艾默生UPS基础培训.docx
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1、 艾艾 默默 生生 UPS 产产 品品 培培训训 UPS 产产 品品 部部 UPS 基基 础础 什么是 UPS UPS 组成 /工作模式 /拓朴对比 UPS 的关键指标 UPS 供电方案及应用层级 Tier 1-4 UPS 系统配置初步 艾默生 UPS 产品族概况 艾默生不同 UPS 系列的基本特点及配置要点 UPS 的的 定定 义义 6 页 ,约 5 分钟 What & Why UPS 是什么: UPS 是交流不间断电源系统( Uninterruptible Power Supply/Uninterruptible Power System)的简称。 不是美国包裹公司( United Par
2、cel Service ,也简称 UPS) 什么设备需要 UPS? 各各 种种 支支 撑撑 网网 络络 ,业业 务务 ,通通 讯讯 ,流流 程程 的的 硬硬 件件 设设备备 - 主主 要要 是是 服服 务务 器器 ,存存 储储 器器 ,数数 据据 通通 信信 设设 备备 ,精精密密 仪仪 器器 ,过过 程程 控控 制制 设设 备备 等等 为为 什什 么么 需需 要要 UPS ? 电源中断 -给用户造成各种经济损失 ! 1,数据丢失,通信中断,商机延误 . 直接损失以每分钟 5000-100000 元计 2,设备停运,仪表失灵,手术中断 . 间接经济损失无法估量 不不 间间 断断 应应 用用 案
3、案 例例 个人电子办公 宽带上网 企业内部网 Intranet IDC 网络数据中心 网络管理平台 SOHO 办公 移动通信的 计费 ,新业务 , 网管 工业过程控制 金融数据 ,灾备中心 但但 是是 如如 果果 我们这里基本不停电,可是为什么还要 UPS? 电网污染无时不在 ! 各种各样的干扰: 瞬态尖峰、 过压、 欠压、 高频噪音、 频率突变、 谐波干扰 电力中断 瞬态尖峰 过压(浪涌) 高频噪音 频率突变 带有振铃式瞬态干扰波 欠压(塌波) 换相失真干扰 电电 源源 污污 染染 的的 危危 害害 电源污染 -严重影响精密设备安全和运行效率 ! 瞬态尖峰 过压 瞬态尖峰、 过压 (浪涌 )
4、、 欠压、 造成服务器、计算机、路由 器、磁盘阵列等设备硬件损坏 欠压(塌波) 谐波污染 高频噪音 谐波污染 线间噪声 频率突变 造成莫名其妙 “死机 ”、网 络传输误码率大增,数据传输速 度低下 频率突变 UPS 工工 作作 模模 式式 5 页 ,约 5 分钟 UPS 基基 本本 工工 作作 原原 理理 -置于电网和设备之间 , 利用 电池化学能 作为 后 备 能量,当 市电断电 等电网故障出现时,向用户重要设 备 不间断 提供( 交流 )电能的一种能量转换装置。 UPS 主机 市电或发电机 用户设备 蓄电池 电电 路路 组组 成成 UPS 内部存在各种 AC/DC, DC/AC, DC/D
5、C的电路 是公司电源类产品中最复杂的 UPS 工作模式 ( 1) 正常模式 电池模式 Bypass Bypass Mains - - output Mains - - output - - 输出受控 负载得到有效的临时保护 ! 输出受控 负载得到有效的不间断保护 ! UPS 工作模式 (2) 旁路模式 经济模式 Bypass Bypass Mains - - output Mains - - output - - 输出受控 ! 负载在紧急情况下能 切回主路 输出不受控 ! 负载得不到保护 ! UPS 工作模式 (3) 手动维修旁路模式 市电 /电池共用模式 Bypass Bypass Main
