如果市电出现故障,UPS电源对于数据中心的作用则至关重要,因为其所提供的保护远远超出其本身提供电源的作用。通常情况下,来自重工业设备的干扰源可能会影响输入电源的质量,导致交流电源的波形畸变。而UPS电源设备可以防止这些干扰传送到数据中心的敏感信息通信技术设备,因此这些干扰不仅能够使IT系统性能下降,而且有可能永久性地损坏硬件设备,导致数据损坏和丢失,并严重影响组织的声誉。

本文将讨论数据中心可能遇到的主要中断问题,以及UPS和相关设备如何防止这些中断造成危害。图1列出了对输入电源的一些干扰和影响。

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图1典型的交流电源问题

电源干扰类型

电源尖峰是叠加在交流电源波形上的短时间的极高电压,可能会破坏电气和电子设备。它们可能是由于雷击,大电流设备的切换,电力公司的负载切换,甚至恒温器故障所引起的。

由于电源线和地线之间的干扰,电气噪声可能是共模的。否则由于相线之间或相线对中性线的干扰,它可能是正常模式,其原因包括雷击,负载切换,电缆故障和附近的射频设备。

进入地线的高频噪声会影响使用供电系统接地的敏感电子电路的参考点,可能导致计算机宕机并损坏数据。

浪涌是瞬间出现超出稳定值的峰值电压,通常在大负载关闭后出现,或在变电站进行负载切换之后出现。这个相对长的持续时间可能导致计算机开关电源组件的劣化,并导致过早失效。

电压下陷是指低于额定值的低压,并且持续时间可能是一个或数个周期,其状态与电源尖峰相似,只是反向的,但持续时间更长。通常,大负载切换或旋转机械启动会导致电压下陷,如果时间更长的话,则可能导致计算机重新启动。

谐波通常是由于正弦电压加载在非线性负载,基波电流发生畸变而产生的。受控整流器,开关电源或旋转电机等负载容易引起这种干扰,其典型的来源包括电脑,复印机,激光打印机和变速电机。另外,随着温度升高,谐波可能会导致电流不成比例的上升。这些可能导致部件故障,设备过热等问题。

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数据中心的UPS供电系统

由于大多数电脑是由内部开关电源驱动的,随着机房设备中电脑数量的增加,逐渐产生了谐波相关的问题。在极端情况下,谐波产生的热量可能会破坏数据中心主要的中性线。

电压跌落的持续时间很长,其后果通常更严重。当市电不能满足当前的负载需求时,就会出现这种情况,而在极端情况下,这种情况将会持续数小时。

断电是电源完全失效,这是组织投资部署UPS电源的最主要的原因。如果没有UPS电源进行断电保护,其影响对于数据中心来说可能是毁灭性的。断电的原因主要包括供电线路故障,发生事故,雷暴,以及一系列其他问题。

UPS和干扰保护

为了保护数据中心设施免受上述干扰,数据中心业主将大多数选择在线式UPS而不是离线式UPS.在正常运行期间,UPS电源首先对输入的电源进行整流,以获得直流电,为电池充电,然后将直流向逆变成交流电给负载供电。这意味着IT负载总是接收来自逆变器的稳压电压的调节电源,UPS的转换阶段保护可以保护IT设备免受市电噪声和瞬变的影响。相比之下,离线式UPS在正常运行期间将未过滤的市电直接馈送给IT负载,使IT负载容易受到市电的各种干扰。

通过在供电线路中安装合适的滤波器和隔离变压器,可以显著降低射频噪声干扰和尖峰。其外部连接的组件也可以减少浪涌。这些措施包括在一些设备安装浪涌抑制滤波器,以及实施适当的电缆屏蔽和良好的接地。

令人关注的是,尽管只有几毫秒的电源中断,却可能导致一些设备或操作完全失败,而其他设备可能会经历几个电源故障的周期却没有什么影响。

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