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智新动力 质益未来——伊顿电气93PR系列UPS测评

来源:机房360 作者:厂商供稿 更新时间:2022/10/8 13:16:46

摘要:日前,伊顿电气委托机房360网组织专家组,对伊顿最新推出的93PR系列UPS进行了评测,同时通过线上交流,伊顿技术工程师和产品经理向专家们做了详细的介绍。


  自2010年以来,我国数据中心保持着30%~40%的增速,随之带来的是对数据中心基础设施建设新的挑战和机遇。伊顿电气根植中国沃土,积极推动传统数据中心向具备高算力、高效能、高技术特征的新型数据中心演进,为数据中心高品质发展提供智新动力。日前,伊顿电气委托机房360网组织专家组,对伊顿最新推出的93PR系列UPS进行了评测,同时通过线上交流,伊顿技术工程师和产品经理向专家们做了详细的介绍。下面就请您跟着专家一同探寻伊顿电气的技术创新与智慧。

  一、93PR UPS

  概况

  随着电子电力技术的发展,UPS从工频机发展到高频机,从传统的塔式机发展到模块化。然而,伊顿电气推出的93PR新品则是将传统塔式机与先进的模块机完美结合的高品质UPS系列。

  UPS也和其它电子产品一样随着新原材料和元器件的问世也在不断地更新发展中,图1示出了三相UPS技术和结构的演变过程,93PR就是这种发展过程中的产品。其每个电源模内都包含独立的控制板和功率单元,每个电源模块接近一个独立的子系统,系统维护更换时,模块可整体更换,维护更加方便,模块级维护,MTTR<30min。

  

图1 三相UPS技术和结构的演变

  1.1 93PR UPS外观:

  93PR系列UPS分为两款机型,容量涵盖15/20/40KVA和60/80KVA,其外观和尺寸大小有所不同,详见图2所示。

  

图2 外观尺寸和基本参数

  

图3 受测设备正面和后面板及开关和进线位置图

  图3为受测设备正面图和后面板及开关和进线位置。设备底部四角有万向轮,底部前端另附有两个托架固定螺栓,这样设计有助于设备就位和移动,方便用户使用。

  1.2 结构特点

  这是一款模块化设计的塔式机。其整体结构仍为在线式UPS,主要功率部分为整流器、逆变器、静态开关。主要功率回路为主供回路、应急旁路、人工维修旁路。功率转换部分为模块化结构,受测试机型为80KVA,采用两个40KVA并联功率模块,为满足测试假负载容量条件,只选择了一个40KVA模块。如果是60KVA容量,则内部为两个30KVA并联功率模块。

  1.3 便捷的操作性

  1)设备后部配置有四组开关,分别为主输入开关、旁路输入开关、人工维修旁路开关(有挡板式锁止功能,防止误操作)、输出开关,详见图3。

  2)显示屏为触摸式,操控便捷,人机对话友善。通过触摸屏与机身后部电源开关组合操作,开、关机操作十分简捷,便于用户使用。美中不足的是只配有触摸屏,未配置操控按键。操作界面显示完全汉化,友好、符合国情。详见图4。

  

图4 触摸式显示屏

  3)该设备设置了专门的“电池组放电测试”命令,该指令可自动降低整流器输出电压至电池组放电,避免软关断整流器后由于电池组故障无法放电,而造成负载掉电。这样设计即可保障输出的可靠性,又能在线激活电池惰性,无需人工维护电池组,自动活化电池特性,保障电池组年限内的安全使用。这样人性化的设计也是该款机型的一个亮点。有些机型在设计“活化电池”功能时是直接或软关断整流器,此时串联的多只电池如果有一只开路或内阻过大,就有可能造成负载掉电,因为整流器是斜坡启动,并不是“0至1”的启动输出,是需要延迟时间的,所以在设计此功能时要十分严谨,否则负载掉电是有可能发生的。此类设备自动电池维护而造成负载掉电的案例曾经发生过多起。

  

