10KVA模块化UPS方案
信息中心UPS
技
术
建
议
书
VER100301
长沙泰和英杰系统集成工程有限责任公司
二O一O年四月
目 录
一、 系统设计规划 3
1.1 系统概述 3
1.2 系统设计依据 3
1.3 系统设计原则及系统特点 4
二、 UPS设计方案 5
2．1 概述 5
2．2 UPS供配电系统 5
2. 3 艾默生Adapt 模块化UPS系统 6
2. 4 蓄电池系统 11
一、 系统设计规划
1.1 系统概述
随着电子计算机在国防、科研、生产自动化、管理等领域的广泛应用，近二十几年里在我国如雨后春笋般地建成了很多大、中、小各种规模的计算机机房，为计算机寻求和建造一个合适的工作环境以确保计算机可靠，充分发挥其设计性能，延长机器的使用寿命以及确保工作人员身心健康的问题越来越受到建设方的重视，并成为追求目标。
艾默生网络能源具有业界最齐全的网络能源产品线、并且其网络能源主设备全部为自有品牌。艾默生网络能源利用自身强大的技术优势，为客户提供端到端的一体化解决方案，这样降低了客户选型、采购、工程管理的整体成本，大幅度提高工程建设速度，缩短工程周期，加快机房投产，统一和缩小客户的维护工作界面，这样有助于客户专注于核心业务，提高客户的核心竞争力。
1.2 系统设计依据
本项目将依据国家标准及行业标准设计和管理施工，所引用的文件及标准包括：
1. 业主提供的建设资料
2. 施工现场条件和勘测资料
3. 相关国家标准及规范文件：
* GB 50174-2008《电子信息系统机房设计规范》
* GB 50462-2008《电子信息系统机房施工及验收规范》
* GB 50019-2003《采暖通风与空气调节设计规范》
* GB 50243-2002《通风与空调工程施工质量验收规范》
* GB 50311-2007《综合布线系统工程设计规范》
* GB 50312-2007《综合布线系统工程验收规范》
* GB/T 50314-2006《智能建筑设计标准》
* JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》
* GB 50052-95《供配电系统设计规范》
* GB 50303-2002《建筑电气工程施工质量验收规范》
* YD5040-2005《通信电源设备安装工程设计规范》
* YD5098-2005《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》
* GB50057-2000《建筑物防雷设计规范》
* GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
* GB 50370-2005《气体灭火系统设计规范》
1.3 系统设计原则及系统特点
本系统集交流不间断供配电系统整体解决方案。
* 通用性
本系统的设计符合国家设计标准；
* 可靠性
设备具有良好的电磁兼容性和电气隔离性能，不影响其他设备正常工作；
一体化供电能统筹设计保证主设备的不间断供电；
* 稳定性
所有产品都
经过全球主要电信商、数据网长期的运行考验，在业界具有领先的技术、领先的制造和领先的品牌；
* 安全性
符合高等级的抗扰度国际标准，工作安全可靠；
* 可维护性
主设备采用模块化结构设计，便于故障的维护处理；
* 扩充性
在系统设计中充分考虑到用户后期的扩容，做了合理的冗余设计；
* 智能化设计
系统主设备UPS、动力监控等均采用智能化设计，不需要另购智能接口板；
* 经济性
系统整体设计，可合理设计设备容量，减少设备成本；同时动力一体化解决也降低了设备的额外成本，给后期设备维护带来一站式服务；
二、 UPS设计方案
2．1 概述
根据信息中心机房技术要求，提供交流不间断系统（UPS）产品方案。
2．2 UPS供配电系统
2.2.1 总体说明