6、s - output Mains - - - - output - 输出受控 负载得到有效的不间断保护 ! 输出不受控 ! 负载得不到保护 ! UPS 的的 常常 规规 分分 类类 2 页 ,约 10 分钟 常常 见见 UPS 产产 品品 种种 类类 (一一 ) 按 工作原理 划分 特点 应用场合 后备式 UPS 逆变器在市电故障时才工作 家用或非关键设备 互动式 UPS 逆变器在市电故障时才工作, 家用或非关键设备 Delta 变换 UPS 市电提供 85输出,逆变器提供 15 中小机房 在线式 UPS 逆变器总是提供 100输出 大型机房 /数据中心等 按功率段划分 小功率 中小功率 中大
7、功率 大功率 容量 100KVA 应用场合 SOHO,办公、小型网络 局域网、小型网络 , 中型机房、工业生产线 大型 IDC 机房、计费 /灾备中心 按安装方式划分 容量 特点 塔式 机架 式 ( 19) 1-800KVA 0.7-20KVA 适用于各种传统场合 适用于中小 IT 机房 高频UPS 工频UPS 常常 见见 UPS产产 品品 种种 类类 ( 二二 ) 按供电体系划分 容量范围 特点 单相输入单相输出 10KVa UPS。 成本较高。 市电 /电池切换时间 :0 在正常工作时,逆变器仅 提供 15能量,市电提供 85能量。 故障率非常高,供电质量 较差, 不能 解决以下问题: 3
8、 phase AC input AC AC Main inverter 3 phase 瞬态尖峰 带有振铃式瞬态干扰波 AC AC DC DC output 高频噪音 换相失真干扰 Delta inverter Battery Battery Neutral Neutral 频率突变 常常 见见 UPS 产产 品品 种种 类类 :在线式 UPS 工作原理 特点与应用 新国标定义 : 不管电网电压是否正 常,逆变器始终为负载提供所需能量 , 并监测、调整 UPS的输出参数 应用 于 1-800KVa UPS。 成本相对较高。 市 电 /电池切换时间 :0 供电质量高,提供不间 断的纯净的正弦波电
9、源解 决所有电源问题。 在线式真正实现了 输入 和 输出 的 隔绝; 平均无故障时间 远大于后备式和互动式; 供电质量 远优于后备式和互动式; Emerson 所有UPS 均采用在线式 ! 常常 见见 UPS 产产 品品 种种 类类 :不同 UPS 的比较 在 线 式 Dalta变换 互 动 式 后备式 市 电 模 式 下 工作 85能量直 接 市电 热备 不工作 逆 变 器 状 态 提供, 输 出 电 源质量 最高 差,无法解 决 电网 差 非常差 ( 不停电、稳压、 谐波污染等 问 题 ( 不停电、 (仅近似 净 化 功 能 ) 近 似稳 压 功 能 ) 不停电功能) 切 换 时 间 零
10、零 1 kVA 10KVA 6 kVA 3 kVA 成本 高 较高 中等 低 怎怎 么么 知知 道道 某某 款款 UPS 牛牛 不不 牛牛 ? UPS 的的 常常 用用 性性 能能 指指 标标 4 页 ,约 20 分钟 UPS 核核 心心 参参 数数 ( 整整 体体 ) 标称容量 KVA 根据需求进行选择,需综合考虑 系统效率 越高越好 (如 88%, 93%) 体积 , 重量 , 噪声 宽 *深 *高 mm, Kg, dB IP*防护等级 两个数字均越大越好 (如 IP20,IP21,IP55) 工作温度范围 T 越宽越好 (如室内 0-40 C,室外 33-55 C) 安装方式 塔式 /机
11、架式 , 一体化 /分离式等 UPS 核核 心心 参参 数数 ( 输输 入入 ) 输入适用电压 V、频率 f, 单相二线 /三相四线 单相 220/230V, 三相 380/400V, 适用于国内 ,亚太 ,欧洲 ,澳洲 ,非洲等 单相 110V, 三相 208V, 适用于北美 ,南美 ,菲律宾 , 台湾 , 沙特 50hz 适用于国内 ,欧洲 ,亚太 ,澳洲 , 非洲等 60Hz 适用于南美 ,北美 , 菲律宾 , 台湾 , 沙特 , 日本 , 韩国等 输入功率因数 PFin,谐波含量 Ithd PF 越高越好 (如 0.95, 0.99) Ithd 越小越好 , (如 10%, 5%, 3
