隨著"新基建"浪潮的不斷推進，各行業的數字化轉型已成必然趨勢。在此背景下，作為承載數據和計算的數據中心正面臨來自能耗、可靠性、安全性以及運維復雜程度等方面的巨大挑戰，亟待變革。
歐洲云計算巨頭 OVH 在全球擁有 27 個數據中心，其中 15 個位于歐洲。2021 年 3 月 10 日，其位于法國斯特拉斯堡的機房發生嚴重火災。
OVH 迅速做出了整個事件的應對計劃，但火災造成的損失已經難以挽回，托管中的許多網站數據或永久丟失，包括巴黎議市中心圖書館等多家公司的數據恐難恢復。
至于火災原因，目前還沒有正式公布，但多種事實指向了 UPS 設備導致的一系列故障。
3 月 12 日，OVH cloud 創始人 Octave Klaba 在 Twitter 上發布了一個 8 分鐘的視頻，視頻中稱當消防員到達時，熱像儀檢測到 SBG2 數據中心的 UPS7 號和 UPS8 號正在燃燒；他還提到，在火災發生的前一天，供應商對 UPS7 號進行了維護，Klaba 稱供應商在 UPS7 號內部更換了某些部件，并在下午重新啟動。
此次火災不禁讓人回想起 2020 年 9 月，倫敦最大數據中心發生的故障，該事件也是由 UPS 系統故障引起，并引發火災警報，該警報關閉了 Equinix 的 LD8 數據中心，同時還影響了其它客戶的網絡服務。
據了解，該數據中心在 2016 年 7 月 20 日上午曾由于 UPS 電源系統故障，導致連接其數據中心的英國各地互聯網中斷，整個倫敦就有 10% 使用互聯網服務的客戶由于電源故障而受到影響。
但由于 UPS 在數據中心的獨特地位，使得它成為了歷次數據中心重大事故起因的重點嫌疑對象。
現代社會，各行業的競爭日趨激烈，雖然數據中心客戶追求高性價比、高投入產出比無可厚非，但是人們看重效益的同時往往忽略或淡化了 UPS 最為重要的設計特性，即高可靠性和高安全性，這為數據中心生產帶來了非常可怕的潛在隱患，它的后果是慘痛的、代價是高昂的。
Eaton 作為業界具有技術前瞻性的 UPS 設計制造商，UPS 的安全性，可靠性是我們一貫的堅持和承諾。
Eaton 與全球重要數據中心都有保持長期的合作關系，在 OVH 數據中心部署著 Eaton 9395 等系列 UPS，并保持一貫的長期安全、可靠、穩定運行。
不可否認，UPS 的特殊結構和工作原理也使得它成為數據中心火災發生的一個重要因素之一。這些重大的災難性事故為我們再次敲響了警鐘，高可靠性、高安全性是 UPS 設備本身存在的一個最為基本的要素，是不能被忽視的。
從 UPS 工作原理看，UPS 在引起火災及斷電事件中，多數原因是由于 UPS 自身設計標準、絕緣距離、關鍵器件的可靠性、散熱系統、UPS 電氣結構及 UPS 廠家技術設計能力等引起。
我們以 Eaton UPS 設計為例，從以上幾個方面一一細述如何實現 UPS 的高可靠性和高安全性。
1、設計標準和原則
Eaton 作為全球化 UPS 設計制造公司，UPS 設計需要滿足中美歐等全球市場對于安全和可靠性的要求，Eaton 9395 和 93P 等系列 UPS 在全球市場同步銷售，需要同時滿足 400V 系統和 480V 系統安全和可靠性設計要求，所以在絕緣間距和線纜選擇上是以最嚴苛的標準來設計。
2、高可靠性元器件使用
UPS 內部產生積熱在所難免，長期運行下，對內部器件產生影響也較為常見，所以 UPS 內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的關鍵性器件的選擇，需要從設計、材料和廠家資質等方面嚴格篩選。
Eaton 100kW 以上機型均采用國際廠商的 IGBT 模塊設計，相比分立元件有以下優點：
抗沖擊能力強
不存在內部單管并聯均流問題
溫度均勻，散熱好
關于對溫度特別敏感，與 UPS 安全性、可靠性設計息息相關的濾波電容器件，Eaton UPS 全部導入油浸式電容，替代薄膜電容，杜絕因為材料缺陷而引起的電容冒煙、起火等嚴重事件的發生。
油浸式電容相比薄膜電容有如下優點:
具有高電壓、高電流、高頻率
高可靠性，IEC61071/UL810 認證，通過嚴酷雙 85C 2000 小時測試 （85℃/85%RH）
內置安全分斷設計，在電容容值異常時自動斷開、失效安全，沒有冒煙或起火風險
長壽命，額定負載 10 年以上
3、高可靠性油浸式電容及其防護裝置和預防性告警
高可靠性器件的選擇，保證了 UPS 能夠在正常情況下的穩定運行，但現場存在各種難以預見的極端條件，Eaton UPS 增加了電容的防護裝置和預防性失效預警電容偵測，進一步提升關鍵部件的壽命，降低 UPS 故障發生的可能性，保證對負載設備的可靠保護。
4、智能風冷調速系統 長壽命設計
UPS 內部產生的熱量長時間積累，會對內部元器件產生不可逆的影響。
智能風冷調速系統可以快速排出 UPS 內部產生熱量、減少積熱，從而降低對熱敏感元器件的影響，進一步提升 UPS 系統的可靠性和壽命。
關鍵元器件電容更換周期 10 年@ 40C
優化風道設計
電解電容位于進風口, 低溫度環境和長壽命。只有散熱器和電感通過熱風，其余器件（電容和溫度敏感器件）處于低溫風道。
Eaton 模塊化 UPS 系列智能風冷調速系統
Eaton 可擴展模塊化系列 UPS 智能風冷調速系統
