隨著"新基建"浪潮的不斷推進(jìn)，各行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成必然趨勢(shì)。在此背景下，作為承載數(shù)據(jù)和計(jì)算的數(shù)據(jù)中心正面臨來自能耗、可靠性、安全性以及運(yùn)維復(fù)雜程度等方面的巨大挑戰(zhàn)，亟待變革。

       歐洲云計(jì)算巨頭 OVH 在全球擁有 27 個(gè)數(shù)據(jù)中心，其中 15 個(gè)位于歐洲。2021 年 3 月 10 日，其位于法國斯特拉斯堡的機(jī)房發(fā)生嚴(yán)重火災(zāi)。

       OVH 迅速做出了整個(gè)事件的應(yīng)對(duì)計(jì)劃，但火災(zāi)造成的損失已經(jīng)難以挽回，托管中的許多網(wǎng)站數(shù)據(jù)或永久丟失，包括巴黎議市中心圖書館等多家公司的數(shù)據(jù)恐難恢復(fù)。

       至于火災(zāi)原因，目前還沒有正式公布，但多種事實(shí)指向了 UPS 設(shè)備導(dǎo)致的一系列故障。

       3 月 12 日，OVH cloud 創(chuàng)始人 Octave Klaba 在 Twitter 上發(fā)布了一個(gè) 8 分鐘的視頻，視頻中稱當(dāng)消防員到達(dá)時(shí)，熱像儀檢測(cè)到 SBG2 數(shù)據(jù)中心的 UPS7 號(hào)和 UPS8 號(hào)正在燃燒；他還提到，在火災(zāi)發(fā)生的前一天，供應(yīng)商對(duì) UPS7 號(hào)進(jìn)行了維護(hù)，Klaba 稱供應(yīng)商在 UPS7 號(hào)內(nèi)部更換了某些部件，并在下午重新啟動(dòng)。

       此次火災(zāi)不禁讓人回想起 2020 年 9 月，倫敦最大數(shù)據(jù)中心發(fā)生的故障，該事件也是由 UPS 系統(tǒng)故障引起，并引發(fā)火災(zāi)警報(bào)，該警報(bào)關(guān)閉了 Equinix 的 LD8 數(shù)據(jù)中心，同時(shí)還影響了其它客戶的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

       據(jù)了解，該數(shù)據(jù)中心在 2016 年 7 月 20 日上午曾由于 UPS 電源系統(tǒng)故障，導(dǎo)致連接其數(shù)據(jù)中心的英國各地互聯(lián)網(wǎng)中斷，整個(gè)倫敦就有 10% 使用互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的客戶由于電源故障而受到影響。

       但由于 UPS 在數(shù)據(jù)中心的獨(dú)特地位，使得它成為了歷次數(shù)據(jù)中心重大事故起因的重點(diǎn)嫌疑對(duì)象。

       現(xiàn)代社會(huì)，各行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，雖然數(shù)據(jù)中心客戶追求高性價(jià)比、高投入產(chǎn)出比無可厚非，但是人們看重效益的同時(shí)往往忽略或淡化了 UPS 最為重要的設(shè)計(jì)特性，即高可靠性和高安全性，這為數(shù)據(jù)中心生產(chǎn)帶來了非常可怕的潛在隱患，它的后果是慘痛的、代價(jià)是高昂的。
       Eaton 作為業(yè)界具有技術(shù)前瞻性的 UPS 設(shè)計(jì)制造商，UPS 的安全性，可靠性是我們一貫的堅(jiān)持和承諾。

       Eaton 與全球重要數(shù)據(jù)中心都有保持長(zhǎng)期的合作關(guān)系，在 OVH 數(shù)據(jù)中心部署著 Eaton 9395 等系列 UPS，并保持一貫的長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。

       不可否認(rèn)，UPS 的特殊結(jié)構(gòu)和工作原理也使得它成為數(shù)據(jù)中心火災(zāi)發(fā)生的一個(gè)重要因素之一。這些重大的災(zāi)難性事故為我們?cè)俅吻庙懥司姡呖煽啃浴⒏甙踩允?UPS 設(shè)備本身存在的一個(gè)最為基本的要素，是不能被忽視的。