12、%) 说明谐波污染小 , 节能省钱 输入电压范围 Vin 越宽越好 (如单相 120-288V,三相 304V-477V) ,说明抗扰动能 力强 , 转电池几率低 . UPS 核核 心心 参参 数数 ( 输输 出出 ) 输出功率因数 PFout 越高越好 (如 0.8, 0.9, 0.7) 越高说明客户在同样 KVA 下得到的 KW 越多 , 而现在的负载设备越 来越多需要 KW, 而非 KVA 过载 能力 1*%, ?分钟, 越强越好 (如 125%, 5 分钟) 越强说明 UPS 遭遇突加负载时转旁路 (高危 )的几率低 并机能 力 (含并机方式,环流) 可 *台并联,决定系统扩容能力 (
13、如 6 台等) 环流小 (如 2%, 表明并联可靠性高 ) UPS 核核 心心 参参 数数 ( 电电 池池 ) 电池组电压 Ve 一般随 UPS 容量上升而上升 , 从 1K 的 36V 到几百 K 的 380-480V 电池组电压一般是固定的 ,不能随意增减 电池组电压决定了电池单组的节数 (会因 2/6/12V 单体而不同 ) 电池 类型 铅酸免维护型蓄电池 . 有普通型 , 高功率型 , 长寿命型集中 充电电流 (A) 指负载为满载时 UPS 仍可以输送给电池组的容量 (如 6 台等) 中国地区由于普遍缺电 , 客户后备时间选用较长 (2-8h), 因此充电电 流成为系统有效性的关键指标
14、 . 也是我司 UPS 的优势所在 UPS 方方 案案 及及 应应 用用 分分 类类 6 页 ,约 15 分钟 关关 键键 设设 备备 保保 护护 的的 层层 级级 客户价值诉求 需求特点 典型应用环境 第一层 保护硬件 防止浪涌冲击 精密仪器,制造设 备等 第二层 确保数据完整性 能有序的关机 小型数据中心,企 业网管中心 第三层 延长在线运行时间 计算机等网络设备是业务 的重要支撑 航空、零售、金融 Airline, Retail, Banking, AMEX 第四层 永远在线 计算机等网络设备就是 业 务本身 数据灾备中心 IDC托管机房 大型结算 /计费中心 大型电子商务平台 各各 层
15、层 级级 对对 应应 的的 交交 流流 供供 电电 方方 案案 第一层:保护硬件 第一层:确保数据完整性 Utility Source 第四层:永远在线 Distributed Redundant UPS PDU Load 第三层:延长在线运行时间 Utility Source / Generator #1 UPS 1 Dual Input PDU Load STS Utility Source / Generator #2 UPS 2 1 + 1 Redundant Utility Source w/ ATS & Generator Hot Standby PDU Load UPS 1 UP
16、S 2 UPS 1 PDU STS Load PDU PDU PDU PDU Load Dual Input Load LBS Utility Source TVSS and / or Conditioner PDU Load Utility Source w/ ATS & Generator UPS 2 PDU Load UPS 单单 机机 方方 案案 UPS 解决方案中最简单的一种 各交流负载集中独立地由一台 UPS 提供动力保护 适合于小型 UPS,或不重要应用场合 由 UPS 主机、电池系统、配电系统组成 并并 机机 冗冗 余余 方方 案案 N+1 台并联工作 全部交流负载集中供电,由
17、各台 UPS 平均分担 大幅提高系统 整体可靠性 ! 较之单机系统 可靠性提升 5.5 倍以上 由 N+1 套 UPS主 机及蓄电池组组 成 . 双双 总总 线线 方方 案案 , 适适 用用 于于 超超 大大 型型 IDC 机机 房房 输入配电柜1 变压器1 输入配电柜2 变压器 2 BCB 200KVA BCB 200KVA BCB 200KVA BCB 200KVA BCB 200KVA BCB 200KVA 列头机柜1 双电源输入负载 列头机柜2 双双 总总 线线 方方 案案 的的 价价 值值 消除传统并机方 案输出总线的单点 故障隐患 对于日渐主流的 双输入型计算机负 载提供真正冗余的
