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见证施耐德电气GalaxyV系列UPS的技术引领
  • 日前,《数据中心建设+》杂志,CDCC工作组,E企研究院的专家们受邀来到施耐德电气武汉实验中心,与施耐德电气关键电源业务数据中心科研中心总监林密,三相UPS产品经理连博,首席技术专家石葆春就公司最新推出的GalaxyVL系列UPS产品突出的技术创新点、数据中心绿色可持续发展以及施耐德电气的发展战略等话题进行了广泛深入的探讨。

    施耐德电气作为全球能源管理和自动化领域数字化转型的专家,多年来始终坚持不断引领创新,力求为用户提供高可靠、高能效、高可用的UPS系列产品和解决方案。2014年和2016年,施耐德电气分别推出了160-200kVA的VM系列产品和500-4500kVA的VX系列。2019年,施耐德电气再次推出为边缘计算及各个不同行业小型数据中心提供保障的20kW至150kW的Galaxy VS三相UPS系列。当时《数据中心建设+》杂志受邀带领专家组到施耐德电气厦门工厂对Galaxy VS进行了评测,评测结果得到专家们的一致认可和好评;2020年,施耐德电气又为这一系列UPS配套推出了内置智能电池模块,使得GalaxyVS的功率密度再创新高,也为用户带来了更灵活的选择。
      
      相隔短短两年的时间,中国和世界经历了前所未有的疫情危机,和抗疫“战斗”,面对这场突如其来的挑战,中国的数字经济发展逆势而上,数据中心建设随着线上交易、线上会议、线上教育等生产生活方式的改变带来需求的剧增。日前,《数据中心建设+》杂志,CDCC工作组,E企研究院的专家们受邀来到施耐德电气武汉实验中心,与施耐德电气关键电源业务数据中心科研中心总监林密,三相UPS产品经理连博,首席技术专家石葆春就公司最新推出的GalaxyVL系列UPS产品突出的技术创新点、数据中心绿色可持续发展以及施耐德电气的发展战略等话题进行了广泛深入的探讨。同时,也共同见证了施耐德电气GalaxyV系列UPS家族中大功率段Galaxy VL系列新产品的发布和优异的现场测试成果。让专家们加倍感受到施耐德电气之所以能够持续创新引领行业发展,正是基于专业人员对技术深入探讨、持之以恒的执着和不懈努力的精神。
      
      在国家新基建战略和十四五规划的指导下,大型和超大型数据中心的建设迎来了新的“春天”,同时行业对数据中心基础设施要求也更加严苛,因为要保障的内容更多,容量更大,功率更高,任务和责任更重。为此,施耐德电气想客户所想,为市场所需,研发了GalaxyV系列UPS家族中大功率段(200kW~500kW)的Galaxy VL系列UPS并隆重发布。
      
      1 旗舰系列 “效”傲江湖
      
      作为施耐德电气Galaxy家族的最新成员,这款高效、紧凑的UPS拥有多项专利技术加持,在ECOnversionTM(E变换)工作模式下效率可高达99%,在混合三电平逆变器模式下效率可达97%。可助力大中型数据中心以及商业和工业设施在两年内(基于型号配置)实现全额投资回报。三相UPS产品经理连博为大家做了点睛的介绍。
      
      据了解,为了提高UPS的效率,市场上采用ECO模式的UPS不在少数,但用户还是会有担心万一旁路供电时市电故障,是否能保证万无一失不间断?为了适应用户使用的不同场景,并解除用户的担忧,施耐德电气GalaxyVL系列设计了不同的节能供电模式-E变换模式。
      
      ECO模式——可允许UPS配置为使用请求静态旁路(通过旁路供电)作为首选运行模式。如果检测到故障(旁路电压超限等),UPS会立即切换到正常逆变运行模式。当逆变故障时,UPS将进入强制静态旁路模式。ECO模式的主要优势是可降低耗电量。当市电供电发生中断时,UPS会切换到逆变器运行模式,从而向负载提供不间断电源。UPS处于ECO模式时会对电池充电,但缺点是无法做到0ms切换。
      