图5 安装进线线缆示意图

  4)交、直流线缆从机身后部进线,接线端子排设置在机身右侧,线缆采用OT端子—螺栓旋压的端接形式,安全可靠。且交、直流端子排分离设置,十分明晰,避免了交、直流错误接线,故障相互影响,同时也便于安装和检修,详见图5。交流线缆端子至少可压接10mm2 软线缆,直流线缆端子至少可压接35mm2 软线缆,各端子之间设置了绝缘隔板,满足容量及安全防护要求。

  二、常规性能指标测试实况

  2.1 带载测试

  1)在50%负载率下的切(转)换时间测试:

  从在线转至静态旁路的切换以及从静态旁路转至在线的切换时的输出波形如图6所示,从测试波形上可以看出输出电压、电流均无断点,逆变器和静态旁路间的切换均无间断。

  

 图6 逆变器与旁路相互切换时波形图

  2.2 不同负载率下的效率和输入功率因数  

  1)93PR理论效率曲线,详见图7。

 图7 93PR理论效率曲线

  提高能源利用率,采用三电平拓扑与行业领先的高效技术,在典型负载率下,效率可保持在96%以上。

  在交流直供ESS模式下可实现高达99%的效率,并且在并机配置下,无需加装额外选件即可实现,保证UPS在提可靠电力质量的前提下,实现更高的系统可用性。下面看一下测试结果

  

图8 100%负载下的输出波形图

  2)100%负载下的输出电压、电流波形图,详见图8。

  100%负载下的效率:40.464kW/42.2872kW≈ 95.7%,详见图9。

  100%负载下的输入功率因数0.98927,详见图9。

  

 图9 100%负载时的效率和输入功率因数

  3)80%负载下的电压、电流波形见图10。

  

 图10 80%负载下的波形图

  80%负载下的效率:32.182kW/33.5899kW≈ 95.8%,详见图11。

  80%负载下的输入功率因数:0.98478,详见图11。

  

 图11 80%负载时的效率和输入功率因数

  4)50%负载下的波形见图12。

  

 图12 50%负载下的波形图

  50%负载下的效率:20.460kW/21.2993kW ≈96.1%,详见图13。

  50%负载下的输入功率因数:0.96642,详见图 13。

  

 图13 50%负载时的效率和输入功率因数

  5)25%负载下的波形见图14。

  

 图14 25%负载下的波形图

  25%负载下的效率和输入功率因数,详见图15

  

 图15 25%负载时的效率和输入功率因数

  6)结论:通过不同的带载量,我们可以得到整机效率和输入功率因数的变化数据(详见表1)。 通常来说效率和输入功率因数往往和带载率成正比,而且其数值变化较大,但从实际测试的情况看这两组数据的变化很小,从而证实该设备含高频整流和功率校正,保证了带不同负载量时的输入功率因数基本稳定在一个理想的数值,也就是说该型UPS对输入电压波形畸变影响很小,助其实现“绿色”UPS的有力支撑。

  

  2.3 过载能力测试

  1)UPS过载125%(即50kVA)时,在在线状态坚持了604.7750秒后转至静态旁路状态,详见图16。

  

 图16 过载125%时的输出波形图

  2)UPS过载150%(即60kVA-按屏幕数据是59kVA)时,在在线状态坚持了484.9毫秒后转至静态旁路状态,详见图17。

  

 图17 过载150%时的输出波形图

  3)结论:通过分别过载125%和150%时逆变器输出保持供电和保护时间来看,其逆变器过载能力很好,另一方面逆变器的安全可靠性也得以验证。

  2.4 蓄电池最大放电电流的测试

  1)电池后备带100%负载,电池组电压480V 时,放电电流87A,详见图18。

  

 图18 100%负载电池放电测试图

  2)伊顿ABM智能电池管理技术有效延长电池使用寿命50%以上,如图19所示。

  

 图19 ABM电池管理曲线

  锂电池系统是一款可靠、灵活的解决方案,可确保全天侯正常供电,还能帮助用户降低总拥有成本(TCO)。这款电池解决方案由可以无缝连接至 93PR UPS 的轻型电池组构成,能够以极小的占地面积提供兆瓦级电力。锂离子化学在UPS应用中表现出多种优越特性,具有能量密度高、寿命长、安装灵活、循环寿命高以及TCO较低的优点。

