决于千伏特安培的参数。

不论参数是如何标明的,在真实世界的数据中心100KVAUPS事实上将无法支持100千瓦的负载。真正了解您设备容量的唯一方法是阅读UPS显示器。负载百分比会告诉您的设备在多大程度上接近最大千瓦值或千伏特安培值,但要注意,这一比例会会在负载最重的一相上展示出来,并非总计的UPS容量。

大型UPS系统是三相电源设计。在美国,您可以在任何一个相位和所谓的中性导体之间获得120伏特,而在任意两个相位导体之间,您可以获得208伏特(而不是220或是240伏特)电压。在欧洲,您在任一相位和中性线之间可获得230240伏特。相位间是不连接的。除非所有三个相位之间的负载接近相等,否则您不会像显示器所展示那样接近最大总容量。您需要进一步检查所有三个相位之间的负载以确定该数值。举例来说,某台100kVAUPS拥有0.9PF数值,或90kW容量。如果相位A加载到95%,相位B加载到60%,、而相位C只有25%UPS将仍然有40kVA36kW处于未使用状态。尽管度数95%之多,这40%的剩余容量。

UPSkWkVA的容量都不能被超出额定值,但由于较高的PF数字,当今通常是kW这一参数更加重要。然而市面上也有部分UPS系统的功率因数经过校正,使得这些产品的kWkVA额定数值是相同的。

相位间不平衡的计算举例

UPS系统的标牌数据

当计算UPS单元的尺寸需求时,最大的问题是如何确定它们的实际负载。许多数据硬件制造商仍然在其制造的设备上无法提供足够的数据,或是提供容易让人误导的数据。大厂商通常会在他们的网站上链接有配置器。如果使用正确,这些配置工具往往会给出相当准确的信息。但是没有工具可以为您提供总负载的准确估计。需要您自己来获取实际的数字。

小心使用标牌(数据)。上面通常是合法的参数,通常会给出一个比该单元将能达到的伏安额定值更高的数值。例如,想象某单元标牌上显示可在90240伏电压,以48安培电流下可提供500瓦特(W)电源。

首先,数字是与实际不符的。电流数据相对于电压数值偏大。如果假设额定电压120伏特,额定电源8安培,您得到960的伏特安培。该数据乘以0.95将得到912瓦。没有哪个电源的效率会这么低,以至于电源几乎从来没有在全功率运行。因此,这是极不可能的,这个装置将能再超过500瓦的功率,但如果您想保守计算的话,乘以1.1可以计算出550瓦的输入功率值。

不要被双线设备所蒙骗。当电源提供共享负载时,人们往往会认为其中任何一个应该能够承载满负载。因此,一台具有两个500瓦电源的单元仍然应该只有单线来计算。

UPS容量参数

当您估算出了实际负载,在实际运行UPS时应按照实际额定容量的80%来规划。这能够为高峰操作环境留出空间,给您安装副本设备时候能提供相应的容量,允许您从退役的旧有设备中获得一点点增长。对于规划负载有80kW1.0PF值,额定功率为100kVA/100kWUPS设备,您如果保持相位平衡在5%以内则足以应付。UPS具有0.9PF值时,需要更高的额定kVA值;125kVA将提供给您112.5kW的容量,这也会为您提供一些额外的空间。

如果您预见到近期用电会有大幅增长,考虑购置一台模块化的UPS设备。有两种类型可选:一种是整体容量会高于您的需求,但只安装所需的物理UPS和电池模块,另一种是系统的总容量较高,但采用固件配置的方式来限制其输出功率不会高于所需要的数值。无论哪种方式,只买对的不选贵的,当需要额外的容量时再进行购买。节省的不仅仅是资本成本。当UPS加载到更高的容量时,它的运行效率也会更高,因此也节省了电力运营成本。当然,有了2N的冗余UPS,实际上您会以一半的总负载运行每台UPS,这使得它的容量更为至关重要。其运行效率很低时可低于40%.

最后考虑的是发电机负载。不同的UPS设计对发电机呈现出不同的电气特性。您的电气工程师或设施电工需要同时检查UPS和发电机两者的特性,以确保在紧急情况下UPS负载突然切换到发电机时,发电机不会停止运转。

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