BT endüstrisi pazarı, üretilen tüm UPS'lerin yaklaşık %75'ini kullanan, kesintisiz güç kaynaklarının (UPS) en büyük tüketicisidir. UPS ekipmanlarının kurumsal, ticari ve ultra büyük dahil her türlü veri merkezine yıllık küresel satışı 3 milyar dolardır. Aynı zamanda veri merkezlerinde UPS ekipmanlarının satışındaki yıllık artış da %10'a yaklaşıyor ve görünen o ki bu sınır değil.
Veri merkezleri giderek büyüyor ve bu da enerji altyapısı için yeni zorluklar yaratıyor. Statik UPS'lerin dinamik UPS'lerden (ve tam tersi) ne kadar üstün olduğu konusunda uzun bir tartışma olsa da, çoğu mühendisin hemfikir olacağı şey, güç ne kadar yüksek olursa, elektrikli makinelerin bunu idare etmeye o kadar uygun olduğudur: jeneratörler üretmek için kullanılır. santrallerde elektrik enerjisi.
Tüm dinamik UPS'ler motorlu jeneratör kullanır ancak farklı tasarımlara sahiptirler ve kesinlikle farklı özellik ve özelliklere sahiptirler. Oldukça yaygın olan bu UPS'lerden biri, mekanik olarak bağlı bir dizel motora sahip bir çözümdür - dizel döner UPS (DRIBP). Bununla birlikte, veri merkezi inşaatının dünya pratiğinde gerçek rekabet, statik UPS ile başka bir dinamik UPS teknolojisi olan, doğal şekil ve güç elektroniğinin sinüzoidal voltajı üreten bir elektrikli makinenin birleşimi olan döner UPS arasındadır. Bu tür döner UPS'ler, akü veya volan olabilen enerji depolama cihazlarıyla bir elektrik bağlantısına sahiptir.
Kontrol teknolojisi, güvenilirlik, verimlilik ve güç yoğunluğundaki modern gelişmelerin yanı sıra UPS gücünün birim maliyetinin daha düşük olması, statik UPS'e özgü olmayan faktörlerdir. Yakın zamanda tanıtılan Piller UB-V serisi değerli bir alternatiftir.
Hangi teknolojinin tercih edilebilir olduğu bağlamında, modern bir büyük veri merkezi için bir UPS sisteminin değerlendirilmesi ve seçilmesiyle ilgili bazı temel kriterlere daha ayrıntılı olarak bakalım.
1. Sermaye maliyetleri
Statik UPS'lerin daha küçük UPS sistemleri için kW başına daha düşük bir fiyat sunabileceği doğrudur, ancak daha büyük güç sistemleri söz konusu olduğunda bu avantaj hızla buharlaşır. Statik UPS üreticilerinin kaçınılmaz olarak benimsemek zorunda kaldıkları modüler konsept, aşağıdaki örnekte olduğu gibi, örneğin 1 kW boyutunda, küçük nominal güce sahip çok sayıda UPS'in paralel bağlantısı etrafında dönmektedir. Bu yaklaşım, belirli bir sistem çıkış gücünün gerekli değerini elde etmenize olanak tanır, ancak yinelenen birçok unsurun karmaşıklığı nedeniyle, döner UPS'lere dayalı bir çözümün maliyetine kıyasla maliyet avantajının %250-20'unu kaybeder. Üstelik modüllerin bu paralel bağlantısı bile bir UPS sistemindeki ünite sayısında sınırlamalara sahiptir, bundan sonra paralel modüler sistemlerin kendilerinin de paralel olması gerekir, bu da ek dağıtım cihazları ve kablolar nedeniyle çözümün maliyetini daha da artırır.
Masa 1. 48 MW'lık BT yükü için çözüm örneği. UB-V monobloklarının daha büyük boyutu zamandan ve paradan tasarruf sağlar.
