不间断电源系统设计方案

不间断电源系统设计方案.设计内容本项目数据中心设计等级为A级(GB50174-2017)及参照T4(TIA942)。采用2N不间断电源系统设计。根据工艺布局和需求IT设备用不间断电源采用高频模块化UPS,并采用2N标准设计，总共设置了4台600kVA和2台200kVA的UPS,其中4台600kVA的UPS组成2N不间断电源系统，为数据中心的318架机柜及数据中心智能化系统、监控中心进行供电，另外2台200kVA的UPS分别为数据中心末端空调提供不间断电源保障以及为B1层释冷泵提供应急电源保障，兼做应急照明保障。.设计原则随着"设备及不间断电源设备技术的发展，作为数据中心或动力中心楼重要组成部分的不间断电源供电系统，其设计理念和配置方法也在发生重大改革，主要体现在几方面：(1)不仅关注单台电源设备的性能指标，而更加关注整个供电系统的结构。供电系统是一个完整的体系，不仅包括不间断电源设备，还包括变压器、发电机组、高低压配电柜、ATS、蓄电池组、不间断电源输入输出配电柜、各环节的断路器或其他保护开关以及相应的传输供电电缆。在不断提高单台电源设备性能指标和可靠性的同时，还必须从整个供电系统上考虑，更加关注对系统中各环节设备的相互匹配、冗余配置、可修复和缩短修复时间、供电系统的布局方式、系统的可扩展性及可管理性等方面的研究。(2)更加重视研究提高系统的可用性。经过多年的发展，不间断电源设备本身的性能指标已基本满足目前IT设备的使用要求，不间断电源系统的设计，逐渐从研究系统的可靠性转向研究系统的可用性。可用性是近年来在可靠性的基础上提出来的新概念，它是指系统在使用过程中，平均无故障时间MTBF与总时间(平均无故障时间MTBF与平均维修时间MTTR之和)之比，它在概念上包含了系统中设备的可靠性、可管理性和可维护性。可用性与可靠性是不同的概念，两者之间一个重要的差异，就是系统是可维修的还是不可维修的。提高系统可用性即意味着能给用户更多的正常使用时间。(3)更加重视不间断电源供电系统的灵活性与适应性。当前数据业务发展迅速，各种数据网络设备更新换代，集成化程度不断提高，功率密度也在不断提高,对不间断电源供电系统的规划与建设造成了极大的不确定性和不可预测性，基本上要求一套一次性建设完成的不间断电源供电系统能够自动而准确地适应新的需求是不可能的。当前数据中心或动力中心楼的不间断电源设备一般是一次性配置安装的模式，而那恰恰不是所谓的可适应性。提高不间断电源供电系统的可适应性，满足当前设备功率密度、维护操作水平、组织管理模式以及机房场地的变化等，成为了当前设计研究的一个主要课题。(4)绿色环保节能。当前供电系统建设，更加注重绿色环保节能的措施，降低能耗及运营成本，响应国家节能减排政策。综上所述，提高系统的可靠性、可用性、灵活性与适应性，以及绿色环保节能，已成为了当前设计研究工作的几个主要方向。本工程设计本着这些先进设计理念，力求打造一个具有国际和国内先进水平、高可靠性、高可用性、高可管理性、高灵活性可扩展性的现代化绿色不间断电源供电系统，能够为数据中心或动力中心楼提供稳定的、安全可靠的不间断电源，并能随着业务不断深入发展的需求，可方便进行设备供电容量的扩容。.IT设备用UPS设计.1.UPS规划配置IT设备供电不间断电源(UPS)配置结构采用2N系统按分区交叉供电方式,整体供电可用率应达到99.999%以上。所有UPS设备应配置至少满足15分钟满载运行的电池组。表5.3-1IT设备电量及UPS规划表

序号区域IT设备电量需求UPS配备电池配备1机房1192KVA电源室A及电源室B分别单机配置2组2机房2200KVA500Ah/480V高功率3机房3192KVA配置2台600kvA模块化蓄电池组，单机电4机房4200KVAUPS,并机运行，分别作池后备时间15分5智能化系统及ECC30KVA为A/B两路电源给机房IT设备供电。钟，系统后备时间30分钟。序号区域合计IT设备电量