  具有锂电池管理系统(BMS),能够保护电池(温 度、电流、过压/欠压)、控制电池的平衡和充电状态以及提供电池的健康状况和警报/报告。

  三、使用安全测试

  设备应用技术的先进与否和各种数据参数的高低固然重要,但对于用户来讲最重要的是设备能可靠、安全、稳定运行,也就是我们通常所说的要“抗造”,带载和过载能力是一方面的体现, 但用户如果不小心误操作了,设备还能否安全运行?这是摆在我们面前的实际问题。这也是该设备通过测试显露出最为重要的一个亮点。详见图20。

  

图20 输出保护机制

  用户在设备实际操作过程中遇到最多,对设备影响最严重的就是UPS正常在线运行时,闭合手动维修旁路开关,多数情况下可能会对逆变器造成不可逆的损坏。

  测试过程:在UPS正常运行中(逆变器供电状态)突然闭合手动维修开关,UPS瞬时保护,并转旁路供电,而逆变器没有损坏。

  1. 多数UPS遇到这种情况都会烧毁逆变器。而实际在所有UPS中都有过载短路保护环节,当UPS正常运行中突然闭合手动维修开关时如果此时的输入电压低于逆变器输出电压,整个电网就是 UPS的负载,负载电流巨大。从理论上说过载短路保护环节应该起作用,但恰恰没起作用,将逆变器严重烧毁。

  2.在上述情况下过载短路保护环节所以不起作用有以下原因:

  1)所有UPS中的过载短路保护环节都设计成慢保护,即过载到125% 10min,过载到30s~60s,才开始保护。

  2)所有UPS中的短路保护环节是在输出为零情况下实现快保护,而这里不同的是电流不但比短路电流大,而且输出是高电压220V左右。

  3. 93PR测试中却实现了“UPS正常运行中突然闭合手动维修开关时UPS瞬时保护而不损坏逆变器”的功能。甚至逆变器比市电高出10V!即逆变器输出电压230V,市电电压220V。

  4.结论:这种功能的实现大大提高了UPS设备本身和使用的安全性。比如在UPS正常运行中突然闭合手动维修开关时逆变器极间不是烧断而是烧熔,就有可能酿成火灾。如果由于人员的误操作而只是机器保护并未损坏,这就在经济上和时间上为用户和供应商减轻了负担和争取了更多的运行时间,也就是增加了效益。

  四、综合评价

  伊顿电气93PR系列UPS具有:

  1.高可靠设计

  ·热同步无线并机专利技术

  ·ESS交流直供技术

  ·ABM智能电池管理技术

  ·高可靠电容器& NTC温度监测

  ·默认双输入设计

  ·完善的输出保护机制

  ·电池的主动保护机制

  ·PCBA三防喷涂工艺

  ·标配易更换防尘滤网

  2.高效率设计

  ·双变换效率达96%以上

  3.易应用设计

  ·一键开关机

  ·良好的负载匹配性

  ·灵活的电池配置

  4.易管理设计

  ·5”彩色触摸屏,中文显示

  ·伊顿最新第二代通讯卡

  5.易维护设计

  ·标准的模块化结构

  ·服务维护提醒

  ·模拟假负载测试技术

  6.低成本设计—极高的功率密度

  7.重点应用领域

  ·政府、教育、 医疗、交通等行业计

  算机网络中心

  ·中小型企业信息中心

  ·银行,证券等金融机构数据机房

  后记:全球数字化浪潮涌动,数据中心的发展呈现出绿色、低碳、可持续的趋势,而实现可持续发展的关键路径,除了政策导向以外,为数据中心提供高品质、高技术、高可靠安全的产品和解决方案更是关键。伊顿电气新进推出的93PR系列UPS凭借其创新思路、深化设计,以及为用户运行维护提供最大程度的便利,赢得了专家的高度认可。作为数字经济的筑路者,伊顿电气在数据中心领域积极布局、持续深耕,不断引领行业变革,赋能行业高质量发展,助力社会及企业全面实现数字化转型,为实现双碳目标砥砺前行。

  责任编辑:张华

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