18、 , 互不相关的电能 系统可靠性可达 等级四 : 不停电维护 Distributed Redundant (Dual Bus) UPS 1 Dual Input PDU Load STS PDU Load 99.99999% 真正实现系统的实 时在线维护和操作 PDU STS Load PDU 的防呆 Dual Input Load 5-6x 9s UtilIDCy Source / Generator #2 UtilIDCy Source / Generator #1 LBS PDU PDU UPS 系系 统统 配配 置置 方方 法法 9 页 ,约 25 分钟 UPS系系 统统 配配 置置
19、- UPS 系统基本由以下部分组成 UPS 主机 必选功能件 (如 NX,Hipulse系列等 ) 电池 配套电池柜 /架 , 电池开关等 功能选件 ( 如防雷 , 监控 , 充电 , 上出线等 ) - 需要进行的计算 UPS 主机容量 计算与选择 UPS 后备电池 的容量计算与选择 UPS 容容 量量 计计 算算 与与 选选 择择 首先获得负载的 总功耗 ,并 统一单位 到 KVA 例如 :一般个人计算机负载约 200VA,小型服务器负载约 1500VA,大中型服务器负载约 3000VA 电流 I(A 安培 )及 功耗 W(瓦特)与 VA的 转换关系 VA= I*220 VA= W*1.4
20、考虑到 UPS 运行在 60-70%的区间是最佳运行状态 ,一般 建议在计算时将上面的结果除以 0.7 再一次放大 然后在产品手册中选取最靠近的功率产品 例如 : 服务器总负载 10KW 则对应容量为 14KVA 考虑最佳运行状态 , 得到 14/0.7=20KVA 因此选取 20KVA 的 UPS 主机 不不 同同 UPS 系系 列列 对对 应应 的的 标标 准准 电电 池池 组组 电电 压压 ( 一一 ) 不不 同同 UPS 系系 列列 对对 应应 的的 标标 准准 电电 池池 组组 电电 压压 ( 二二 ) , V UPS 电电 池池 的的 计计 算算 与与 选选 择择 当后备时间 小于
21、 1 小时 时 ,采用 恒恒 功功 率率 模模 式式 计算结 果较为准确 (W/cell = (PL2)/(Ve) PL/(N6) C -蓄电池容量, Ah PL -负载功率, W Ve 蓄电池组额定电压 T -备用时间, h(小时) -UPS 电池逆变效率 N 12v 电池节数。取决于不同 UPS 系列的电池电压等级。 6每个 12V 电池内部有 6个 2V 单格。 -然后通过查表获得最佳电池型号以及并联组数 ! UPS 电电 池池 的的 计计 算算 与与 选选 择择 当后备时间 大于 1小时 时 ,可采用 恒恒 电电 流流 模模 式式 计算电池容量 C = PLT / (VeK) C蓄电池
22、容量, Ah PL负载功率, W Ve蓄电池组额定电压, V T-备用时间, h(小时) -UPS电池逆变效率(阻性满载 ) K-蓄电池放电校核系数 T=1h, k 0.55 T=2h, k 0.6 T=3h, k 0.75; T=4h, k 0.8 T=5h, k 0.84; T=6h, k 0.88 T=7h, k 0.9; T=8h, k 0.95 T10h , k 1 当当 然然 , 现现 实实 没没 有有 那那 么么 残残 酷酷 查表法 已有产品部为大家计算好的 工具书 UPS电池最新配置 表 (4.0),可得各容量 UPS 不同时间配置的电池配置、 电池柜或架配置、电池架开 关盒配
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