随着"新基建"浪潮的不断推进，各行业的数字化转型已成必然趋势。在此背景下，作为承载数据和计算的数据中心正面临来自能耗、可靠性、安全性以及运维复杂程度等方面的巨大挑战，亟待变革。

       欧洲云计算巨头 OVH 在全球拥有 27 个数据中心，其中 15 个位于欧洲。2021 年 3 月 10 日，其位于法国斯特拉斯堡的机房发生严重火灾。

       OVH 迅速做出了整个事件的应对计划，但火灾造成的损失已经难以挽回，托管中的许多网站数据或永久丢失，包括巴黎议市中心图书馆等多家公司的数据恐难恢复。

       至于火灾原因，目前还没有正式公布，但多种事实指向了 UPS 设备导致的一系列故障。

       3 月 12 日，OVH cloud 创始人 Octave Klaba 在 Twitter 上发布了一个 8 分钟的视频，视频中称当消防员到达时，热像仪检测到 SBG2 数据中心的 UPS7 号和 UPS8 号正在燃烧；他还提到，在火灾发生的前一天，供应商对 UPS7 号进行了维护，Klaba 称供应商在 UPS7 号内部更换了某些部件，并在下午重新启动。

       此次火灾不禁让人回想起 2020 年 9 月，伦敦最大数据中心发生的故障，该事件也是由 UPS 系统故障引起，并引发火灾警报，该警报关闭了 Equinix 的 LD8 数据中心，同时还影响了其它客户的网络服务。

       据了解，该数据中心在 2016 年 7 月 20 日上午曾由于 UPS 电源系统故障，导致连接其数据中心的英国各地互联网中断，整个伦敦就有 10% 使用互联网服务的客户由于电源故障而受到影响。

       但由于 UPS 在数据中心的独特地位，使得它成为了历次数据中心重大事故起因的重点嫌疑对象。

       现代社会，各行业的竞争日趋激烈，虽然数据中心客户追求高性价比、高投入产出比无可厚非，但是人们看重效益的同时往往忽略或淡化了 UPS 最为重要的设计特性，即高可靠性和高安全性，这为数据中心生产带来了非常可怕的潜在隐患，它的后果是惨痛的、代价是高昂的。
       Eaton 作为业界具有技术前瞻性的 UPS 设计制造商，UPS 的安全性，可靠性是我们一贯的坚持和承诺。

       Eaton 与全球重要数据中心都有保持长期的合作关系，在 OVH 数据中心部署着 Eaton 9395 等系列 UPS，并保持一贯的长期安全、可靠、稳定运行。

       不可否认，UPS 的特殊结构和工作原理也使得它成为数据中心火灾发生的一个重要因素之一。这些重大的灾难性事故为我们再次敲响了警钟，高可靠性、高安全性是 UPS 设备本身存在的一个最为基本的要素，是不能被忽视的。

       从 UPS 工作原理看，UPS 在引起火灾及断电事件中，多数原因是由于 UPS 自身设计标准、绝缘距离、关键器件的可靠性、散热系统、UPS 电气结构及 UPS 厂家技术设计能力等引起。

       我们以 Eaton UPS 设计为例，从以上几个方面一一细述如何实现 UPS 的高可靠性和高安全性。

1、设计标准和原则

       Eaton 作为全球化 UPS 设计制造公司，UPS 设计需要满足中美欧等全球市场对于安全和可靠性的要求，Eaton 9395 和 93P 等系列 UPS 在全球市场同步销售，需要同时满足 400V 系统和 480V 系统安全和可靠性设计要求，所以在绝缘间距和线缆选择上是以最严苛的标准来设计。

2、高可靠性元器件使用

       UPS 内部产生积热在所难免，长期运行下，对内部器件产生影响也较为常见，所以 UPS 内部器件的选择就显得极为重要。特别是与 UPS 安全性和可靠性相关的关键性器件的选择，需要从设计、材料和厂家资质等方面严格筛选。

       Eaton 100kW 以上机型均采用国际厂商的 IGBT 模块设计，相比分立元件有以下优点：

抗冲击能力强
不存在内部单管并联均流问题
温度均匀，散热好

       关于对温度特别敏感，与 UPS 安全性、可靠性设计息息相关的滤波电容器件，Eaton UPS 全部导入油浸式电容，替代薄膜电容，杜绝因为材料缺陷而引起的电容冒烟、起火等严重事件的发生。
油浸式电容相比薄膜电容有如下优点:

具有高电压、高电流、高频率
高可靠性，IEC61071/UL810 认证，通过严酷双 85C 2000 小时测试 （85℃/85%RH）
内置安全分断设计，在电容容值异常时自动断开、失效安全，没有冒烟或起火风险
长寿命，额定负载 10 年以上

3、高可靠性油浸式电容及其防护装置和预防性告警

       高可靠性器件的选择，保证了 UPS 能够在正常情况下的稳定运行，但现场存在各种难以预见的极端条件，Eaton UPS 增加了电容的防护装置和预防性失效预警电容侦测，进一步提升关键部件的寿命，降低 UPS 故障发生的可能性，保证对负载设备的可靠保护。

4、智能风冷调速系统 长寿命设计

       UPS 内部产生的热量长时间积累，会对内部元器件产生不可逆的影响。

       智能风冷调速系统可以快速排出 UPS 内部产生热量、减少积热，从而降低对热敏感元器件的影响，进一步提升 UPS 系统的可靠性和寿命。

关键元器件电容更换周期 10 年@ 40C
优化风道设计

电解电容位于进风口, 低温度环境和长寿命。只有散热器和电感通过热风，其余器件（电容和温度敏感器件）处于低温风道。

Eaton 模块化 UPS 系列智能风冷调速系统

Eaton 可扩展模块化系列 UPS 智能风冷调速系统

前进风、上出风

避免将机房地板下的灰尘抽入 UPS 机内
尤其在工业环境中，可有效避免灰尘沿冷却通道进入 UPS 内部的电路板、造成短路
       独特的系统设计，热量较大的功率模块在顶部，功率模块的热量不会影响内部其它器件和线缆，避免功率模块故障引起更多损坏