需求

824KVAUPS配备序号区域合计IT设备电量

需求

824KVAUPS配备共4台UPS电池配备延时15分钟不间断电源配电系统设计为双总线“2N”结构，主要为FT设备、网络设备、门禁、应急照明等系统设备供电。在机房规划两套各自独立不间断电源系统，两个系统物理隔离，互为备份,为负载提供稳定、可靠的不间断电源保障。在电源室A及电源室B分别规划2台600kvA模块化UPS,并机运行，分别作为A/B两路电源给机房IT设备供电。2.电池规划配置按照技术文件要求，当市电输入断电后，由后备电池组对FT设备进行供电,后备时间为15分钟。以600KVAUPS为例单台UPS输出总功率600kVA*0.9(负载率)=540kVA,单组电池由240节2V电池构成。按照恒功率法计算电池容量。Pnc={P*Pf}/(n*N*n)N：单体电池cell数为N：单体电池cell数为1n：逆变器效率为0.95电池E0D点：1.75V,后备时间：15分钟Pf：UPS输出功率因数为0.9n：电池组串联2V电池个数为240节Pnc：每cell需要提供的功率W经计算,每个2V单体电池的放电功率为：Pnc={540000*0.9}/(0.95*240)=2132W/Cell；本次规划采用高功率蓄电池组，根据某厂家电池功率放电数据表，其GFM-500U(2V500Ah高功率型)电池在终止电压L75V/Cell时,15min放电功率为1271W/Cell。由于1271W/Cell*2=2542/Cell>Pnc=2132W/Cell,经比较需要2组高功率蓄电池并联，每组电池240节，满足15min放电要求。3.UPS供电系统UPS系统设置主路、旁路及外置维修旁路。电源室到主机房配电路由A、B路分开敷设，由不同方向敷设至机房列头柜。机房安装配电列头柜，列头柜内配置双配电回路。每台机柜配置两排16口PDU插座，采用两个完全独立的供电线路。PDU插座通过工业连接器与供电线路连接，可灵活配置机柜容量。高压直流系统直流系统配置模块=工作模块+充电模块+冗余模块容量组成，而冗余模块按n+l方式确定（其中n只为主用，n>10时，每10只备用1只）。本项目240V高压直流电源系统主要为测试机房IT设备供电，负荷需求为140.8kw,650Ao在电源室B配置一套1200A/240V（配置9个100A模块）高压直流电源系统，配置2组200Ah/240V蓄电池组，配置N+1个整流模块，总模块电流〉负载电流+充电电流+备用模块电流。W=K*P*1000/{Il*N*[1+a（t-25）]}W：2V电池单体功率K：安全系数P：负载额定功率n：逆变器效率，交流系统取0.95,直流系统取1N：2V单体电池串联数a：电池温度系数（1/℃）,当放电小时率210时，取a=0.006；当1W放电小时率W10时，取a=0.008；当放电小时率VI时，取a=0.01。t：实际电池所在地最低环境温度数值，有采暖设备时，按15c考虑，无采暖设备时，按5℃考虑。本工程高压直流系统电池计算K取1.0,放电小时数<1,环境最低温度取5℃o计算得2V单体电池的放电功率为：W=1276w,本次规划采用高功率蓄电池组，根据某厂家电池功率放电数据表，其GFM-200Ah（12V200Ah高功率型）电池在终止电压1.75V时、15min放电功率为683Wo由于683W*2=1366>1276W,经比较需要2组高功率蓄电池并联，每组电池20节，满足15min放电要求。5.动力配电UPS系统动力配电系统为机房内精密空调、柜式空调、办公设备、照明等进行供电。本系统低压配电放射式向各用电设备供电；设置专用配电柜，由独立的断路器控制，保证供电需求，机房内非消防一级、二级负荷与消防系统进行联动，配电系统预留联动接口。本次设计动力系统负荷约为673kw左右。冷冻水主