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傳統UPS與模塊化UPS優(yōu)劣分析

作者: 時間:2012-04-16 來源:網絡 收藏

1 引言

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/177502.htm

隨著國家經濟的不斷發(fā)展,對不間斷電源的需求也越來越多。對于用戶而言,需要的是持續(xù)的電力保護,但市場里的產品眾多,如何選擇卻成了難題。比如,國內品牌還是國外品牌?選擇熟悉的機,還是最新一代的模塊機?

2 選擇合適的類型

為了能使客戶購買到最合適的,必須謹慎地評估其在項目中的實際應用與需求。每種品牌的都有其自身的特點,具體選擇取決于實際項目中的用途。

僅僅知道負載的功率是遠遠不夠的,即使UPS能夠給負載提供足夠的功率,也并不意味著那就是最好的選擇。用戶還需要知道UPS的運行方式、輸出功率、電池后備時間、運行與維護成本,整體加以衡量才能選擇到自己需要的產品。

在EN 62040-3標準中,通過其工作方式定義了UPS的類型,如表1所示。

360截圖20120416154909593.jpg

2.1第一部分UPS電源質量的分類選項

⑴ VFI (電壓和頻率相互獨立)

輸出電壓和頻率和輸入電源無關。頻率變化控制依據IEC EN 61000-2-2標準。

⑵ VFD (電壓和頻率互相依靠)

UPS的輸出取決于與市電電源的電壓和頻率變化。

⑶ VI(電壓獨立)

UPS的輸出(頻率)取決于市電電源的頻率變化。輸出電壓與市電電壓無關。

2.2 第二部分輸出電壓波形的分類選項(正常市電模式和電池模式)

第一個字符表示在正常和旁路方式下的輸出電壓波形。可以為S,X,Y。

第二個字符表示在儲能方式下的輸出電壓波形??梢詾镾,X,Y。

⑴ S 表示在所有線性和基準非線性負載條件下,輸出波形均為正弦波,其總諧波失真因數THDu<8%。

⑵ X 表示在線性負載條件下,輸出波形均為正弦波(與S相同),在非線性負載條件下(如果超過規(guī)定的極限),其總諧波失真因數THDu>8 %。

⑶ Y 輸出波形是非正弦波。

2.3 第三部分瞬態(tài)電壓性能的分類選項

第一個字符表示改變工作方式時的輸出電壓瞬態(tài)性能。可以為1,2,3。

第二個字符表示在正常/儲能方式下,帶線性階躍負載時的輸出電壓瞬態(tài)性能(最不利的情況)。可以為1,2,3。

第三個字符表示正常/儲能方式下,帶基準非線性階躍負載時的輸出電壓瞬態(tài)性能(最不利的情況)??梢詾?,2,3。

每個數字的含義如下:

⑴ 1表示無中斷或無零電壓出現;

⑵ 2表示輸出電壓為零持續(xù)1ms;

⑶ 3表示輸出電壓為零持續(xù)10ms。

表2 UPS的分類舉例

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TRIMODUPS為VFI-SS-111類型,是真正的在線雙變換UPS,可以為負載提供高品質的電源。

3 選擇合適的系統結構

3.1分散式結構

分散式結構通常被用在對供電要求不太嚴格,且目前已有現成的供電系統、機房較多且相對分散的場合,如圖1所示。

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圖1 分散式結構


⑴優(yōu)點:

① 可擴展性好;

② 容易安裝;

③ 每臺UPS均獨立運行。

⑵ 缺點:

① 難管理;

② 維修與保養(yǎng)復雜;

③ 能源消耗多。

3.2集中控制架構

集中控制架構適合用來保護整體負載系統,見圖 2。

⑴ 優(yōu)點:

① 監(jiān)控簡單;

② 維護容易。

⑵ 缺點:

① 無冗余;

② 可擴展性較差;

③ 占用空間較大。

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圖 2 集中控制架構

3.3冗余架構

冗余架構是企業(yè)用戶用來保護關鍵負載的最佳解決途徑,如圖3所示。

⑴ 優(yōu)點:

① 監(jiān)控簡單;

② 可擴展性好;

③ 供電模塊有冗余;

④ 容易維護;

⑤ 運行成本低;

⑥ 占地面積小。

⑵ 缺點:

初期的購買成本比UPS要高。

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圖 3 模塊化冗余架構

4 模塊化UPS與UPS比較

傳統UPS的購買價格要比最新的模塊化系統稍低,但購買成本并不是決定總花費的唯一因素。由于兩種系統結構具有較大的差異,傳統UPS的運營成本比模塊化結構的系統要高。模塊化系統因其運行效率高、低輸入THDi值、高輸入功率因數、冗余性與擴展性等特點,已經慢慢被廣大客戶所接受。即使當前的購買成本較高,但在第一年的使用過程中客戶就已經開始得到實惠了。

4.1運輸成本比較

傳統UPS由于本身結構的需要內置了輸出隔離變壓器,使得其重量往往比模塊化的UPS高出(2~3)倍。這就意味著需要多付出50%的運輸花費。TRIMOD UPS可在不需要任何特殊的車輛下,即可被運送到安裝地點并完成安裝。運輸費用比較見表 3。