5、冗余设计

       高可靠器件的选择，智能风冷调速系统等从器件和结构方面保证了 UPS 的安全可靠性。但作为系统散热的核心部件，风扇及其供电的可靠性很大程度上影响了 UPS 的安全性和可靠性；UPS 运行产生损耗，损耗所产生的热量需要风扇持续快速的强制排出。

       Eaton 可扩展模块化系列 UPS、功率模块、电源板及其取电方式均采用冗余设计，内部模块化架构支持电源模块 N+X 冗余，减少断电风险；

冷却风扇及风扇电源的冗余设计

       风扇是 UPS 的关键易损部件，风扇的损坏会导致 UPS 内部工作温度飙升至保护性宕机，严重情况下会引起明火
冗余、在线可更换、潜在故障报警等功能可以有效降低或避免此类故障的发生

6、故障紧急转旁路设计

       以上的设计及选型，很大程度上保证了 UPS 的安全性和可靠性，而 UPS 为数据中心提供可靠稳定的供电保障。当 UPS 产生故障时，UPS 供电需要紧急转至旁路，为系统提供最后一道保护屏障，保证系统持续稳定运行，不至于因 UPS 设备硬件故障而造成用户系统宕机、重要数据丢失等无法挽回的重大损失。

       所以 UPS 故障紧急转旁路的设计及表现同样极为重要。

其他 UPS：故障紧急转旁路时间 12.4ms

以下对比了 Eaton UPS 和某大功率塔式 UPS 紧急转旁路转换时间：

Eaton UPS：故障紧急转旁路时间 2ms

7、损耗密度

       电力电子技术的发展趋势是高功率密度，但盲目的追求高功率密度是以牺牲散热面积和绝缘间距为代价的，所以 UPS 的设计和选型中，不能盲目的追求高功率密度和低占地面积，安全性和可靠性应该为首要考虑因素。

为更好的阐述和理解 UPS 安全性和可靠性，我们首先提出一个热损耗密度的概念。

       为了直观地表征 UPS 损耗对 UPS 散热能力的影响，Eaton 提出了损耗密度的概念，即单位体积内所产生或承受的损耗功率；与功率密度不同的是，功率密度表征单位体积能传输的能量，而损耗密度表征的是单位体积消耗掉的能量。

       损耗密度可以从安全性和可靠性方面为大家在 UPS 选型时提供另一个角度，同时这也是很多 UPS 起火的问题所在——盲目的高功率密度产生高损耗密度，高损耗密度导致积热严重，使得在某些特殊情况下会导致 UPS 损坏、掉载，甚至起火；在同样都是风冷散热的条件下，损耗密度越小，损耗产生的积热引起的安全性和可靠性的隐患越小。

       Eaton Power Xpert 9395 系列可扩展模块化系列 UPS，积累了伊顿 50 年 UPS 开发设计和先进制造经验，当前全球装机容量超过 10GVA，其安全性和可靠性在以下多个行业领域中得到了广泛应用和验证:
大型基础设施项目
各种大中型工业领域
自动控制领域
大型数据中心
金融及银行业
医疗保健行业
电信通讯行业
       伊顿产品采用全球化的质量管理体系，严格管理设计、材料、组装等关键环节和工艺，具备高稳定性，高可靠性的供电系统。

       同时，伊顿具备优秀的 UPS 运维服务能力，能最大化减少故障发生，缩短故障处理及设备更换的时长，降低对数据和数据业务的影响，并能有效控制机房的运维成本。

       目前，在国家政策和巨大需求的推动下，我国数据中心掀起了新一轮的建设高潮。数据中心投资连续多年保持高速增长，规模逐渐扩大。在数据中心增长过程中，安全问题、能耗问题逐步凸显。数据中心供电系统的稳定性，直接影响数据中心 IT 设备的稳定运行，决定着数据中心的安全和服务能力。UPS 作为数据中心供电系统的核心，发挥着关键作用。

       从功率段结构来看，近年来中国 UPS 市场功率段进一步向大功率迁移，100kVA 以上的产品占比进一步扩大，200kVA 以上的产品继续保持迅猛的增长势头。在保证安全性和可靠性的前提下，大功率 UPS 设计的复杂度和难度大大提升。

       数据中心设备众多、功率大、耗电量大；机房线缆多、布线复杂，电气火灾串火快、危害极大；要从根本上避免起火事件，需要从源头上杜绝此类事件发生，提高对 UPS 的安全性、可靠性等方面的认识就显得极为重要，对机房设施安全的重要性需要给予足够的重视。

       特别是当前 UPS 市场上大功率的 UPS 品牌和型号众多，功能特点不尽相同，这为客户的 UPS 选型带来一定的困扰，但无论选择哪种功能特点、性能参数的 UPS，可靠性和安全性的设计一定是需要首先考虑的因素，不能妥协。

       伊顿 UPS 坚持一贯的安全性和可靠性，从多层次、多方面的安全性和可靠性研究和设计，杜绝 UPS 因自身安全性和可靠性隐患对数据中心等行业客户的业务稳定运行造成影响，助力中国 UPS 行业成长，助力中国新基建蓬勃发展。伊顿UPS电源山东省代理商，山东亿达，4006866839.

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