青鵬科技(西安UPS電源)渠道供應商更新改造UPS不間斷電源項目3C40KS/40KVA平臺,金融業數據中心UPS不間斷電源項目設備整機更換方案研究
西安不間斷電源(UPS)更新改造項目3C40KS/40KVA渠道平臺基于上述優化方案，金融數據中心可對UPS全部相關配套設備進行整體更換，西安不間斷電源(UPS)更新改造項目3C40KS/40KVA渠道平臺包括輸入柜、旁路柜、UPS主機、蓄電池及其開關柜等。
    隨著業務量逐年增加，西安不間斷電源(UPS)更新改造項目3C40KS/40KVA渠道平臺的計算機設備數量不斷增多，用電量持續增大。目前，部分UPS容量已無法滿足設備用電需求，甚成為了后級機房的擴容瓶頸。
一、西安不間斷電源(UPS)3C40KS/40KVA前后級供電架構分析
以金融業某大型數據中心為例，目前該數據中心在特定區域部署了6組UPS，每組裝機容量為1600kVA，采用雙母線2N冗余供電架構，分為A/B兩路，且每個機房均有A/B兩路UPS電源輸入。同時，每組UPS前級兩路市電輸入來自不同變壓器，均配備柴油發電機組，市電中斷或電壓波動時柴油發電機組可自動啟動。此外，每組UPS包含了4臺UPS主機、蓄電池以及配套的電源輸入柜、集中輸出旁路柜，并配備了一個3200A輸入總開關、四個800A輸入開關，且每臺UPS主機配備了一組蓄電池（180AH、128節）。單組UPS結構如圖1所示。
單組西安不間斷電源(UPS)3C40KS/40KVA結構示意
二、西安不間斷電源(UPS)3C40KS/40KVA設備目前存在的問題
1、設備老化
上述不間斷電源(UPS)3C40KS/40KVA設備于2007年初正式投產運行，今已過14年，運行期間于2016年對部分部件（包括電容、電源板和散熱風扇等）進行了更新，于2018年底完成了配套膠體蓄電池的更新。然而，隨著該UPS設備使用年限的增長，設備不斷老化、設備故障率逐漸升高，運行風險也隨之逐步加大。為保障后級生產用電，急需對原有UPS進行整機更換，以提高UPS設備運行的穩定性。
2、設備容量不足
隨著業務量逐年增加，數據中心機房的計算機設備數量不斷增多，用電量持續增大。目前，上述UPS容量已無法滿足設備用電需求，甚成為了后級機房的擴容瓶頸。對此，數據中心在實現UPS設備更新的同時，需要對UPS設備進行擴容，以充分利用其他現有基礎環境剩余資源，進一步提升機房容量。
3、集中旁路柜存在故障隱患
由于該UPS架構設計較早，采用了中央集中旁路并機架構模式。在此模式下，在旁路柜發生故障后，UPS將無法自動切換到旁路，存在單點故障隱患，且對旁路柜進行維護時，需要將UPS切換維修旁路模式下運行，此時后級計算機設備由市電供電，如果市電發生波動或中斷，可能影響后級計算機設備供電質量，維護風險較大。
4、不間斷電源(UPS)3C40KS/40KVA機組輸入功率因數低、運行效率低
上述不間斷電源(UPS)3C40KS/40KVA機組為十多年前生產的工頻機型，輸入功率因數僅為0.9，滿載時大輸出功率因數僅為0.8，整機運行效率較低（約90%），大幅低于目前主流高頻UPS機組的性能水平（輸入功率因數0.99以上，大輸出功率因數1，整機效率95%以上），不僅無法充分利用上級變壓器容量，而且發熱量較大，需配備相應的空調機組，從而造成了非必要的資源浪費。
三、優化方案及實施建議
針對上述難點，本文根據目前該數據中心供電架構和電力資源使用現狀，提出了一種通過搭建備用UPS供電鏈路實現UPS整機更換的可行方案。
1、整體更換方案
對于有類似難題的數據中心而言，可考慮利用富余可用電力資源（包括有富余容量的變壓器及其備用輸出開關）構建一條備用UPS供電鏈路，即將富余變壓器作為備用UPS的上級輸入電源，而備用UPS的輸出經輸出柜通過電纜輸送待更換UPS對應的后級母排接插開關輸出端，之后對接插開關按序依次進行割接操作，將待更換UPS后級負載切換備用UPS供電，直待更換UPS從現有供電鏈路中整體斷電隔離，再對待更換UPS設備依次實施整體更換。此外，對于一般用戶而言，如果在以上各方面都缺乏相應資源，還可考慮利用原有旁路，通過多次割接、騰挪置換的方案。備用UPS鏈路如圖2所示。
備用不間斷電源(UPS)3C40KS/40KVA鏈路示意
2、備用UPS場地規劃
在本文所述案例中，考慮場地空間、散熱條件和UPS輸入輸出電纜距離等因素，新搭建的一組備用UPS計劃部署在原UPS機房北側電池間中間過道空地。同時，鑒于需要更換的UPS單組預計大負載約1600kVA，故備用UPS容量按2000kVA配置，備用UPS計劃由4臺500kVA高頻UPS機組并機組成，采用分散式旁路架構，包括備用UPS配置輸入柜1個（開關容量1000A×4）、并機輸出柜1個（開關容量4000A）、蓄電池688節（43節×4組×4臺）。其中，雖然500kVA高頻UPS效率可達95%以上，但上述4臺備用UPS滿載發熱量總體不高于100kW，而該處電池間空調制冷剩余量為120kW，因此無需額外增加空調資源，也可滿足備用UPS運行環境要求。
