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在規(guī)模較大的數(shù)據(jù)中心機房，數(shù)臺甚至十幾臺柴油發(fā)電機并列運行的情況越來越多。在市電中斷時，柴油發(fā)電機除在最快的時間內(nèi)能自起動外，還應(yīng)該最大限度的滿足應(yīng)急負荷的起動及供電容量要求，若容量選擇小，電動機起動時電壓降過大，容量選得過大，則運行經(jīng)濟效益差。文中探討了該如何選擇單臺柴油發(fā)電機的容量，選用幾臺柴油發(fā)電機并列才能既滿足系統(tǒng)的應(yīng)急要求，又不造成容量的浪費的問題。
柴油發(fā)電機是內(nèi)燃發(fā)電機的一種，它以柴油為一次能源，柴油機為原動機，它有如下幾個特點：
① 燃料價格便宜，容易保存；
② 構(gòu)造簡單，輔助設(shè)備少；
③ 起動迅速，帶負荷和停機的動作時間短；
④ 操作維護簡單、方便。
正是因為上述特點，柴油發(fā)電機在數(shù)據(jù)中心的使用范圍也越來越廣泛。隨著數(shù)據(jù)中心機房規(guī)模的逐步擴大，高級別配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心機房也在成比例的增加，由于A級機房要求供電系統(tǒng)不能中斷，所以，在規(guī)模較大的數(shù)據(jù)中心機房，數(shù)臺甚至十幾臺柴油發(fā)電機并列運行的情況越來越多。在市電中斷時，除在最快的時間內(nèi)能自起動外，還應(yīng)該最大限度的滿足應(yīng)急負荷的起動及供電容量的要求，若容量選擇小，電動機起動時電壓降過大。容量選得過大，則運行經(jīng)濟效益差。那么，該如何選擇單臺柴油發(fā)電機的容量呢？選用幾臺柴油發(fā)電機并列才能既滿足系統(tǒng)的應(yīng)急要求，又不造成容量的浪費呢？
1 柴油發(fā)電機的功率
（1） 持續(xù)功率（COP）（恒定負荷持續(xù)運行）
COP為在商定的運行條件下并按照制造商的規(guī)定進行維護保養(yǎng)，機組以恒定負載持續(xù)運行，且每年運行時間不受限制的最大功率。
（2） 基本功率（PRP）（變負荷持續(xù)運行）
PRP為在商定的運行條件下并按照制造商的規(guī)定進行維護保養(yǎng)，機組以可變負載持續(xù)運行，且每年運行時間不受限制的最大功率。
（3） 限時運行功率（LTP）
LTP為在商定的運行條件下并按照制造商的規(guī)定進行維護保養(yǎng)，機組每年運行時間可達500h的最大功率。
（4） 應(yīng)急備用功率（ESP）
（變負荷限時運行）ESP為在商定的運行條件下并按照制造商的規(guī)定進行維護保養(yǎng)，在市電中斷或在試驗條件下，機組以可變負載運行且每年運行時間可達200h的最大功率。
數(shù)據(jù)中心機房的應(yīng)急柴油發(fā)電機性能等級不應(yīng)低于G3級；A級數(shù)據(jù)中心發(fā)電機組應(yīng)按照基本功率（PRP）選擇；B級數(shù)據(jù)中心發(fā)電機組的輸出功率可按照限時運行功率（LTP）來選擇。
2 選擇柴油發(fā)電機的必要條件
選擇柴油發(fā)電機的必要條件如下：
（1） 安裝現(xiàn)場的環(huán)境溫度、濕度和海拔高度
當使用環(huán)境的溫濕度和海拔高度超過發(fā)電機的額定值時，發(fā)電機需要降容使用；
（2） 柴油發(fā)電機供電負荷總?cè)萘?/p>
需要所有柴油發(fā)電機供電負荷的容量數(shù)據(jù)，包括裝機容量、負荷系數(shù)、功率因數(shù)等。電動機負荷還要給出臺數(shù)、效率、起動電流倍數(shù)等參數(shù)；
（3） 起動順序
①按照負荷的重要性分出起動的先后順序；
②按照負荷大小及起動電流大小，同樣重要的電動機容量大、起動電流大的優(yōu)先。
③系統(tǒng)允許的電壓降，常用電氣設(shè)備端子的電壓偏差允許值。
電動機起動時，其端子電壓應(yīng)能保證被拖動機械要求的起動轉(zhuǎn)矩，且在起動時，配電母線上的電壓應(yīng)符合下列要求：
電動機不頻繁起動時，不宜低于標稱電壓的85%（數(shù)據(jù)中心機房在柴油發(fā)電機供電時，電動機屬于不頻繁起動的情況）；
配電母線上未接照明或其他對電壓下降敏感的負荷時，不應(yīng)低于標稱電壓的80%；
配電母線上只有電動機時，可按照保證電動機起動轉(zhuǎn)矩的條件決定；對于低壓電動機，還應(yīng)保證接觸器線圈電壓不低于釋放電壓（從產(chǎn)品樣本中可以查到，查不到樣本時，可按照70%考慮）。
3 柴油發(fā)電機的容量選擇和計算
（1） 計算全部應(yīng)急負荷的容量式中
SG1——按所供全部應(yīng)急負荷計算的發(fā)電機容量，kVA；PSZ——事故照明負荷，kW；ηSZ——事故照明負荷的效率；tgφSZ——事故照明負荷功率因數(shù)角的正切值；
PM——電動機的額定容量，kW；ηM——電動機的額定效率，通?？梢匀?.8～0.9，或由產(chǎn)品樣本中查得；tgφM——電動機功率因數(shù)角的正切值；K——需要系數(shù)，在數(shù)據(jù)中心機房應(yīng)急情況下取1.