* 本项目中心机房进线电源采用三相五线制。
* 机房内用电设备供电电源均为三相五线制及单相三线制。机房空调、新排风系统，正常照明，临时检修插座，普通办公设备等均采用市电供电；机房区域信息设备、应急照明、消防安防用电均采用UPS供电。
* 机房强弱电系统分开布置，合理设计。机房配电间内合理设计总输入配电柜、市电输出配电柜、UPS输出配电柜。
* UPS系统选用艾默生Adapt系列10KVA UPS系统作为不间断供电系统主体，系统后备时间按系统满载延时2小时设计。
我们这种分区集中式就近供电的方案，首先Adapt系统采用艾默生易睿风格的Rack机架设计，系统可直接安装于设备机房机柜列附近，最大程度缩短配电系统与负载机柜间距离，节省线缆敷设开支，进一步降低电能损耗，达到更优化的节能目的；其次提供了更加灵活的系统结构，完全实现按需扩展而无需提前投入大量基础投资，最大程度保护用户利益；再次将对日常维护、未来扩容提供了极大便利，最大化降低机房管理部门的工作难度，提高工作效率。以上各项优点均充分保证了机房供配电系统的可靠性及经济性要求。
2. 3 艾默生Adapt 模块化UPS系统
2.3.1 模块化UPS系统方案可行性分析
模块化UPS系统由于具有可靠性高、便于扩容、安装维护容易、节能环保而成为UPS未来的发展趋势，而我们在此次项目中采用的即为此类UPS系统。
* 边发展边投资
模块化UPS，具备极强的扩容能力，可实现边发展边投资的按需扩展要求。根据我们的了解，本项目用户现有设备并不多，采用模块化UPS，在不改变现有机房结构的前提下，可以很容易实现扩容，保证将来整个供电系统的可靠性不变。
* 更高的可靠性
N+X是目前最可靠的供电结构，N代表总负载所需的最少U
PS数，X代表的是冗余的UPS数，也就是系统可以同时承受的故障UPS数，当X越大，系统的可靠度就会越高。例如有一客户的总负载为32KVA，采用模块化UPS做N+1冗余设计，N为2，X为1，冗余等级为99.999%。也可以选择做N+2冗余设计，其可用性等级为99.99999%，这样用户可以根据负载的重要程度提高冗余等级。
* 绿色节能
采用模块化UPS，可以根据现有负载的实际情况配置UPS的功率，从而保证UPS与负载的理想匹配，达到最佳的节能效果。
一般来说UPS是在满载的情况下效率最高，而负载越轻，效率越低。采用二台传统UPS并机，各UPS的负载最大能到50%，根据统计大部分情况是不超过40%，这种负载条件下UPS的效率一般都不会超过82%；如果采用模块化UPS，比如2+1冗于模式，最大负载可达到67%，这时的效率可以高达90%，这样无论在系统工作效率、能耗、设备利用率、投资保护等方面都是最佳的。这样的设计理念在环保节能方面更是很好的响应了目前国家大力提倡节能减排的政策方针。
* 模块化UPS便于装卸运输安装
传统的立柜式UPS是一个整体，单个机架就比较重，如容量100KVA的重量一般为1000kg左右，尺寸一般也超过2m3，包装、运输、装卸、机房门或者走道偏小、电梯载重不够、楼层层板支撑力不够等都可能存在问题。
而采用模块化UPS，则上述问题都将迎刃解决：2个～4个人力即能搞定机架，1～2人能搞定模块的安装。
传统大功率UPS的结构限制了只能采用立式包装和立式运输，大大限制了运输车辆的选择。而模块化UPS系统，由于模块可以分开包装，则机架可以卧式包装及运输。
2.3.2 艾默生Adapt 模块化UPS系统构成
* 方案：单机系统
序
号
设备名称型号
数量
备注
1
Adapt 10KVA UPS
（UHA1R-0100L）
1台
UPS模块;输出功率因数0.9;标准19英寸机架式,高度3U;重量35Kg;满载输入功率因数0.99;含机架L型导轨
2
12V100AH铅酸阀控蓄电池
32节
HUMBIRD(蜂鸟);支持9KW负载2小时延时
3
16节柜
2个
定制电池柜
