被忽視的UPS下游電力效率
增加UPS下游的電力效率在過去幾乎被忽略了,但在今天得到了更多的重視。隨著重點放在改善PUE(或其倒數(shù)DCiE)上,產(chǎn)業(yè)界認(rèn)識到,UPS下游的效率與UPS本身及UPS上游的效率是一樣重要的。請記住,UPS的下游每損失1%,就會使PUE增加1.2%至3%。
所以,我們?nèi)绾翁岣遀PS下游的效率?我們將集中在三個關(guān)鍵的提供機(jī)會的領(lǐng)域:電力分配結(jié)構(gòu)、變壓器和電壓。
電力分配結(jié)構(gòu)
您應(yīng)該盡可能除去UPS下游的配電板(PDU)和遠(yuǎn)程供電源面板(RPP)上的靜態(tài)總線轉(zhuǎn)換開關(guān)(STS或SBTS)。除了一些固有的電力損失,STS會增加成本,減少使用面積,降低可用性(如果它們成為故障單點),及增加運營的復(fù)雜性。如果STS是必要的,它們應(yīng)該被安裝在電腦機(jī)柜及機(jī)柜中的供電設(shè)備上。
在級別Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的設(shè)施中,你應(yīng)該考慮冗余PDU(從效果上考慮,2N或系統(tǒng)+系統(tǒng)分配)是否有意義。一般情況下,PDU變壓器的效率隨負(fù)荷的增加而增加,因此兩個PDU共同分擔(dān)一個負(fù)荷,它們的效率將低于承受相同負(fù)載的一個PDU的效率。另外,單核服務(wù)器比雙核服務(wù)器的電能效率更高。
只有兩個關(guān)于UPS結(jié)構(gòu)的想法。如果2N或系統(tǒng)+系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是需要的,你應(yīng)該考慮3N/2或4N/3結(jié)構(gòu)作為候補(bǔ)。假設(shè)的臨界負(fù)荷是2000kW,一個2N的裝配需要兩個UPS系統(tǒng),每個容量為2000kW。在一個3N/2的裝配中,您需要三個UPS系統(tǒng),每個容量為1000kW。3N/2裝配的優(yōu)勢如下:
1、初始成本較低,因為您購買的是總?cè)萘繛?000kW的UPS,而不是2N裝配中要求的4000kW的容量。
2、更有效地運轉(zhuǎn),因為每個3N/2系統(tǒng)與每個2N系統(tǒng)相比,3N/2系統(tǒng)在一個較高的百分比率上運行。滿載時,每個3N/2系統(tǒng)將在額定值的67%上運行,而2N系統(tǒng)將在額定值的50%上運行。
與2N系統(tǒng)相比,3N/2或4N/3系統(tǒng)的缺點是需要更多地注意負(fù)荷管理。
第二個關(guān)于UPS結(jié)構(gòu)的想法是:考慮對于項目來說,冗余模塊在UPS系統(tǒng)中是否有意義。冗余模塊增加初始成本和運營成本。成本增加的重要組成部分是冗余模塊降低運行效率。
變壓器
UPS下游的變壓器通常裝載在PDU上。你應(yīng)該明白,每一次我們變換電壓,在這一過程中,我們失去了1.5%-3%的能量。在可能的情況下,除去變壓器是一個提高能源效率的好技術(shù)。
如果您需要變壓器,考慮使用較少的大型變壓器,而不是較小型的變壓器。一個較大容量的變壓器通常比較小容量的變壓器更有效率。因此,有必要指定一個較小數(shù)目且較大容量的變壓器,而不是相反。例如,能源之星(Energy Star?)的75kVA的變壓器最低效率是98%,300kVA的變壓器最低效率是98.6%的。
您應(yīng)該指定變壓器在其計劃正常工作負(fù)荷時的效率??紤]一個普通的級別Ⅱ的裝配,每一個變壓器可在高達(dá)90%的額定值上運行:峰值效率應(yīng)規(guī)定在50%-90%的額定值。相反,對于一個級別Ⅳ的裝配,峰值變壓器效率應(yīng)達(dá)到20%-45%的額定值