      E变换模式——逆变器在运行时保持与旁路电源并联连接,共同向负载提供电流。逆变器向负载提供需要的谐波电流即无功功率,而静态旁路向负载提供基波电流即有功功率。输出的电压由旁路市电电压决定。通过逆变器对谐波电流的补偿校正,UPS输入端的谐波电流<3%,输入功率因数为0.99。如果市电供电发生中断,逆变器会立即提供负载所需的所有电流,从而消除在切换E-变换模式过程中的断电或压降。UPS处于E-变换模式时也会对电池充电。另外,对并机系统其中一台UPS的E变换模式设置进行更改后,此设置会共享给并机系统的全部UPS(见图1)。
      
      软开关三电平逆变技术——在大功率UPS产品中,逆变部分多采用2电平/3电平技术,而Galaxy VL系列则采用软开关混合3电平逆变技术,使得UPS在双变换模式下大幅度减少了开关损耗,相比普通3电平逆变,这种软开关逆变技术可以有效降低50%以上的开关损耗,即使采用标准IGBT元器件也可以达到极高的97%的系统效率。这是底层技术的架构创新,施耐德电气拥有相关的三项专利技术。
      
      2 确保安全 稳如磐石
      
      施耐德电气在GalaxyVL中运用了具有开创性意义的高安全的LiveSwap(在线插拔)功能,并率先通过UL认证以及多项权威安全标准认证。为UPS全面运行时添加或更换电源模块的过程中提供防触控安全设计,不仅可以提高业务连续性,更可降低意外停机风险。得益于LiveSwap(在线插拔)的防触控安全设计,使用人员在插入或拔出电源模块过程中将具有更好的安全保障,而无需将UPS切换到维修旁路模式或电池供电状态。那么,这种磐石般的安全保障是如何实现的呢?
      
      分区隔离——是将裸露的带电元件与插拔区域隔离开的一种设计。此举可额外增加一级绝缘隔离,以帮助避免在带电插拔活动中发生接触危险。另外,可以将不同的能级隔离在不同的区域中,以使得在某个位置上产生的电弧不会扩散到高能量的区域(容易产生电弧),不会使事故恶化或不受控制(即使产生电弧,也可避免事故加剧)。该方法可帮助将潜在的电弧放电入射能降至1.2cal/cm2以下,以达到NFPA70E要求。高数量级的入射能量通常出现在产品内部的输入/输出接线端子上。因此,输入/输出接线端子应置于与电源模块的插拔段分开的隔离空间中,这一点至关重要(见图3)。
      
      机械联锁——机械联锁是一种广泛使用的设计属性,可确保电气安全作业。为了帮助降低电弧放电的可能性,电源模块设计有机械联锁和继电器,以达到零电流条件。此设计属性可以帮助确保模块在电源“关闭”状态下进行插入和拔出。这种零电流条件消除了触发电弧的可能性(见图2)。

      保护装置——及时阻止事故发生是另一种有助于减少电弧放电入射能量的策略。在模块内部和上游采用诸如断路器和熔断器之类的防护设备也属于一项设计属性,这对于尽可能缩短电弧放电时间至关重要。该方法关键在于使用保护装置来清除故障或确保有足够的时间做出反应。
      
      在观看实测之前,施耐德电气关键电源业务全球数据中心科研中心总监林密专门为专家们演示了带电插拔50kW的功率模块,并给大家介绍了保障作业人员电气安全的多项创更新电气设计,包括采用机械联锁与继电器,实现零电流条件下的插入和拔出的保护装置;在模块内部和上游采用诸如断路器和熔断器之类的防护装置;及时清除故障来降低电弧放电的入射能量或确保有足够的时间做出反应来逃离现场。正如施耐德电气白皮书中所说:故障电流越低,所需的断开时间越长,这会增加入射能量。潜在电弧放电的严重程度取决于故障电流和保护装置的断开时间。
      
      3 配置灵活 决胜千“锂”
      