2. Güvenilirlik
Son yıllarda, veri merkezleri giderek metalaşan işletmeler haline gelirken, güvenilirlik de giderek daha fazla hafife alınıyor. Bu bağlamda gelecekte sorunlara yol açacağına dair endişeler artıyor. Operatörler maksimum hata toleransı ("9" sayısı) için çabaladıkça ve statik UPS teknolojisindeki eksikliklerin, UPS modüllerinin hızlı ve çalışırken değiştirilebilme yeteneği nedeniyle düşük onarım süresi (MTTR) ile en iyi şekilde aşılacağı varsayılmaktadır. Ancak bu argüman kendi kendini yenilgiye uğratabilir. Ne kadar çok modül dahil olursa, arıza olasılığı da o kadar yüksek olur ve daha da önemlisi, böyle bir arızanın genel sistemde yük kaybına yol açma riski de o kadar yüksek olur. Hiç kaza olmaması daha iyi.
Ekipman arıza sayısının, normal çalışma sırasında arızalar arasındaki sürenin (MTBF) değerine bağımlılığının bir örneği, Şekil 1'de gösterilmektedir. XNUMX ve ilgili hesaplamalar.
Pirinç. 1. Ekipman arızası sayısının MTBF göstergesine bağımlılığı.
Normal arıza eğrisi grafiğinin (II) bölümünde, normal çalışma sırasında ekipman arızası Q(t) olasılığı, Q(t) = e-(λx t) rastgele değişkenlerinin üstel dağılım yasasıyla oldukça iyi açıklanmaktadır; burada λ = 1/MTBF – yoğunluk arızaları ve t, saat cinsinden çalışma süresidir. Buna göre, t süresinden sonra, tüm kurulumların başlangıç sayısına N(0) göre sorunsuz durumda N(t) kurulum olacaktır: N(t) = Q(t)*N(0).
Statik UPS'in ortalama MTBF'si 200.000 saattir ve UB-V Piller serisi döner UPS'nin ortalama MTBF'si 1.300.000 saattir. Hesaplamalar, 10 yıllık çalışma süresi boyunca statik UPS'lerin %36'sının, döner UPS'lerin ise yalnızca %7'sinin kaza yaşayacağını göstermektedir. Farklı UPS ekipmanı miktarları dikkate alındığında (Tablo 1), bu, 86'un üzerinde 240 MW'lık faydalı BT yükü ile aynı veri merkezinde 2 statik UPS modülünden 20 arıza ve 48 Piller döner UPS modülünden 10 arıza anlamına gelir. yıllık operasyon.
Rusya'daki ve dünyanın dört bir yanındaki veri merkezlerinde statik UPS'lerin çalıştırılmasındaki deneyim, açık kaynaklardan elde edilen arıza ve onarım istatistiklerine dayanarak yukarıdaki hesaplamaların güvenilirliğini doğrulamaktadır.
Tüm Piller döner UPS'leri ve özellikle UB-V serisi, saf sinüs dalgası oluşturmak için bir elektrikli makine kullanır ve çoğu zaman tüm statik UPS'lerdeki arızaların nedeni olan güç kapasitörlerini ve IGBT transistörlerini kullanmaz. Ayrıca statik bir UPS, güç kaynağı sisteminin karmaşık bir parçasıdır. Karmaşıklık güvenilirliği azaltır. UB-V döner UPS'ler daha az bileşene ve daha sağlam bir sistem tasarımına (motor-jeneratör) sahiptir, bu da güvenilirliği artırır.
3. Enerji verimliliği
Modern statik UPS'ler öncekilere göre çok daha iyi çevrimiçi (veya "normal" mod) enerji verimliliğine sahiptir. Tipik olarak %96,3'lük tepe verimlilik değerleriyle. Genellikle daha yüksek rakamlar belirtilir, ancak bu yalnızca statik UPS'nin çevrimiçi ve alternatif modlar (örn. ECO modu) arasında geçiş yaparak çalıştığı zaman elde edilebilir. Ancak alternatif enerji tasarrufu modunu kullanırken yük, herhangi bir koruma olmadan harici ağdan çalışır. Bu nedenle pratikte çoğu durumda veri merkezleri yalnızca çevrimiçi modu kullanır.
