Basic HTML Version
10
[ [
31
PUE là một, trong đó tất cả năng lượng
điện đi vào TTDL đều được trực tiếp sử
dụng để cấp nguồn cho thiết bị CNTT.
PUE lớn hơn một nghĩa là một phần của
tổng công suất đã chuyển cho các hệ
thống phụ trợ, như hệ thống làm mát,
ánh sáng, và truyền dẫn điện. Chỉ số PUE
càng cao, lượng điện tiêu thụ bởi các hệ
thống phụ trợ càng nhiều, đồng nghĩa
TTD hoạt động càng kém hiệu quả.
Khi thiết kế TTDL, hầu hết các kỹ sư,
chủ đầu tư và các nhà khai thác tập trung
vào những hệ thống làm mát tự nhiên
như gió, khí hậu lạnh… để giảm chỉ số
PUE và tăng hiệu quả TTDL. Tuy nhiên,
chính hệ thống truyền dẫn cũng bị thất
thoát điện do thiết bị và hệ thống phân
phối kém hiệu quả.
Trung bình, tổn thất hệ thống phân
phối điện có thể chiếm từ 10 - 12% tổng
năng lượng tiêu thụ bởi TTDL. Ví dụ: một
TTDL có công suất tổng thiết bị CNTT là
2 MW và PUE trung bình 1,45 (2,9 MW
tổng tải) sẽ thiệt hại 348 kW điện và tốn
khoảng 300.000 USD mỗi năm cho năng
lượng bị lãng phí.
Việc lãng phí chi phí năng lượng
trong khi ngân sách ngày càng siết chặt
đã buộc các kỹ sư và chủ sở hữu phải
xem xét kỹ hơn các hệ thống điện để tìm
cách loại bỏ tổn thất càng nhiều càng tốt.
Hệ thống phân phối điện điển
hình
Trong hệ thống phân phối điện TTDL
điển hình, có bốn thành phần gây thất
thoát điện nhiều nhất:
1. Trạm biến áp: Biến áp không tải
gây tổn thất
2. Các thanh phân phối nguồn
(PDU): Biến áp không tải gây tổn thất
3. Bộ nguồn các thiết bị CNTT: Bộ
chỉnh lưu và biến áp gây tổn thất
4. UPS: Bộ chỉnh lưu và biến tần gây
tổn thất
Phương pháp đầu tiên để giảm tổn
thất năng lượng và không ảnh hưởng
đến hoạt động của TTDL, là sử dụng
các biến áp có hiệu suất cao hơn. Năm
2005, tiêu chuẩn NEMA TP-1: Guide
for Determining Energy Efficiency for
Distribution Transformers đã được
thông qua, yêu cầu hiệu suất biến áp
tối thiểu phải từ 97 - 99% tùy thuộc vào
chủng loại và kích cỡ. Năm 2016, hiệu
suất yêu cầu đã tăng để giảm thiểu tiêu
hao năng lượng, các máy biến áp hiệu
suất cao phải đạt tỉ lệ trên 99,5%.
Một phương pháp khác là loại bỏ
các thiết bị gây tổn thất cao. Phương
pháp này đòi hỏi chiến lược triển khai
phù hợp, như thực hiện phân phối
dòng điện xoay chiều (AC) và dòng
một chiều (DC) cao áp để loại bỏ các
biến áp trong PDU, biến tần trong UPS,
và bộ chỉnh lưu trong bộ nguồn các
thiết bị CNTT. Mỗi chiến lược có những
ưu điểm và thách thức có thể ảnh
hưởng đến hoạt động của TTDL, vì vậy,
cần được đánh giá kỹ càng khi lập kế
hoạch triển khai.
Phương pháp thứ ba, hiện đang
được các nhà sản xuất thiết bị điện xúc
tiến và một số TTDL bắt đầu triển khai,
liên quan đến hoạt động của chế độ eco
trong hệ thống UPS. Chế độ này giúp
tăng hiệu quả bằng cách loại bỏ hao tổn
của bộ chỉnh lưu và biến tần UPS.
Phân loại UPS
Tổ chức International Electrotechnical
Commission (IEC) phân UPS thành từng
loại theo hiệu suất:
•
Điện áp/tần số phụ thuộc nguồn vào
(Voltage/frequency dependent - VFD):
UPS
bảo vệ tải tránh mất điện, có điện áp và
tần số đầu ra phụ thuộc nguồn điện lưới.
•
Điện áp độc lập với nguồn vào
(Voltage independent - VI)
: là bản nâng cấp
của VFD. UPS cung cấp điện áp ổn định
nhờ bộ ổn áp được tích hợp sẵn. Tần số
đầu ra vẫn phụ thuộc nguồn vào.
•
Điện áp/tần số độc lập với nguồn vào
(Voltage/frequency independent - VFI)
: Là
loại UPS có cách thức hoạt động khác
biệt hoàn toàn, có thể cung cấp dòng
điện ổn định cả về tần số so với VI. Điện
áp đầu ra và tần số độc lập với nguồn
đầu vào.
Trọng tâm bài viết này sẽ dựa trên
mô hình UPS VFI, hay còn gọi là UPS
“trực tuyến” (online) hay UPS chuyển
đổi kép. Khi hoạt động bình thường,
các mạch chỉnh lưu/biến tần đều hoạt
động. Điện năng được chuyển đổi từ
AC sang DC ở bộ chỉnh lưu và sau đó
từ DC trở về AC tại biến tần, qua hai lần
chuyển đổi nên được gọi là chuyển đổi
kép (double-conversion). Ngoài ra, UPS
chuyển đổi kép cũng được trang bị một
đường vòng (bypass), tránh đi qua mạch
chỉnh lưu/biến tần trong điều kiện UPS
bị lỗi.
Chế độ eco truyền thống
Trước đây, UPS hoạt động ở chế độ eco
nghĩa là dòng điện từ công ty điện lực
sẽ theo đường bypass trực tiếp cung
cấp cho tải, không được điều chỉnh để
cung cấp nguồn điện “sạch”, có sóng sin
chuẩn 100%. Lúc này, biến tần ở trạng
thái chờ (standby) và hoạt động ngay
khi mất nguồn điện lưới, giúp hạn chế