（2） 考慮發(fā)電機過負荷能力的計算式中
SG2——按滿足需要起動的大容量電動機起動時計算的發(fā)電機容量，kVA；
P0——PMmax投運前已投入運行的負荷容量，kVA；
cosφ0——P0負荷的功率因數(shù)；
sinφ0——P0負荷的功率因素角的正弦值；
PMmax——投入的最大容量電動機的額定容量，kW；
cosφMmax——最大容量電動機的起動功率因數(shù)；
sinφMmax——最大容量電動機的起動功率因數(shù)角的正弦值；
KG——發(fā)電機的過負荷倍數(shù)，一般可取1.5；
β'——相當于PMmax電動機起動時的kVA值與電動機額定容量kW值之比；
β'=β/ηmn×cosφmn
上式中，β——電動機的起動電流倍數(shù)；
ηmn——最大容量電動機的效率；
cosφmn——最大容量電動機的功率因數(shù)；
Kq——起動電流倍數(shù)，詳見表2。
（3）按起動時允許電壓降計算
式中，SG3——滿足大容量電動機起動時允許電壓降計算的發(fā)電機容量，kVA；
Xd——發(fā)電機的電抗，為發(fā)電機暫態(tài)電抗X'd和次暫態(tài)電抗X''d的算術(shù)平均值，即Xd=（X'd+X''d）/2，當查不到產(chǎn)品樣本時，Xd一般可取0.15～0.3；
ΔU——起動時母線允許的電壓降，一般可取0.25～0.3V；
按照前面三種要求算出柴油發(fā)電機容量后，如果SG2、SG3比SG1大的較多，則說明電動機的起動方式需要進行適當?shù)母淖?。在選擇柴油發(fā)電機容量的時候，需要分析是電動機降壓起動選擇小容量發(fā)電機組，還是電動機直接起動選擇較大容量發(fā)電機組，應(yīng)該根據(jù)綜合技術(shù)經(jīng)濟比較來確定。
4 數(shù)據(jù)中心機房柴油發(fā)電機選擇實例
某數(shù)據(jù)中心機房負荷見表3。
其中動力負荷當中，制冷主機功率為340.2kW（容量最大電動機），水泵為45kW，均為三用一備，柴油發(fā)電機的單臺容量及臺數(shù)選擇計算如下：
（1） 總的應(yīng)急負荷計算
從上述計算當中可以發(fā)現(xiàn)，此處的柴油發(fā)電機總?cè)萘恳呀?jīng)超過了2500kW，所以其電壓等級應(yīng)為10.5kV.從負荷計算表中不難發(fā)現(xiàn)，2層與3、4層機房的機柜用電量接近，所以可以把動力負荷與機房UPS負荷分為兩個容量接近的部分，然后計算單臺柴油發(fā)電機的容量。
（2 ）按照發(fā)電機過負荷能力選擇的計算
起動時柴油發(fā)電機1所帶負荷：2層機房負荷+2層動力負荷+兩臺冷水機組+兩臺水泵=1669.64kW，起動時柴油發(fā)電機2所帶負荷：3、4層機房負荷+3、4層動力負荷+一臺冷水機組+一臺水泵+插座=1540.27kW。
可以看出，柴油發(fā)電機1所帶負荷大容量電動機臺數(shù)多，所以，可以根據(jù)柴油發(fā)電機1的計算結(jié)果確定單臺柴油發(fā)電機的容量，計算結(jié)果如下：
從上述計算可以看出，在冷凍機采用軟起動方式，起動系數(shù)為3時，單臺柴油發(fā)電機的容量可以選擇2000kW。
（3）按照母線允許的電壓降計算
綜上所述，本例當中的柴油發(fā)電機采用10.5kV，2000kW柴油發(fā)電機并機方式或者采用單母線分段接線方式。
5 結(jié)束語
數(shù)據(jù)中心機房柴油發(fā)電機系統(tǒng)多使用柴油發(fā)電機并機運行的方式，所以在計算柴油發(fā)電機容量的時候，需要先對由柴油發(fā)電機所帶負荷進行合理的分組，根據(jù)分組容量計算單臺容量，再確定臺數(shù)，經(jīng)多方面比較后確定一個既保證系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，又保證良好經(jīng)濟效益的方案。