       從 UPS 工作原理看，UPS 在引起火災(zāi)及斷電事件中，多數(shù)原因是由于 UPS 自身設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、絕緣距離、關(guān)鍵器件的可靠性、散熱系統(tǒng)、UPS 電氣結(jié)構(gòu)及 UPS 廠家技術(shù)設(shè)計(jì)能力等引起。

       我們以 Eaton UPS 設(shè)計(jì)為例，從以上幾個(gè)方面一一細(xì)述如何實(shí)現(xiàn) UPS 的高可靠性和高安全性。

1、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和原則

       Eaton 作為全球化 UPS 設(shè)計(jì)制造公司，UPS 設(shè)計(jì)需要滿足中美歐等全球市場(chǎng)對(duì)于安全和可靠性的要求，Eaton 9395 和 93P 等系列 UPS 在全球市場(chǎng)同步銷售，需要同時(shí)滿足 400V 系統(tǒng)和 480V 系統(tǒng)安全和可靠性設(shè)計(jì)要求，所以在絕緣間距和線纜選擇上是以最嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)。

2、高可靠性元器件使用

       UPS 內(nèi)部產(chǎn)生積熱在所難免，長(zhǎng)期運(yùn)行下，對(duì)內(nèi)部器件產(chǎn)生影響也較為常見，所以 UPS 內(nèi)部器件的選擇就顯得極為重要。特別是與 UPS 安全性和可靠性相關(guān)的關(guān)鍵性器件的選擇，需要從設(shè)計(jì)、材料和廠家資質(zhì)等方面嚴(yán)格篩選。

       Eaton 100kW 以上機(jī)型均采用國際廠商的 IGBT 模塊設(shè)計(jì)，相比分立元件有以下優(yōu)點(diǎn)：

抗沖擊能力強(qiáng)
不存在內(nèi)部單管并聯(lián)均流問題
溫度均勻，散熱好

       關(guān)于對(duì)溫度特別敏感，與 UPS 安全性、可靠性設(shè)計(jì)息息相關(guān)的濾波電容器件，Eaton UPS 全部導(dǎo)入油浸式電容，替代薄膜電容，杜絕因?yàn)椴牧先毕荻鸬碾娙菝盁煛⑵鸹鸬葒?yán)重事件的發(fā)生。
油浸式電容相比薄膜電容有如下優(yōu)點(diǎn):

具有高電壓、高電流、高頻率
高可靠性，IEC61071/UL810 認(rèn)證，通過嚴(yán)酷雙 85C 2000 小時(shí)測(cè)試 （85℃/85%RH）
內(nèi)置安全分?jǐn)嘣O(shè)計(jì)，在電容容值異常時(shí)自動(dòng)斷開、失效安全，沒有冒煙或起火風(fēng)險(xiǎn)
長(zhǎng)壽命，額定負(fù)載 10 年以上

3、高可靠性油浸式電容及其防護(hù)裝置和預(yù)防性告警

       高可靠性器件的選擇，保證了 UPS 能夠在正常情況下的穩(wěn)定運(yùn)行，但現(xiàn)場(chǎng)存在各種難以預(yù)見的極端條件，Eaton UPS 增加了電容的防護(hù)裝置和預(yù)防性失效預(yù)警電容偵測(cè)，進(jìn)一步提升關(guān)鍵部件的壽命，降低 UPS 故障發(fā)生的可能性，保證對(duì)負(fù)載設(shè)備的可靠保護(hù)。

4、智能風(fēng)冷調(diào)速系統(tǒng) 長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)

       UPS 內(nèi)部產(chǎn)生的熱量長(zhǎng)時(shí)間積累，會(huì)對(duì)內(nèi)部元器件產(chǎn)生不可逆的影響。

       智能風(fēng)冷調(diào)速系統(tǒng)可以快速排出 UPS 內(nèi)部產(chǎn)生熱量、減少積熱，從而降低對(duì)熱敏感元器件的影響，進(jìn)一步提升 UPS 系統(tǒng)的可靠性和壽命。

關(guān)鍵元器件電容更換周期 10 年@ 40C
優(yōu)化風(fēng)道設(shè)計(jì)

