Это старая версия документа!
Содержание
Критерии выбора источников бесперебойного питания (UPS)
Раздел определяет инженерные критерии выбора UPS для дата-центров: надежность, устойчивость к отказам, взаимодействие с генераторами, требования к батарейным системам, перегрузочная способность, масштабируемость и энергоэффективность. Материал адаптирован под практику проектирования ЦОД в РФ.
Надёжность UPS как элемента системы электропитания
UPS — ключевой компонент энергосистемы ЦОД. Его отказ способен вывести из строя всю ветку питания, поэтому при выборе учитывается поведение не только инвертора, но и:
- статического байпаса;
- аккумуляторного тракта;
- выпрямителя;
- управляющей логики;
- взаимодействия с генераторами и вводными устройствами.
Надёжность UPS определяется предсказуемостью его работы при аварийных режимах: перегрузках, провалах, скачках напряжения и ошибках внутренних модулей.
Сценарии отказов, влияющие на выбор UPS
Критичные сбои, которые должна выдерживать система:
- отказ инвертора;
- выход из строя батарейной цепи или BMS;
- недоступность статического байпаса;
- потеря синхронизации с сетью или генератором;
- ошибки логики управления.
Поведение при отказах — один из ключевых параметров при выборе UPS. Системы с непредсказуемыми переходами между режимами недопустимы для ЦОД.
Подходы к резервированию UPS
Основные схемы:
N
- отсутствует резерв;
- не применяется для критичных ЦОД.
N+1
- одна резервная модульная единица на группу UPS;
- оптимальный баланс стоимости и надёжности.
2N
- две независимые системы питания;
- отсутствие общих точек отказа, но высокий CAPEX.
Distributed Redundant
- распределённая резервная логика между несколькими блоками;
- снижает избыточность при сохранении отказоустойчивости.
В проектах средней мощности (1–20 МВт) наиболее рациональны модульные UPS с резервированием N+1.
Критерии выбора статического байпаса
Статический байпас обеспечивает питание в обход инвертора при авариях.
Главные параметры:
- скорость переключения — должна быть меньше критического времени срабатывания ИТ-нагрузки;
- синхронизация фаз между UPS и сетью;
- устойчивость к высоким гармоникам сети;
- алгоритм принятия решения о переходе.
Многие аварии в ЦОД происходят из-за некорректной работы байпаса. При выборе модели требуется проверка поведения при провалах, перекосах фаз и кратковременных всплесках.
Батарейные системы: критерии выбора VRLA и Li-ion
VRLA (свинцово-кислотные)
- низкая цена;
- ресурс 3–5 лет;
- высокая масса и требования к вентиляции;
- значительная деградация при 30+ °C.
Li-ion
- ресурс 10–15 лет;
- высокая плотность энергии;
- устойчивость к повышенной температуре;
- встроенный BMS и более точная диагностика.
Для ЦОД в РФ предпочтительны Li-ion благодаря устойчивости к температурным колебаниям и уменьшенной нагрузке на площадь, вентиляцию и обслуживание.
Взаимодействие UPS с генераторами
Критерии выбора:
- расширенный диапазон допустимых входных частот и напряжений;
- устойчивость к несинусоидальным формам напряжения ДГУ;
- низкий THDi на входе UPS, чтобы не перегружать генератор;
- быстрое восстановление синхронизации между выходом UPS и сетью/ДГУ;
- корректная работа при пуске генератора (частота может плавать 44–56 Гц).
Несовместимость UPS и генератора — одна из типичных причин аварий. Все системы должны проходить совместные испытания до ввода в эксплуатацию.
Перегрузочная способность и тепловые режимы
При выборе UPS оценивают:
- кратковременную перегрузку (150–200%);
- длительную перегрузку (110–125%);
- тепловыделение инвертора;
- устойчивость при сбоях на кабельных линиях.
Недостаточная перегрузочная способность приводит к частым переходам на байпас.
UPS должен выдерживать кратковременное увеличение нагрузки при переключениях А/B и пусковых токах блоков питания серверов.
Энергоэффективность и режимы работы
Оцениваются:
- КПД в режиме двойного преобразования;
- КПД в частичных нагрузках (20–40%), характерных для ЦОД;
- допустимость и устойчивость eco-mode (чаще не используется в критичных контурах);
- способность UPS снижать входные гармоники (THDi).
Энергоэффективность напрямую влияет на тепловую нагрузку, PUE и эксплуатационные расходы.
Масштабируемость и модульность
Критерии:
- возможность расширения без отключения нагрузки (hot swap);
- простота обслуживания;
- резервирование внутри модулей;
- MTTR и скорость замены компонентов;
- доступность сервисов и запасных частей в РФ.
Модульные UPS предпочтительны для ЦОД, так как позволяют наращивать мощность пропорционально росту ИТ-нагрузки.
Итоговые рекомендации
- Для ЦОД критично выбирать UPS с предсказуемым поведением при отказах.
- Наиболее надёжная схема — модульная архитектура с резервированием N+1 или 2N.
- Li-ion предпочтительны для современных объектов благодаря ресурсу и меньшему OPEX.
- Статический байпас должен иметь продвинутую систему синхронизации и устойчивость к «грязной» сети.
- UPS обязан быть совместим с реальным генератором, установленным на площадке.
- Энергоэффективность на частичных нагрузках важнее, чем максимальный КПД.
- Масштабируемость и низкий MTTR — ключевые параметры для эксплуатации крупных ЦОД.