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有何影响?Eco模式全透视 !

日期:2022-07-27


不二师兄

上期我们探讨了Eco模式会导致电源保护能力降低。本期我们将探讨Eco模式对系统可靠性以及运行的影响。

 

对可靠性的影响

温度急增和热循环

 

在Eco模式下运行的系统需要启动逆变器并进行供电回路切换以响应探测到的电源事件。供电回路切换发生的频率取决于多种因素,包括UPS设置的敏感度,主电源质量和其它设备在设施内构成的电源干扰。无论供电回路的切换频率每月还是每小时发生一次,UPS逆变器上的电源变化会造成瞬间发热的情况并会对系统造成冲击。业界普遍认为热瞬变是造成电子电力系统故障的一个主要原因。

 

如果热瞬变刚好发生在最需要UPS且没有其它替代方案时,情形将会更加恶化。因此,我们将把对这种故障风险的关注放在最需要UPS的时间段。

 

在不使用Eco模式的正常UPS运行状态下,市电输入发生故障将不会造成热瞬变。如果UPS逆变器遭受突发故障,几乎可以肯定这时主电源仍然存在,因此UPS将转入旁路且负载不会因此掉电。

 

电池的使用寿命

 

关于Eco模式和电池使用寿命有两个需要关注的因素,一个是电池损耗,另一个是电池运行温度。

 

转移到逆变器下运行通常会使电池瞬间启动,即使市电输入仍然存在,整流器也能够工作。这意味着,相比双转换模式下运行的UPS,在Eco模式下运行的UPS会更加频繁地切换到电池模式。如果此类事件的发生频率仅为数月一次,可能不会产生什么后果,但是如果发生频率为每天数次,那么就会造成不必要的电池损耗。启用Eco模式,当地的电源质量以及Eco模式的设置都会影响到电池的额外损耗。提前预测电池损耗可能很困难,因此它需要在具体现场的实际操作中作出判断。

 

原则上,Eco模式更为高效,因此UPS产生的热量较少。这可能意味着电池在运行时温度较低,因此可以维持更长时间。但是,实际情况是,这种结果只能是假设,电池温度在很大程度会受到UPS设计的影响。比如,如果电池由UPS风机制冷,而这些风机在Eco模式下会被关闭,那么电池实际上在Eco模式下将以更高的温度运行。但如果电池被放置在UPS电力电子设备以外的单独柜体内,那么Eco模式可能不会对它产生影响。因此,Eco模式对电池使用寿命的影响没有固定的假设条件,而只能具体问题具体分析。

 

故障清除

 

正常设置下的UPS可以探测到输出故障并切换到旁路以获取额外的故障清除电流以便快速打开下游的保护装置。这是一种能防止IT负载在故障期间宕机的有用功能。但是,当UPS处于Eco模式下运行时,将很难区分输出故障和输入功率损失。在输出故障时,处于Eco模式下的UPS可以探测到输入电压的骤降并切换到逆变器,而这样会延长故障清除的时间并且可能使关键IT负载暴露在瞬间断电的风险下。一些供应商声称他们的Eco模式UPS中启用了成熟精准的控制技术和探测计算方法,可以减少这类问题。然而在利用Eco模式获取效率提升时还需权衡随之而来的许多其它成本和风险,故障清除也是其中应该加以考虑的因素之一。

 

对运行的影响

 

测试

 

Eco模式的性能表现根据具体现场的条件而有所不同。它受市电输入质量的影响,同时设施内其它负载对市电输入回路的作用也会对它造成影响。因此,一个重要的步骤是进行测试以确定Eco模式是否与设施兼容,并确定Eco模式的具体设置。这个过程将包括试运行测试和运行期间的实时测试,以确定系统是否按照预期运行。

 

验证Eco模式在实际数据中心中的运行可靠性非常困难。导致电力瞬变现象的事件种类繁多,很难在测试中进行模拟。

 

Eco模式的设置

 

所有Eco模式下的UPS系统都可以通过不同设置来适应现场的具体需求或用户的偏好。特别是可以调节Eco模式的敏感度或延时性。如果Eco模式的敏感度太高,它可能对轻微电力干扰反应过度,导致逆变器频繁反复被激活。而如果敏感度过低,Eco模式的响应时间可能过长而不能及时对严重电力问题作出及时反应。UPS通常还具备一项功能,那就是当发现电力问题时及时退出Eco模式,然后在电源稳定一段时间后重新启动Eco模式。这些设置没有统一标准,不同的供应商可能对它们冠以不同的名称且工作方式也不尽相同。

 

一些供应商在Eco模式启动时提供时间设置功能。比如,Eco模式可被设置在IT可靠性的关键程度相对较低的夜间和周末运行。

 

Eco模式的设置可能需要时时调整,当前设置和历史设置都进行记录。

 

程序

 

数据中心应考虑是否就Eco模式的使用制定程序。例如,制定相应程序在发现存在频繁电源切换时(比如,受到附近施工活动的影响)及时退出Eco模式。另一个可能性是制定程序在发生暴风雨前退出Eco模式以提升系统的抗灾能力。

 

电源诊断

 

高可用性数据中心在遭受负载骤降或故障时常常需要分析根本原因。具备记录和诊断能力的功率表可以帮助实现这一目的,比如PowerLogic™ION系列功率表和软件就可以记录故障期间的电源详情以便后期分析。一些客户依靠UPS系统的隔离功能来减少数据中心内部电源诊断的需求,或者因为成本或其它原因放弃这一功能。但是,当Eco模式启用时,数据中心将暴露在未经调节的电源中并且这时UPS的电源切换频率也大幅升高,如果要识别电源问题的根本原因,电源诊断将非常必要。

 

结论

 

Eco模式是数据中心和其它UPS应用实施节能的潜在途径之一。如果选用Eco模式,数据中心业主预期可以获得2-4%的总节能量。如果数据中心在非常低的电力负载下运行,节能的比例可能更高。随着新型UPS系统在效率上的不断改进,Eco模式所能节省的能源将越来越少。

 

Eco模式同时也存在风险。Eco模式为数据中心引入了多种新的运行模式并且会牺牲电源保护。当前的IT设备相比以前版本的IT设备在应对电力干扰的能力方面取得了很大的改进,这样看来新设备应当能够在Eco模式下可靠运行。但是,复杂的数据中心系统由一系列的IT设备、变压器、转换开关和其它可能的非IT负载组成,在突发的、不常见的电源事件面前很难预测它们的反应,并且它们与Eco模式的兼容性也不确定。这些因素过去在很大程度上限制了Eco模式在数据中心里的实际应用,并且这种限制很可能还将延续。

 

Eco模式的运行就像接力赛中的交接棒。它的正确执行非常关键,每次交接棒都有细微的不同,偶尔还可能出现问题。因此,Eco模式应当用在交棒次数尽量少的环境里,比如电力质量非常好的地区。数据中心的设计越来越标准化,IT设备也在不断改进,Eco模式在实际应用中的经验也在不断积累,Eco模式的可预测性和可信赖性也在提高,它的应用可能会越来越广泛,特别是在对可用性要求较低的数据中心里。

 

 

不二师兄

由于对节能增效的渴求,Eco模式往往是作为一种营销宣传手段出现的。这些运行模式的营销宣传资料中往往并没有交代清楚它们的成本和优点之间的权衡关系。不二师兄希望通过这三期的介绍,让您对Eco模式有更全面客观的认识!

 

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图文资讯来源于 施家邦 配电OEM邦

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