電解電容位于進(jìn)風(fēng)口, 低溫度環(huán)境和長(zhǎng)壽命。只有散熱器和電感通過熱風(fēng)，其余器件（電容和溫度敏感器件）處于低溫風(fēng)道。

Eaton 模塊化 UPS 系列智能風(fēng)冷調(diào)速系統(tǒng)

Eaton 可擴(kuò)展模塊化系列 UPS 智能風(fēng)冷調(diào)速系統(tǒng)

前進(jìn)風(fēng)、上出風(fēng)

避免將機(jī)房地板下的灰塵抽入 UPS 機(jī)內(nèi)
尤其在工業(yè)環(huán)境中，可有效避免灰塵沿冷卻通道進(jìn)入 UPS 內(nèi)部的電路板、造成短路
       獨(dú)特的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，熱量較大的功率模塊在頂部，功率模塊的熱量不會(huì)影響內(nèi)部其它器件和線纜，避免功率模塊故障引起更多損壞

5、冗余設(shè)計(jì)

       高可靠器件的選擇，智能風(fēng)冷調(diào)速系統(tǒng)等從器件和結(jié)構(gòu)方面保證了 UPS 的安全可靠性。但作為系統(tǒng)散熱的核心部件，風(fēng)扇及其供電的可靠性很大程度上影響了 UPS 的安全性和可靠性；UPS 運(yùn)行產(chǎn)生損耗，損耗所產(chǎn)生的熱量需要風(fēng)扇持續(xù)快速的強(qiáng)制排出。

       Eaton 可擴(kuò)展模塊化系列 UPS、功率模塊、電源板及其取電方式均采用冗余設(shè)計(jì)，內(nèi)部模塊化架構(gòu)支持電源模塊 N+X 冗余，減少斷電風(fēng)險(xiǎn)；

冷卻風(fēng)扇及風(fēng)扇電源的冗余設(shè)計(jì)

       風(fēng)扇是 UPS 的關(guān)鍵易損部件，風(fēng)扇的損壞會(huì)導(dǎo)致 UPS 內(nèi)部工作溫度飆升至保護(hù)性宕機(jī)，嚴(yán)重情況下會(huì)引起明火
冗余、在線可更換、潛在故障報(bào)警等功能可以有效降低或避免此類故障的發(fā)生

6、故障緊急轉(zhuǎn)旁路設(shè)計(jì)

       以上的設(shè)計(jì)及選型，很大程度上保證了 UPS 的安全性和可靠性，而 UPS 為數(shù)據(jù)中心提供可靠穩(wěn)定的供電保障。當(dāng) UPS 產(chǎn)生故障時(shí)，UPS 供電需要緊急轉(zhuǎn)至旁路，為系統(tǒng)提供最后一道保護(hù)屏障，保證系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，不至于因 UPS 設(shè)備硬件故障而造成用戶系統(tǒng)宕機(jī)、重要數(shù)據(jù)丟失等無法挽回的重大損失。

       所以 UPS 故障緊急轉(zhuǎn)旁路的設(shè)計(jì)及表現(xiàn)同樣極為重要。

其他 UPS：故障緊急轉(zhuǎn)旁路時(shí)間 12.4ms

以下對(duì)比了 Eaton UPS 和某大功率塔式 UPS 緊急轉(zhuǎn)旁路轉(zhuǎn)換時(shí)間：

Eaton UPS：故障緊急轉(zhuǎn)旁路時(shí)間 2ms

7、損耗密度

       電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是高功率密度，但盲目的追求高功率密度是以犧牲散熱面積和絕緣間距為代價(jià)的，所以 UPS 的設(shè)計(jì)和選型中，不能盲目的追求高功率密度和低占地面積，安全性和可靠性應(yīng)該為首要考慮因素。

為更好的闡述和理解 UPS 安全性和可靠性，我們首先提出一個(gè)熱損耗密度的概念。

       為了直觀地表征 UPS 損耗對(duì) UPS 散熱能力的影響，Eaton 提出了損耗密度的概念，即單位體積內(nèi)所產(chǎn)生或承受的損耗功率；與功率密度不同的是，功率密度表征單位體積能傳輸?shù)哪芰浚鴵p耗密度表征的是單位體積消耗掉的能量。

