不間斷電源（UPS）設計思路探討

3、兩種 UPS 設備的比較

對以上兩種設計方案所配置的UPS 設備，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行比較。

(1) 設備安裝及機房占地面積。

其一，模塊化UPS 采用先進(jìn)高頻技術(shù)，提高了功率密度，縮小了UPS 模塊的體積，其模塊本身就是一臺UPS,UPS 模塊安裝于標準機架中，相對于傳統UPS節省了占地面積與空間，便于安裝與維護。

其二，模塊化UPS 采用先進(jìn)的整流技術(shù)具有強抗干擾能力及較低的諧波失真度，一般正弦波輸入電流的總諧波失真度(THD)5%,因而可以不必像傳統UPS配置濾波設備，減少了機柜數量。

我們同樣以前面的案例為依據，采用傳統UPS 設備占地面積約為13 平方米。

采用模塊化UPS 占地面積約為5 平方米。

(2)建設投資。

在供電系統建設初期，傳統UPS 設備無(wú)法擴容，只能按照設備遠期負荷需求考慮，面對層出不窮新技術(shù)、新設備的應用，設備用電需求難以準確估計，使得UPS 設備容量產(chǎn)生過(guò)高的估計，造成采購成本過(guò)高。而模塊化UPS 通過(guò)可擴充的模塊結構有效解決了這一問(wèn)題，其模塊化結構能夠很方便地安裝和擴容，它可以幫助用戶(hù)在未來(lái)發(fā)展不明確的情況下分階段進(jìn)行建設和投資。即滿(mǎn)足了后期業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，又降低了用戶(hù)的初期建設成本。

我們同樣以前面的案例為依據，裝機容量按年增長(cháng)20%考慮，投資比較如下表。

表5 投資比較表

以上投資不包括電池配置的考慮，若考慮電池配置，模塊化UPS 的優(yōu)勢將更加明顯。

(3)并聯(lián)冗余與可靠性。

在機架式模塊化UPS 中，功率模塊部分是并聯(lián)冗余的，即功率部分是由許多模塊并聯(lián)在一起并均分負載，它們不分主從，互不依賴(lài)，并且均分負載。即使有一個(gè)功率模塊發(fā)生故障退出，也不影響整個(gè)系統工作。采用傳統UPS 系統，為保證安全需采用1+1或N+1的關(guān)聯(lián)冗余方式，這不僅增加了采購、安裝及維護成本，而且一般情況下只能容錯一次。而機架式模塊化UPS 系統，用戶(hù)只需購買(mǎi)相應的功率模塊，即可實(shí)現N+X的故障冗余，容錯率大大提高。

傳統UPS 供電系統出現故障后，由于系統過(guò)于復雜，難以準確判斷故障點(diǎn)，并且受限于維修人員的技術(shù)水平和工作經(jīng)驗、備件儲備等客觀(guān)原因，造成故障排除時(shí)間過(guò)長(cháng)。而且UPS 維修時(shí)均采取轉旁路的方式，在這種情況下負載完全不受UPS 保護，此時(shí)如果發(fā)生電源中斷、過(guò)載等故障，將會(huì )造成嚴重的問(wèn)題。而機架式模塊化UPS 可以有效解決這些問(wèn)題，因為其所有的模塊都是熱插撥，熱插撥技術(shù)可以允許單體功率模塊在不需停電的前提下任意進(jìn)入或退出UPS 系統，從而實(shí)現無(wú)需專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員到場(chǎng)，無(wú)需專(zhuān)門(mén)的儀器即可進(jìn)行系統在線(xiàn)維修。

(4)節能與環(huán)保。

綠色環(huán)保已經(jīng)成為社會(huì )各行業(yè)產(chǎn)品發(fā)展的必要趨勢。隨著(zhù)各種政策的出臺，要求無(wú)污染的綠色電源設備已成為必然發(fā)展趨勢，以前各種用電設備及電源裝置產(chǎn)生的諧波電流嚴重污染電網(wǎng)，模塊化UPS 采用電子式調整技術(shù)使輸入諧波失真低于5%,整流器使用IGBT 技術(shù)，可將輸入功率因數提高到0.99 接近于1,從而大大降低對電網(wǎng)的污染程度。

節能減排在當今已成為基本國策，節約能源已成為企業(yè)發(fā)展和競爭的需要。

節電也是節能的一種體現，模塊化UPS 相比傳統UPS 設備在節電方面顯得更為突出。

我們可通過(guò)年節電費用做一比較，下面我們根據設計滿(mǎn)載情況來(lái)比較，同樣以上面的案例為依據，傳統UPS 和模塊化UPS 的輸出功率都為250kVA 即200kW,傳統UPS 的輸入功率因數為0.9,效率為80%.模塊化UPS 的輸入功率因數為0.99,效率為95%.通過(guò)計算，可得出UPS 的輸入功率(輸出功率/效率)。傳統UPS 輸入功率=200/80%=250 kW,模塊化UPS 輸入功率=200/95%=210 kW.這樣就可計算出UPS 的熱損耗(輸入功率-輸出功率)：傳統UPS 熱損耗=250-200=50 kW,模塊化UPS 熱損耗=210-200=10 kW.

假設每度電按0.8 元計算，模塊化UPS 相對傳統UPS 每年可節電：

40*8760*0.8=28 萬(wàn)元。

以上是按滿(mǎn)載情況比較得出每年節電28 萬(wàn)元，如果以初建時(shí)負載率特別低的實(shí)際情況比較，節電效果將會(huì )更加明顯。

4、結論

模塊化UPS 相對于傳統UPS 系統而言，具有高可用性、高適應性、高可管理性的特點(diǎn)，在便于設備安裝、節省占地空間、減少初期建設投資、方便維修、節能減排等各個(gè)方面都有明顯的優(yōu)勢。因此，模塊化UPS 設備將成為新一代的UPS,將會(huì )被越來(lái)越多的企業(yè)用戶(hù)所選擇。