2.3.3 艾默生Adapt 系列UPS系统简介
* 适用对象
服务器、存储器、网络设备、ATM、VoIP、通讯设备、自动化设备、精密仪器、医疗诊断设备等输入电压精度要求较高的设备。
* 适用场合
中小型数据/通信机房、网络间、营业厅、实验室、仪器室、控制室、办公环境、计费中心、精密控制室、过程控制中心等。
* Adapt系列UPS特性
* Adapt系列UPS的产品定位？
* 适用于服务器机房等区域，保护服务器、网络通信等关键设备
* 完全匹配艾默生易睿TM机房整体方案
* 黑色机身设计突显了与服务器、机柜和谐搭配
* 提供丰富机架选件，方便机架内的配电/监控等功能的一
体化实施；
* Adapt系列UPS如何确保供电的高可靠？
* 双变换在线式设计，市电掉电无中断
* 支持N+X冗余方式，实现系统可靠性的大幅提升
* DSP全数字控制，输出稳压精度高
* 采用最新IGBT器件，实现输入超宽抗电网波动范围
* 输入标配防浪涌电路，实现卓越的抗电网浪涌能力
* Adapt系列UPS如何带来绿色环保？
* 整机效率高达92%以上，节能效益明显（本项目所选20KVA型号高达94%）
* 输入功率因数高达0.99，电能利用率高
* 满足欧盟RoHS指令，物料/工艺无有毒物质
* 可调速智能风扇，风扇转速自适应调节，有效节能
* 提供ECO运行模式，效率高达98%，显著节能
* Adapt系列UPS如何为您省钱？
* 高达0.9的输出功率因数，带载量提升20-30%，匹配最新服务器的用电特性
* 系统效率高，省电、运行成本低
* 功率密度高，整机2-3U，占用机架空间小，节省机架数量（本项目所选20KVA型号高度为3U）
* Adapt系列UPS如何方便的维护？
* 全系列兼容机架/塔式安装方式
* 超大尺寸LCD和LED显示，各类运行数据/系统状态/历史情况一目了然
* 操作显示面板旋转设计，可随安装方式不同自由调整角度，方便直观
* Adapt系列UPS如何提高方案的可用性？
* 兼容三单/单单(5/10K)，三单/三三(16/20K)多种应用场合
* 支持软线并联运行（最大4台，3+1/2+2/4+0可选），且无需并机插框，系统容量随意扩充
* 可通过级联电池模块方便地延长后备时间
* Adapt系列UPS如何满足各种监控需求？
* 提供USB单机监控端口
* 提供可采集环境量的SIC网络适配卡，支持服务器自动安全关机功能
* 后台软件兼容多种操作系统(Windows/Linux/HP-UX/Sun Solaris/IBM AIX等)，兼容艾默生机房监控平台SiteMonitor，支持Web监控
* 提供Mib库，方便接入各类NMS网管系统
* Adapt系列UPS如何保护和延长电池组寿命？
* 超宽输入电压/频率范围，有效减少电池放电几率，延长寿命
* 温度补偿功能，减少环境温度对电池寿命的影响
* 超强充电能力，有效缩短电池回充时间
* 电池组节数设置灵活，便于电池系统的利旧(16/20K)
* 支持共用电池组(16/20K)，节省电池投资
* 参数特性
Adapt 型号
UHA1R-0100L
输入参数
整流器类型
IGBT 整流
额定电压
220/380Vac单相三线/三相四线
输入电压范围
单相 120Vac~288Vac
输入频率范围
45Hz~55Hz
输入功率因数
单相＞＝0.99/三相＞＝0.95
电池
电池类型
铅酸免维护蓄电池
充电能力
标机回充至90%<6h
电池模块型号
U16-07C1
电池模块规格
430W×660D×88H （机架内高度 2U), 50KG
输出参数
额定功率
10KVA/9KW
额定电压
单相220Vac 电压稳定度
3%
频率稳定度
0.25%
输出电压波形畸变率
<3％线性负载；<5％ 非线性负载
负载最大峰值因数
3:1 (满足 IEC 62040-3)
阶跃型负载能力