前進風、上出風
避免將機房地板下的灰塵抽入 UPS 機內
尤其在工業環境中，可有效避免灰塵沿冷卻通道進入 UPS 內部的電路板、造成短路
獨特的系統設計，熱量較大的功率模塊在頂部，功率模塊的熱量不會影響內部其它器件和線纜，避免功率模塊故障引起更多損壞
5、冗余設計
高可靠器件的選擇，智能風冷調速系統等從器件和結構方面保證了 UPS 的安全可靠性。但作為系統散熱的核心部件，風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 運行產生損耗，損耗所產生的熱量需要風扇持續快速的強制排出。
Eaton 可擴展模塊化系列 UPS、功率模塊、電源板及其取電方式均采用冗余設計，內部模塊化架構支持電源模塊 N+X 冗余，減少斷電風險；
冷卻風扇及風扇電源的冗余設計
風扇是 UPS 的關鍵易損部件，風扇的損壞會導致 UPS 內部工作溫度飆升至保護性宕機，嚴重情況下會引起明火
冗余、在線可更換、潛在故障報警等功能可以有效降低或避免此類故障的發生
6、故障緊急轉旁路設計
以上的設計及選型，很大程度上保證了 UPS 的安全性和可靠性，而 UPS 為數據中心提供可靠穩定的供電保障。當 UPS 產生故障時，UPS 供電需要緊急轉至旁路，為系統提供最后一道保護屏障，保證系統持續穩定運行，不至于因 UPS 設備硬件故障而造成用戶系統宕機、重要數據丟失等無法挽回的重大損失。
所以 UPS 故障緊急轉旁路的設計及表現同樣極為重要。
其他 UPS：故障緊急轉旁路時間 12.4ms
以下對比了 Eaton UPS 和某大功率塔式 UPS 緊急轉旁路轉換時間：
Eaton UPS：故障緊急轉旁路時間 2ms
7、損耗密度
電力電子技術的發展趨勢是高功率密度，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的，所以 UPS 的設計和選型中，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，我們首先提出一個熱損耗密度的概念。
為了直觀地表征 UPS 損耗對 UPS 散熱能力的影響，Eaton 提出了損耗密度的概念，即單位體積內所產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的能量，而損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 選型時提供另一個角度，同時這也是很多 UPS 起火的問題所在——盲目的高功率密度產生高損耗密度，高損耗密度導致積熱嚴重，使得在某些特殊情況下會導致 UPS 損壞、掉載，甚至起火；在同樣都是風冷散熱的條件下，損耗密度越小，損耗產生的積熱引起的安全性和可靠性的隱患越小。
Eaton Power Xpert 9395 系列可擴展模塊化系列 UPS，積累了伊頓 50 年 UPS 開發設計和先進制造經驗，當前全球裝機容量超過 10GVA，其安全性和可靠性在以下多個行業領域中得到了廣泛應用和驗證:
大型基礎設施項目
各種大中型工業領域
自動控制領域
大型數據中心
金融及銀行業
醫療保健行業
電信通訊行業
伊頓產品采用全球化的質量管理體系，嚴格管理設計、材料、組裝等關鍵環節和工藝，具備高穩定性，高可靠性的供電系統。
同時，伊頓具備優秀的 UPS 運維服務能力，能最大化減少故障發生，縮短故障處理及設備更換的時長，降低對數據和數據業務的影響，并能有效控制機房的運維成本。
目前，在國家政策和巨大需求的推動下，我國數據中心掀起了新一輪的建設高潮。數據中心投資連續多年保持高速增長，規模逐漸擴大。在數據中心增長過程中，安全問題、能耗問題逐步凸顯。數據中心供電系統的穩定性，直接影響數據中心 IT 設備的穩定運行，決定著數據中心的安全和服務能力。UPS 作為數據中心供電系統的核心，發揮著關鍵作用。
從功率段結構來看，近年來中國 UPS 市場功率段進一步向大功率遷移，100kVA 以上的產品占比進一步擴大，200kVA 以上的產品繼續保持迅猛的增長勢頭。在保證安全性和可靠性的前提下，大功率 UPS 設計的復雜度和難度大大提升。
數據中心設備眾多、功率大、耗電量大；機房線纜多、布線復雜，電氣火災串火快、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生，提高對 UPS 的安全性、可靠性等方面的認識就顯得極為重要，對機房設施安全的重要性需要給予足夠的重視。
特別是當前 UPS 市場上大功率的 UPS 品牌和型號眾多，功能特點不盡相同，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、性能參數的 UPS，可靠性和安全性的設計一定是需要首先考慮的因素，不能妥協。
伊頓 UPS 堅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計，杜絕 UPS 因自身安全性和可靠性隱患對數據中心等行業客戶的業務穩定運行造成影響，助力中國 UPS 行業成長，助力中國新基建蓬勃發展。伊頓UPS電源山東省代理商，山東億達，4006866839.
山東億達公眾號
山東科普公眾號