      GalaxyVLUPS的备用电池选配是灵活的,既可以用铅酸电池,也可以配套锂电池。锂电池对比铅酸电池的优势不言而喻。首先是锂电池的体积小,同等功率的电池所占面积能节省60%,重量是铅酸电池的30%,而设计寿命是铅酸电池的3倍,使用温度范围也比铅酸电池宽,充电速度是铅酸电池的5倍,虽然目前价格还是比铅酸电池高,但已经呈逐年下降趋势。
      
      关于锂电池的安全性一些客户还是有顾虑,然而施耐德电气从2011年开始第一个锂电池的应用到目前为止全球有几万台的装机量且止运行都非常安全可靠。从全球的视角来看,施耐德电气应用锂电每年的增长速度惊人。这也就意味着,锂电池确实是一个发展的方向。它未来是否真的能完全意义上的把铅酸电池替代,这个可能取决于最终成本的差异。
      
      锂电池和铅酸电池一样都具有潜在的风险,施耐德电气除了不断优化改善产品外,也不断通过专业的认证机构去测试验证。施耐德电气认为锂电池的MS系统对整个锂电池柜的安全具有重要作用,并通过两个维度来进一步确保其安全性包括针对从点到系统层级的安全的设计和风险可控。
      
      UL9540A这是业内公认的在锂电储能系统里面的安全性非常严苛的一个标准。它的测试环境是要求一台锂电池柜后部及左右都摆满其他锂电池柜,然后触发它热失控,观察火灾不会影响到其他三个锂电池柜。也就是说,当这一台设备出现损坏,是不允许影响到旁边的设备。施耐德电气的锂电池柜在业内率先通过了UL9540A的认证。
      
      4 智能运维 好事多“模”
      
      鉴于数据中心的空间资源非常宝贵,施耐德电气GalaxyVL采用了紧凑型设计,500kVA机型占地面积为0.8m2,是行业平均占地面积1.61m2的50%。其模块化、可扩展的架构,便于数据中心从业人员能够使用50kW的电源模块将功率从200kW扩展到500kW,根据业务需求实现随需灵活扩展。
      
      模块化设计让带电插拔成为可能。此外,与传统的一体化设计相比,模块化设计不仅可以实现产品层面的容错能力(通过模块冗余),而且还具有其他优势,例如可扩展性(边成长边部署)、通过大批量生产来简化复制过程以减少问题、制造过程中增加自动化操作和减少人工操作等等。具有Liveswap功能的在线插拔的模块化UPS最大化的保证人员安全,提升了设备本身的可靠性及可用性。
      
      在智能运维方面,由于GalaxyVL优异的LiveSwap功能,不需要有特殊的PPE防护装置来做保护,即可保证运维人员的人身安全。另外,由于GalaxyVL冗余性的设计,即使设备发生故障,且维修人员不能马上到场,也不会影响UPS正常工作。维修人员到场后可直接将故障模块拆除,然后换上新的模块就够了。比起传统运维的方式大大提高了可用性。
      
      另外,GalaxyVL可以和施耐德电气的ITE云平台联网。传统的运维方式是实时监测设备的好和坏,而现在可以通过远程的方式监测到机器的状态,同时可以预判各主要部分的潜在的问题及其寿命。当预判或监测到了一些异常,远程系统就会及时通知用户并给出相应的建议,从而实现真正的智能运维。
      
      总之,施耐德电气面向未来数据中心,为用户推出的GalaxyVL系列UPS,是又一次创新技术的结晶。从呵护用户的安全出发,到保障数据中心高效、高可用的实现,都为用户业务发展提供了强大、紧凑绿色、高可靠的解决方案,都是用户极佳的选择!

      
      编辑:Harris

    日前,《数据中心建设+》杂志,CDCC工作组,E企研究院的专家们受邀来到施耐德电气武汉实验中心,与施耐德电气关键电源业务数据中心科研中心总监林密,三相UPS产品经理连博,首席技术专家石葆春就公司最新推出的GalaxyVL系列UPS产品突出的技术创新点、数据中心绿色可持续发展以及施耐德电气的发展战略等话题进行了广泛深入的探讨。