Онлайн ИБП 60 кВт для ЦОД

Онлайн ИБП (источник бесперебойного питания) мощностью 60 кВт представляет собой ключевой компонент инфраструктуры современного центра обработки данных (ЦОД). Это сложное электротехническое устройство, обеспечивающее гарантированное и качественное электропитание для критически важного IT-оборудования.

1. Назначение и роль в инфраструктуре ЦОД

Основные функции:

• Непрерывность питания: Мгновенное переключение на батареи при пропадании сетевого напряжения
• Стабилизация параметров: Фильтрация помех, скачков напряжения, провалов и всплесков
• Гальваническая развязка: Защита оборудования от синфазных помех и контурных токов
• Обеспечение времени: Резерв для запуска ДГУ (дизель-генераторной установки) и graceful shutdown систем

Типичные применения в ЦОД:

• Питание стоек с серверами суммарной мощностью до 60 кВт
• Обеспечение работы сетевого оборудования коммутационных стоек
• Резервирование систем хранения данных (СХД)
• Питание инженерной инфраструктуры (систем охлаждения, мониторинга)

2. Принцип работы и архитектура онлайн ИБП

Двойное преобразование энергии:

1. Выпрямитель (AC/DC): Преобразует входное переменное напряжение сети (~380В) в постоянное (~400В).
   • Корректор коэффициента мощности (PFC) обеспечивает cos φ > 0.99
   • Заряжает аккумуляторные батареи
2. Инвертор (DC/AC): Преобразует постоянное напряжение обратно в стабилизированное переменное с идеальной синусоидой.
   • Точная стабилизация напряжения (±1%)
   • Фиксированная частота 50 Гц (±0.1%)

Ключевое преимущество: При полном пропадании сети питание нагрузки непрерывно продолжается от батарей, так как инвертор всегда запитаны от шины постоянного тока. Время переключения равно 0 мс.

3. Ключевые компоненты и их характеристики

3.1. Выпрямитель и блок заряда

• Входное напряжение: 3-фазное 380/400В ±25%
• Входная частота: 50/60 Гц ±10%
• Коэффициент мощности: >0.99
• КПД выпрямителя: 96-98%
• Ток заряда: Программируемый, обычно 0.1C-0.25C

3.2. Инвертор

• Выходное напряжение: 3-фазное 380/400В ±1%
• Стабильность частоты: ±0.1%
• Форма сигнала: Чистая синусоида (THD < 2%)
• Перегрузочная способность:
  • 125%: 10 минут
  • 150%: 1 минута
  • 200%: 10 секунд

3.3. Байпас

• Статический байпас: Автоматическое переключение на сеть в случае перегрузки или неисправности ИБП
• Ручной байпас (Maintenance Bypass): Для обслуживания ИБП без прерывания питания нагрузки
• Время переключения: 2-4 мс

4. Аккумуляторная батарея: расчет и конфигурация

Тип батарей: VRLA (свинцово-кислотные клапанно-регулируемые) или Li-ion

Расчет времени автономной работы:

text

Время (ч) = (Емкость батареи (Ач) × Напряжение (В) × КПД) / Мощность нагрузки (Вт)

Пример для 60 кВт на 15 минут:

• Напряжение шины DC: 480 В
• Требуемая энергия: 60 кВт × 0.25 ч = 15 кВт·ч
• Емкость батареи: ~90 Ач (с учетом КПД и глубины разряда)

Рекомендуемая конфигурация: 2-3 строки батарей по 40 элементов для резервирования.

5. Специфика установки в ЦОД

5.1. Требования к помещению

• Температура: +20°C ±5°C (для батарейного помещения)
• Влажность: 40-60%
• Прочность пола: ≥ 1000 кг/м²
• Размещение: Отдельное помещение или мощные стойки

5.2. Электропитание и заземление

• Ввод питания: Два независимых ввода
• Сечение кабелей: ≥ 70 мм² для входных/выходных цепей
• Заземление: Сопротивление ≤ 0.1 Ом
• Защитная аппаратура: Автоматы с категорией отключения B/C

6. Системы мониторинга и управления

Локальные интерфейсы:

• LCD-дисплей: Отображение параметров, состояния, аварий
• Кнопочное управление: Включение, отключение, тестирование

Удаленный мониторинг:

• Сетевые карты: SNMP, Modbus TCP, HTTP/HTTPS
• Сухие контакты: Аварийная сигнализация
• Интеграция: С системами DCIM (Data Center Infrastructure Management)

Программное обеспечение:

• Мониторинг в реальном времени
• Уведомления по email/SMS
• Ведение журналов событий
• Планирование тестов батарей

7. Параллельные конфигурации и резервирование

N+1 резервирование:

• 3 ИБП по 60 кВт для нагрузки 120 кВт
• Возможность горячего подключения/отключения модулей
• Равномерное распределение нагрузки

Распределение нагрузки:

• Автоматическое перераспределение при отказе одного модуля
• Синхронизация выходных напряжений
• Общая шина батарей

8. Сравнение с другими типами ИБП

9. Техническое обслуживание

Ежедневно:

• Визуальный контроль индикации
• Проверка температуры

Еженедельно:

• Проверка журналов событий
• Контроль параметров сети

Ежемесячно:

• Тест батарей (10-15 минут)
• Проверка систем вентиляции

Ежегодно:

• Полное тестирование системы
• Проверка соединений
• Калибровка измерительных цепей

10. Ведущие производители и модели

Eaton: 93PS系列

• КПД до 96.5%
• Компактный дизайн
• Горячая замена компонентов

Schneider Electric: Galaxy VS

• Высокая перегрузочная способность
• Eco-mode с КПД до 99%
• Расширенные возможности мониторинга

Vertiv: Liebert NXC

• Точное управление вентиляторами
• Гибкие конфигурации батарей
• Простое обслуживание

11. Экономические аспекты

Стоимость владения:

• Капитальные затраты: $25,000-40,000
• Монтаж: $3,000-7,000
• Батареи: $8,000-15,000 (замена каждые 3-5 лет для VRLA)
• Эксплуатация: $1,500-3,000/год

Энергоэффективность:

• Экономия до 30% по сравнению с устаревшими моделями
• Снижение затрат на охлаждение

Заключение

Онлайн ИБП мощностью 60 кВт является оптимальным решением для обеспечения бесперебойного питания сегментов ЦОД средней мощности. Его выбор обеспечивает:

• Максимальную надежность питания критической нагрузки
• Высокое качество электроэнергии независимо от состояния сети
• Масштабируемость за счет параллельных конфигураций
• Энергоэффективность благодаря современным технологиям

При выборе конкретной модели необходимо учитывать:

• Требуемое время автономной работы
• Возможности интеграции с существующей инфраструктурой
• Уровень сервисной поддержки производителя
• Общую стоимость владения

Правильно подобранный и настроенный ИБП 60 кВт становится надежной основой для построения отказоустойчивой инфраструктуры современного центра обработки данных.