       損耗密度可以從安全性和可靠性方面為大家在 UPS 選型時(shí)提供另一個(gè)角度，同時(shí)這也是很多 UPS 起火的問題所在——盲目的高功率密度產(chǎn)生高損耗密度，高損耗密度導(dǎo)致積熱嚴(yán)重，使得在某些特殊情況下會(huì)導(dǎo)致 UPS 損壞、掉載，甚至起火；在同樣都是風(fēng)冷散熱的條件下，損耗密度越小，損耗產(chǎn)生的積熱引起的安全性和可靠性的隱患越小。

       Eaton Power Xpert 9395 系列可擴(kuò)展模塊化系列 UPS，積累了伊頓 50 年 UPS 開發(fā)設(shè)計(jì)和先進(jìn)制造經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)前全球裝機(jī)容量超過 10GVA，其安全性和可靠性在以下多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用和驗(yàn)證:
大型基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目
各種大中型工業(yè)領(lǐng)域
自動(dòng)控制領(lǐng)域
大型數(shù)據(jù)中心
金融及銀行業(yè)
醫(yī)療保健行業(yè)
電信通訊行業(yè)
       伊頓產(chǎn)品采用全球化的質(zhì)量管理體系，嚴(yán)格管理設(shè)計(jì)、材料、組裝等關(guān)鍵環(huán)節(jié)和工藝，具備高穩(wěn)定性，高可靠性的供電系統(tǒng)。

       同時(shí)，伊頓具備優(yōu)秀的 UPS 運(yùn)維服務(wù)能力，能最大化減少故障發(fā)生，縮短故障處理及設(shè)備更換的時(shí)長(zhǎng)，降低對(duì)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的影響，并能有效控制機(jī)房的運(yùn)維成本。

       目前，在國家政策和巨大需求的推動(dòng)下，我國數(shù)據(jù)中心掀起了新一輪的建設(shè)高潮。數(shù)據(jù)中心投資連續(xù)多年保持高速增長(zhǎng)，規(guī)模逐漸擴(kuò)大。在數(shù)據(jù)中心增長(zhǎng)過程中，安全問題、能耗問題逐步凸顯。數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，直接影響數(shù)據(jù)中心 IT 設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，決定著數(shù)據(jù)中心的安全和服務(wù)能力。UPS 作為數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的核心，發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

       從功率段結(jié)構(gòu)來看，近年來中國 UPS 市場(chǎng)功率段進(jìn)一步向大功率遷移，100kVA 以上的產(chǎn)品占比進(jìn)一步擴(kuò)大，200kVA 以上的產(chǎn)品繼續(xù)保持迅猛的增長(zhǎng)勢(shì)頭。在保證安全性和可靠性的前提下，大功率 UPS 設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和難度大大提升。

       數(shù)據(jù)中心設(shè)備眾多、功率大、耗電量大；機(jī)房線纜多、布線復(fù)雜，電氣火災(zāi)串火快、危害極大；要從根本上避免起火事件，需要從源頭上杜絕此類事件發(fā)生，提高對(duì) UPS 的安全性、可靠性等方面的認(rèn)識(shí)就顯得極為重要，對(duì)機(jī)房設(shè)施安全的重要性需要給予足夠的重視。

       特別是當(dāng)前 UPS 市場(chǎng)上大功率的 UPS 品牌和型號(hào)眾多，功能特點(diǎn)不盡相同，這為客戶的 UPS 選型帶來一定的困擾，但無論選擇哪種功能特點(diǎn)、性能參數(shù)的 UPS，可靠性和安全性的設(shè)計(jì)一定是需要首先考慮的因素，不能妥協(xié)。

       伊頓 UPS 堅(jiān)持一貫的安全性和可靠性，從多層次、多方面的安全性和可靠性研究和設(shè)計(jì)，杜絕 UPS 因自身安全性和可靠性隱患對(duì)數(shù)據(jù)中心等行業(yè)客戶的業(yè)務(wù)穩(wěn)定運(yùn)行造成影響，助力中國 UPS 行業(yè)成長(zhǎng)，助力中國新基建蓬勃發(fā)展。伊頓UPS電源山東省代理商，山東億達(dá)，4006866839.

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