3、備用UPS輸入鏈路
在搭建備用UPS的過程中，通過評估數據中心現有10kV/0.4kV變壓器容量使用情況，筆者發現目前4號變電站的8號變壓器存在剩余容量，可充分滿足后級備用UPS負載容量要求，且該變壓器輸出開關柜配有ATS，可與柴油發電機聯動，在市電中斷或電壓波動時也可完成自動切換，因此認定該變壓器具備作為備用UPS輸入電源的條件。
4、備用UPS輸出鏈路
目前，上述數據中心機房UPS輸出通過母排連接機房電間內對應的母排接插開關，接插開關再通過電纜連接各機房區域配電柜，進而可為機房內計算機設備供電。同時，考慮到接插開關上樁頭與UPS輸出母排相連接，而母排拆裝的施工時間長、難度和風險大，因此優化方案選擇接插開關下樁頭與機房區域配電柜輸入電纜連接處作為備用UPS輸出鏈路的接入點，從而將待更換UPS供電鏈路隔離斷開，直接與機房區域配電柜輸入電纜連接，為后級計算機設備供電。
5、原西安不間斷電源(UPS)3C40KS/40KVA整機更換
在更換過程中，上述方案選擇在負載全部切換備用UPS后，對原UPS進行下電并拆除，施工過程中后級機房由備用UPS維持兩路UPS供電，因此對施工時間無特殊要求，且有充分時間對新裝UPS機組進行安裝和測試。此外，計劃更新為4個500kVA高頻機組，采用分散旁路結構，新裝UPS機組較更換前容量提升25%，發熱量降低50%。值得注意的是，在每組UPS整體更換期間，所對應的后級機房計算機設備在切換到備用UPS供電和恢復為新UPS供電的過程中，后級部分相關設備需兩次處于單路UPS供電運行狀態（每次約2小時），其他時間則均保持雙路UPS供電狀態。
綜上所述，西安不間斷電源(UPS)3C40KS/40KVA基于上述優化方案，金融數據中心可對UPS全部相關配套設備進行整體更換，包括輸入柜、旁路柜、UPS主機、蓄電池及其開關柜等。從成效來看，更換后UPS機組容量、效率和穩定性得到顯著提升，為后級機房運行和后續擴容提供了保障。
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西安UPS不間斷電源（40KVA）參數
40KVA UPS電源詳細參數表
容量40KVA型號S3040N
40KVA UPS電源輸入參數
整流器類型IGBT整流額定電壓
380/220VAC(0.01±0.25)
西安UPS不間斷電源（40KVA）輸入電壓圍壓304~478VAC輸入頻率范圍
50HZ時：46-54HZ；60HZ時：56-64HZ
輸入功率因數>=0.99
40KVA UPS電源輸出參數
額定輸出功率40KVA / 32 KW額定輸出電壓380/220VAC輸出頻率與市電同步(市電模式); 50Hz ± 0.002 (電池模式)工作方式在線式輸出波形正弦波轉換時間0ms過載能力1.05±0.05≤負載時，預警過載；1.05±0.05 負載≤1.25 0.05時，2分鐘后轉旁路輸出；1.25±0.05 負載≤1.50±0.05，30秒后轉旁路輸出；負載>1.50±0.05時，500毫秒后轉旁路輸出
40KVA UPS電源電池和運行時間
西安UPS不間斷電源（40KVA）電池型號免維護密封鉛酸電池標機后備時間30分鐘到8小時可選電池包型號-電池典型充電時間8小時電池電壓
384Vdc（12V電池32節）
40KVA UPS電源參數及
西安UPS不間斷電源（40KVA）安裝類型塔式整機效率Up to 0.85電磁兼容
浪涌保護
防護類型IP20
40KVA UPS電源通信和管理
接口端口RS232，可選Wedpower卡、AS400卡控制面板LCD+LED狀態指示有聲報警市電停電時提示4秒一次：特別的低電池提示每秒一次
40KVA UPS電源物理指標
W515.00 mmD830.00 mmH1135.00 mm重量309.00 KG顏色黑色
40KVA UPS電源環境
工作環境0 - 40 °C工作相對濕度0 - 0.95操作高度0-1500米存儲溫度-5 - 45 °C存儲相對濕度0 - 0.95存儲高度0-15000米聽覺噪音距設備表面 1 m 處
40KVA UPS電源保修
西安UPS不間斷電源（40KVA）質保3年內維修或更換山特大功率UPS電源3C3PRO40KS 40KVA項目
西安不間斷電源(UPS)更新改造項目3C40KS/40KVA渠道平臺能夠提供山特3C3EX40KS 40KVAUPS電源型號1小時斷電延時配置參數，還有山特大功率UPS電源3C3PRO40KS 40KVA項目報備情況都可以和我們取得聯系。