Piller UB-V serisi döner UPS'ler normal çalışma sırasında durum değiştirmezken, çevrimiçi olarak %98 yük seviyesinde %100'e, %97 yük seviyesinde ise %50'ye varan verimlilik sağlar.
Enerji verimliliğindeki bu fark, çalışma sırasında elektrikten önemli ölçüde tasarruf etmenizi sağlar (Tablo 2).
Masa 2. 48 MW BT yüküne sahip bir veri merkezinde enerji maliyetlerinden tasarruf.
4. Kullanılan alan
Genel amaçlı statik UPS'ler, IGBT teknolojisine geçiş ve transformatörlerin ortadan kaldırılmasıyla önemli ölçüde daha kompakt hale geldi. Ancak bu durum dikkate alındığında bile UB-V serisi döner UPS'ler birim güç başına kapladıkları alan açısından %20 veya daha fazla kazanç sağlar. Ortaya çıkan alan tasarrufu, hem enerji merkezinin gücünü artırmak hem de binanın "beyaz", kullanışlı alanını ek sunucuları barındıracak şekilde artırmak için kullanılabilir.
Pirinç. 2. Farklı teknolojilere sahip 2 MW UPS'in kapladığı alan. Ölçeklendirilecek gerçek kurulumlar.
5. Kullanılabilirlik
İyi tasarlanmış, inşa edilmiş ve işletilen bir veri merkezinin temel göstergelerinden biri yüksek esneklik faktörüdür. %100 kesintisiz çalışma her zaman bir hedef olsa da raporlar, dünyadaki veri merkezlerinin %30'undan fazlasının yılda en az bir plansız kesinti yaşadığını gösteriyor. Bunların çoğu insan hatasından kaynaklanıyor ancak enerji altyapısı da önemli bir rol oynuyor. UB-V serisi, güvenilirliği diğer tüm teknolojilerden önemli ölçüde daha yüksek olan, monoblok tasarımda kanıtlanmış Piller döner UPS teknolojisini kullanır. Ayrıca, uygun şekilde kontrol edilen bir ortama sahip veri merkezlerinde bulunan UB-V UPS'ler, bakım için yıllık kapatma gerektirmez.
6. Esneklik
Genellikle veri merkezi BT sistemleri 3-5 yıl içerisinde güncellenir ve modernize edilir. Bu nedenle, güç ve soğutma altyapılarının buna uyum sağlayacak kadar esnek ve geleceğe yeterince hazır olması gerekir. Hem geleneksel statik UPS hem de UB-V UPS çeşitli şekillerde yapılandırılabilir.
Bununla birlikte, ikincisine dayalı çözüm yelpazesi daha geniştir ve genel olarak konuşursak, bu makalenin kapsamı dışında olduğundan, kesintisiz güç kaynağı sistemlerinin 6-30 kV orta gerilim geriliminde uygulanmasını mümkün kılar. N+1 konfigürasyonunda Tier IV UI seviyesine karşılık gelen izole paralel veriyoluna (IP Bus) sahip, uygun maliyetli, son derece güvenilir sistemler oluşturmak için yenilenebilir ve alternatif üretim kaynaklarına sahip ağlar üzerinde çalışın.
Sonuç olarak, birkaç sonuç çıkarılabilir. Veri merkezleri geliştikçe, ekonomik göstergeleri, güvenilirlik yönlerini, itibarı ve çevresel etkiyi en aza indirmeyi aynı anda kontrol etmek gerektiğinde, bunları optimize etme görevi daha karmaşık hale gelir. Statik UPS'ler veri merkezlerinde kullanılmıştır ve gelecekte de kullanılacaktır. Bununla birlikte, güç kaynağı sistemleri alanında mevcut yaklaşımlara “eski güzel statiklere” göre önemli avantajlara sahip alternatiflerin olduğu da yadsınamaz.
Kaynak: habr.com