表3 運輸費用比較

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4.2 安裝成本與占地面積比較

傳統UPS需要的安裝占地面積(平方米)比TRIMOD系統多(2~3)倍,安裝占地面積和安裝成本比較見表 4。

表 4 安裝占地面積和安裝成本比較

360截圖20120416154950812.jpg

4.2 可靠性比較

UPS系統的可靠性取決于平均無故障時間(MTBF)和平均故障修復時間(MTTR)的大小。

傳統UPS的MTBF通常為150000小時,MTTR為(4~12)小時。

TRIMOD UPS的MTBF高達400000小時,MTTR僅為5分鐘,且還可以通過增加功率模塊的冗余度來增加系統的MTBF。TRIMOD可配置N+X冗余系統,甚至當有功率模塊故障時,也可保證系統零宕機。系統強大的自診斷功能和模塊化結構可大大減少MTTR,精確的指示和大屏幕顯示可幫助用戶立即確認故障點。模塊化結構允許用戶在不對負載造成任何影響的情況下,通過簡單、快速地更換故障功率模塊即可完成維修。

4.3 能源消耗對比

表 5(a) 模塊化UPS系統

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表 5(b) 模塊化UPS運行成本

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表 6 (a) 傳統1+1并機

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表 6 (b) 傳統1+1運行成本

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注:假設1kWh=1RMB。

美達電器TRIMOD系列模塊化UPS,秉承了意大利優(yōu)異的工業(yè)設計及制造技術,使得整機的效率提高到95%。整機效率的增加意味著UPS減少了從主電源獲取的功率,減少了以熱量形式散發(fā)環(huán)境中的損耗,因此也就減少了空調系統的能源消耗。輸入功率因數在20%負載時就始終接近于1,且輸入電流諧波失真THDi<3%,大大減少了對電網的污染,從而有效地保證同一電網內其他機電設備的正常工作。

4.4 維護成本比較

傳統UPS因其結構復雜,維修過程相對繁瑣,往往需要工程師攜帶大量的備件到現場逐個更換。由于其內部組成部件較多,故障點的判斷較困難,只能通過更換故障點的相關部件完成維修,導致費用高;另外,由于維護工程師的水平差異,故障設備的修復時間也不同,一般需要(4~12)小時,用戶還需要額外支付廠家維護工程師的人工費用。

美達電器TRIMOD模塊化UPS維修超簡便,在線5分鐘內即可完成功率模塊的更換。功率模塊采用單進單出設計,重量很輕(7.9kg)且容易更換,一個人即可完成全部的工作。因此,總體維修成本比傳統UPS低30%~50%(僅需要更換一個單相的功率模塊)。

4.5 運行成本(蓄電池更換)比較

蓄電池是UPS系統的核心組成之一,它能在市電停電時及時放電,從而保證負載的不間斷運行。只有保證蓄電池時刻處于最佳的狀態(tài)下,負載才能夠得到UPS的保護。

傳統UPS對于電池的充放電管理較單一,往往采用恒流充電、長期浮充等簡單的充電方式。長期的浮充不僅會使蓄電池極板硫化,降低容量,更影響了蓄電池的性能,也就降低了UPS系統的可靠性??焖倮匣男铍姵匦枰l繁的更換,有時會超過UPS主機的購買價格,給用戶帶來了很大的維護成本壓力。

美達電器TRIMOD系列模塊化UPS采用了“三階段”智能充電系統,能夠延長蓄電池30%的壽命。第一階段,充電器在很短的時間快速補充蓄電池損失的能量;第二階段,充電器的輸出電壓緩慢上升,后轉為均充狀態(tài);第三階段,由于充電電流的持續(xù)減少,充電器進入到12小時長的浮充狀態(tài);最后,充電器將自動關閉,15天后重新開始對蓄電池補充電(假定這個階段主電源一直存在)。另外,TRIMOD會根據負載情況自動調整蓄電池的放電截止電壓,可最大程度地保護蓄電池。由于該充電系統可顯著提高蓄電池的性能,一方面提高了UPS系統的可靠性,同時減少了更換蓄電池的成本。

表 7 蓄電池使用情況比較


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4.6 擴容成本比較

傳統UPS需要擴容,首先客戶需要購買一臺同品牌、同型號UPS。要完成設備的安裝,需要提供更多的空間去放置一臺新的UPS主機、一組蓄電池,而且必須重新設計新主機的電源系統。在新設備的安裝調試時,還可能需要將原先的UPS關閉。這樣負載將失去電力保護,有可能會造成經濟損失。

美達電器TRIMOD模塊化UPS具有良好的擴展性,用戶可單獨購買功率模塊并在線對原主機升級擴容,且不需要重新調整UPS的供電系統。

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圖4 傳統UPS和TRIMOD的擴展性對比

5 結語

UPS的主要目的是用來保護企業(yè)用電設備的不間斷運行及保存敏感數據。在保證其可靠運行的基礎上,還需同時考慮設備的擴展性、運行成本和維護成本。美達電器TRIMOD UPS不僅可以給負載提供高質量的電源,還降低了能源消耗,為環(huán)境保護做出了巨大的貢獻。在UPS設備的8年使用期內,TRIMOD總體使用成本要比傳統UPS低32%。

因此,模塊化UPS是最佳選擇。

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圖 5 傳統1+1 UPS和TRIMOD的花費及總成本比較



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