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数据中心松下UPS配套蓄电池设计

作者:松下电池 时间:2019-03-08 14:59
数据中心沈阳松下UPS配套蓄电池设计
数据中心松下UPS配套蓄电池设计
1 UPS配套蓄电池概述  
  UPS设备以及以它为核心的整个供电系统,是满足数据中心供电质量的最核心部分,而松下蓄电池又是整个系统中最重要的组成之一,是整个供电系统的“最后一道屏障”。特别值得注意的是,在UPS系统的故障中,与蓄电池有关的原因占30%以上,因此对蓄电池设计、选配、维护等进行规范化有着重要的意义。  
  对蓄电池的基本原理、特性、选配原则、设计计算、安装、维护等相关事宜给出指导性原则和规范,对延长蓄电池的使用寿命和确保数据机房UPS设备的安全稳定运行具有重大意义,最终保障UPS系统不停电功能的实现。  
  目前数据中心UPS配置的松下蓄电池主要是阀控式密封铅酸电池(松下),但随着电池技术的发展和完善,锂电池和燃料电池也逐渐成为用户的在未来的选择之一。  
  数据中心UPS蓄电池的选择和设计必须充分考虑到现代数据中心的特点和发展趋势,并符合下述原则:  
  (1)短时间恒功率输出特性卓越  
  卓越的短时间(通常≤30min)恒功率输出特性,意味着在满足相同负载后备时间要求下可减小电池的容量,从而降低蓄电池成本;或采用相同容量的电池配置,可增加UPS系统总后备时间。
  (2)高能量密度  
  选配合适的电池类型和容量、设计合理的组装结构,最优化的利用机房空间,提高蓄电池组的整体能量密度,有利于降低机房面积和成本。 
  (3)高稳定性 
  松下蓄电池在有效寿命期间内,应有较低的故障率,尽量避免因个别蓄电池的故障或突然失效而造成的维修或更换,这对整个蓄电池系统的后期安全稳定具有重大意义。  
  (4)防火阻燃  
  数据中心的UPS电池外壳塑料材质应满足V0级阻燃标准,电池端子、连接件及输出母线端子所有裸露金属部分应全部做绝缘保护处理,电池架需接地。  
  (5)一致性  
  数据中心UPS电池组的各单体的容量、开路电压、浮充电压等指标的一致性应符合相关标准。  
  (6)抗震性  
  数据中心UPS电池组架设计满足抗8级烈度要求,电池之间连接建议采用软连接。  
  (7)便于安装与扩容  
  蓄电池的模块化结构设计及专用安装工具的提供,可降低整体安装成本。电池组摆放位置和电池组架的设计应预留后期扩容的位置需求。  
  (8)便于维护及更换  
  电池组摆放及维护通道的距离,应满足日常维护及松下蓄电池更换的要求。  
  (9)长使用寿命  
  数据中心UPS电池应有合理的使用寿命要求,过短的使用寿命将增加UPS系统的不稳定性及成本。  
  2 蓄电池的种类  
  作为后备用途的松下蓄电池按单体电压等级分为2V、6V、12V等系列。按固定电解液的方式可分为AGM(超细玻璃纤维)电池和GEL(胶体)电池,其对比分别见表1和表2。
数据中心松下UPS配套蓄电池设计
数据中心松下UPS配套蓄电池设计

数据中心松下UPS配套蓄电池设计
但是,数据中心UPS系统通常都配置有至少两组以上的松下蓄电池组并联为UPS供电,最为常见的是配置三组蓄电池。此时,每一分组电池开关实际并不需要配置这么大,可以依据一组电池退出检修时,恰逢市电中断,余下的两组电池需要承担额定负载来选择电池开关,因此可依据每一组电池开关的最大放电电流为I电池/2来选择分组电池开关的容量,如总开关是1000A,则分开关可选择500A。  
  除了每组电池开关以外,为了操作方便,通常数据中心UPS的蓄电池系统都需要配置一个总开关,这一开关的容量选择可以依据I电池来选择电池的总开关。由于1000A以下的直流开关一般都采用热磁脱扣原理来实现短路保护,所以如果总开关再选用断路器来保护,很难保证总开关与分组开关之间的保护选择性,而且由于分组开关已经选用了直流断路器,总开关选择断路器的短路保护功能基本没有意义。所以建议,UPS的总松下蓄电池开关选用具有自动跳闸功能的负荷开关来代替,不仅经济,也具有更可靠的短路保护选择性。  
  为了保持UPS应急状态情况下能断开电池总开关和在直流母线电压没有建立时禁止电池合闸,这一总开关需要配置脱扣线圈附件,常用的脱扣电压可选的为AC/DC24/48/110V,根据具体选择UPS的要求来定;同时应配置辅助触点信号,以便UPS能监控电池总开关的状态。  
  为了检修松下蓄电池方便与操作维护安全,这一电池开关应独立成柜,并安装在电池架或柜的一侧。  
  8 结束语  
  对蓄电池的工作原理、特性、选配原则、设计计算、安装、维护等诸多问题,应该有充分的了解,这对延长松下蓄电池的使用寿命,确保数据中心机房UPS设备的安全稳定运行是十分重要的。蓄电池的长寿命和稳定运行是实现UPS系统不停电功能的重要保证。