100%
输出方式
端子
过载能力(% 额定负载)
105%~125% 5min；125％~150% 1min；>150% 500ms
系统参数及标准
变换类型
双变换在线式
能否实现并机
支持最大4台并机，可设置4+0、3+1、2+2模式
安装方式
机架式/塔式兼容
整机效率
＞92.5％
切换时间
0 ms
噪声
<55 dB
语言
中英文
是否有 LCD 显示
是（可选）
安规
IEC/EN 62040-1-1
电磁兼容
IEC/EN 62040-2；IEC/EN61000-3-11；IEC/EN 61000-3-12；YD/T 1095-2008
浪涌保护
IEC/EN 62040-2
防护类型
IP20
体积
430W×750D×130H （2U）
重量
25.5 Kg
保修
1年
通信及管理
接口类型
USB/智能卡槽（干接点卡/干接点扩展卡/SIC卡/Modbus 卡/RS485卡）
管理软件
SiteMonitor
环境参数
运行温度
0~40℃
相对湿度
5~95%，无凝露
最大海拔高度
<1500m，超过1500m时参照GB/T 3859.2降额使用
2. 4 蓄电池系统
HUMBIRD(蜂鸟)电池关键生产技术与工艺说明
HUMBIRD(蜂鸟)阀控式密封铅酸蓄电池是应用现代最新技术制造，公司科研技术力量雄厚，生产、检测设备先进，严格按照ISO9002系列国际标准组织和管理生产。产品性能稳定可靠，品质优良、使用安全、应用面广，通过国家蓄电池行业南方检测中心等国家指定归口单位检测、认证。越力阀控式密封铅酸蓄电池系列产品广泛应用于邮电、金融、税务、公安、电力、水电、交通运输等部门。
特点：
密封：全密封设计无电解液渗漏、运输和安装使用都很方便。
安全：蓄电池有安全阀，并且不易产生气体，遇火不会爆炸，安全防爆。
无需维护：由于全密封设计生产和基本不分解水，从使用起不需加水维护。
自放电低：采用新型合金、高等级原材料和先进的制造工艺，常温下贮存期可达6个月。
使用和贮存环境温度范围宽：从－30℃～60℃。
无需均衡充电：在正常工作情况下，以恒压充电不需均衡充电。
使用寿命长：25℃环境条件下，全浮充正常使用寿命6FM系列可达5年以上，GFM系列可达10年以上。
用途：
邮电通信设备（程控交换机、微波通讯、移动通信、光纤通信等）。
大型UPS及计算机备用电源（金融系统、办公设备、计算机房等）。
电力系统（发电厂、水电站、输变电站、风能及太阳能发电设备等）。
应急照明系统、消防安全及报警、监视系统备用电源。
航天、航空、航海、铁路、公路交通运输及电储能。
电子开关及控制系统。
峰值负载补偿储能装置。
关于电池的建议：
必须：
使用前必须检查电池外观；存储电池在阴凉处(温度最好不超过200C或6800F)；把存放起超过三个月的电池加以适当的补
充电；充电时要在通风良好的环境中进行；把电池牢固地安装在设备机箱内
切勿：
将电池放在靠近火源的地方或焚烧电池；将电池短路；将电池放在密闭箱内使用；野蛮装卸电池；使用跛裂或漏夜的电池；过度震动和摇晃电池
* UPS电池放电功率计算公式：P=(W×a)/(n×η)
P－电池放电功率，单位－瓦/单体(Watt/Cell)；
W－UPS功率，本项目采用1个艾默生Adapt 10KVA UPS系统；
A－UPS功率因数，Adapt 10KVA UPS功率因数为0.9；
n－2V电池单体数量，Adapt 10KVA UPS电池组额定电压按192V设计，即n＝96；
η－电池逆变效率，Adapt 10KVA UPS为0.97；
由以上参数计算可知：P＝(10000×0.9)/(96×0.97)≈96.65W/C（上下允许5%左右浮动）。结合相关文件要求，对照以上恒功率放电数据表，确定10KVA负载延时2小时需配备12V65AH蓄电池2组，共计32只。
第 2 页 共 12 页