電壓思考
現(xiàn)在,大多數(shù)計算機(jī)電源的額定值是100-240伏特,因此他們不關(guān)心輸入電壓是120伏、208伏還是230伏。同樣,他們也不關(guān)心輸入頻率是50Hz還是60Hz。
在傳統(tǒng)的美國設(shè)計中,UPS供給下游的變壓器480伏特,變壓器減少電壓至208伏,分配給計算機(jī)設(shè)備。一個30安培、208伏、3極、4線分支電路可提供約8kW的負(fù)荷。
400Y230伏的分配在世界上美國以外的許多地區(qū)是標(biāo)準(zhǔn)的。計算機(jī)設(shè)備供電在230伏(線到中點的電壓)。一個30安培、400Y230伏、3極、4線分支電路可提供約15kW的負(fù)載,大約是傳統(tǒng)208Y120伏特系統(tǒng)可以提供的兩倍。所以,在美國的做法中,很少有UPS下游的變壓器,獲得1.5%-3%的效率。
在美國的480伏配電系統(tǒng)中,應(yīng)用400Y230伏特,您可以有一個大的,非常有效的UPS上游的變壓器,除去UPS下游的PDU變壓器。上游變壓器的成本和能量損失明顯低于下游變壓器。
在美國的中壓配電系統(tǒng)中,應(yīng)用400Y230伏特是比較簡單的事情。您只需規(guī)定變電站變壓器二次電壓值為400Y230伏特。這個變電所變壓器在400Y230伏特時,應(yīng)該與一個大小相同的480伏變壓器一樣有效。您可以指定一個較大容量的UPS,因為你正在運行的UPS是400Y230伏特,而不是480伏,但你已經(jīng)去除了UPS下游的PDU變壓器,提高了效率。概括地說,相對于增加配線費用,你是平衡地減少變壓器的損失和分支電路配線成本。
以下是預(yù)測未來,我們正在討論400Y230伏特的配電。一旦計算機(jī)電源制造商增加可接受的輸入電壓,由240伏特至277伏特,所有400Y230伏特配電的優(yōu)勢在美國就消失了。在那個時候,480Y277伏特的標(biāo)準(zhǔn)將是新的數(shù)據(jù)中心的UPS輸出電壓和配電電壓。一個30安培、480Y277伏、3相、4線分支電路將提供18kW,這是一個類似大小的400Y230伏電路能力的1.2倍,是一個類似大小的208Y120伏電路能力的2.3倍。
另一個電壓考慮是使用575伏,而不是480伏特給大部分低壓配電。575伏特在加拿大是一種常見的電壓,但在美國不是?,F(xiàn)在,發(fā)現(xiàn)這個電壓值越來越多地使用在美國的大型數(shù)據(jù)中心,因為它可以提供經(jīng)濟(jì)的初始成本和運營開支。
初始成本可以降低,因為相同大小的導(dǎo)體,母線或斷路器在575伏時比在480伏時,可多攜帶20%的電源電壓。例如,一個3750kVA的變電站在575伏特時,可以有4000安培的二級母線,而在480伏特時,它要求一個5000安培的母線。
運營成本會降低,因為降低了導(dǎo)體損失。
我對575伏特的預(yù)測是,一旦277伏特的計算機(jī)電源供應(yīng)到位,575伏特將令人痛心地失寵。電腦電源制造商告訴我,他們沒有希望增加可接受的輸入電壓到347伏特(在575伏特系統(tǒng)中線到中點的電壓)。因此,575伏特分配給大部分低電壓電源,然后轉(zhuǎn)化到480伏特給UPS,這樣做是沒有意義的。
總之,我們已經(jīng)討論了三個現(xiàn)成的工具,來提高UPS下游的電力效率。把它們放在手邊,并利用它們來降低運營成本和提高效率。
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