在規(guī)模較大的數(shù)據(jù)中心機(jī)房，數(shù)臺(tái)甚至十幾臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的情況越來越多。在市電中斷時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)除在最快的時(shí)間內(nèi)能自起動(dòng)外，還應(yīng)該最大限度的滿足應(yīng)急負(fù)荷的起動(dòng)及供電容量要求，若容量選擇小，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)電壓降過大，容量選得過大，則運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益差。文中探討了該如何選擇單臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)的容量，選用幾臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)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(fèi)的問題。

柴油發(fā)電機(jī)是內(nèi)燃發(fā)電機(jī)的一種，它以柴油為一次能源，柴油機(jī)為原動(dòng)機(jī)，它有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

① 燃料價(jià)格便宜，容易保存；

② 構(gòu)造簡單，輔助設(shè)備少；

③ 起動(dòng)迅速，帶負(fù)荷和停機(jī)的動(dòng)作時(shí)間短；

④ 操作維護(hù)簡單、方便。

正是因?yàn)樯鲜鎏攸c(diǎn)，柴油發(fā)電機(jī)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(jī)房規(guī)模的逐步擴(kuò)大，高級(jí)別配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心機(jī)房也在成比例的增加，由于A級(jí)機(jī)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(jī)房，數(shù)臺(tái)甚至十幾臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的情況越來越多。在市電中斷時(shí)，除在最快的時(shí)間內(nèi)能自起動(dòng)外，還應(yīng)該最大限度的滿足應(yīng)急負(fù)荷的起動(dòng)及供電容量的要求，若容量選擇小，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)電壓降過大。容量選得過大，則運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益差。那么，該如何選擇單臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)的容量呢？選用幾臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)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(fèi)呢？

1 柴油發(fā)電機(jī)的功率

（1） 持續(xù)功率（COP）（恒定負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行）

COP為在商定的運(yùn)行條件下并按照制造商的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，機(jī)組以恒定負(fù)載持續(xù)運(yùn)行，且每年運(yùn)行時(shí)間不受限制的最大功率。

（2） 基本功率（PRP）（變負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行）

PRP為在商定的運(yùn)行條件下并按照制造商的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，機(jī)組以可變負(fù)載持續(xù)運(yùn)行，且每年運(yùn)行時(shí)間不受限制的最大功率。

（3） 限時(shí)運(yùn)行功率（LTP）

LTP為在商定的運(yùn)行條件下并按照制造商的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，機(jī)組每年運(yùn)行時(shí)間可達(dá)500h的最大功率。

（4） 應(yīng)急備用功率（ESP）

（變負(fù)荷限時(shí)運(yùn)行）ESP為在商定的運(yùn)行條件下并按照制造商的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，在市電中斷或在試驗(yàn)條件下，機(jī)組以可變負(fù)載運(yùn)行且每年運(yùn)行時(shí)間可達(dá)200h的最大功率。

數(shù)據(jù)中心機(jī)房的應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)性能等級(jí)不應(yīng)低于G3級(jí)；A級(jí)數(shù)據(jù)中心發(fā)電機(jī)組應(yīng)按照基本功率（PRP）選擇；B級(jí)數(shù)據(jù)中心發(fā)電機(jī)組的輸出功率可按照限時(shí)運(yùn)行功率（LTP）來選擇。

2 選擇柴油發(fā)電機(jī)的必要條件

選擇柴油發(fā)電機(jī)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(dāng)使用環(huán)境的溫濕度和海拔高度超過發(fā)電機(jī)的額定值時(shí)，發(fā)電機(jī)需要降容使用；

（2） 柴油發(fā)電機(jī)供電負(fù)荷總?cè)萘?/p>

需要所有柴油發(fā)電機(jī)供電負(fù)荷的容量數(shù)據(jù)，包括裝機(jī)容量、負(fù)荷系數(shù)、功率因數(shù)等。電動(dòng)機(jī)負(fù)荷還要給出臺(tái)數(shù)、效率、起動(dòng)電流倍數(shù)等參數(shù)；

（3） 起動(dòng)順序

①按照負(fù)荷的重要性分出起動(dòng)的先后順序；

②按照負(fù)荷大小及起動(dòng)電流大小，同樣重要的電動(dòng)機(jī)容量大、起動(dòng)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(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，其端子電壓應(yīng)能保證被拖動(dòng)機(jī)械要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，且在起動(dòng)時(shí)，配電母線上的電壓應(yīng)符合下列要求：

電動(dòng)機(jī)不頻繁起動(dòng)時(shí)，不宜低于標(biāo)稱電壓的85%（數(shù)據(jù)中心機(jī)房在柴油發(fā)電機(jī)供電時(shí)，電動(dòng)機(jī)屬于不頻繁起動(dòng)的情況）；

配電母線上未接照明或其他對(duì)電壓下降敏感的負(fù)荷時(shí)，不應(yīng)低于標(biāo)稱電壓的80%；

配電母線上只有電動(dòng)機(jī)時(shí)，可按照保證電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的條件決定；對(duì)于低壓電動(dòng)機(jī)，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(shí)，可按照70%考慮）。

3 柴油發(fā)電機(jī)的容量選擇和計(jì)算

（1） 計(jì)算全部應(yīng)急負(fù)荷的容量式中

SG1——按所供全部應(yīng)急負(fù)荷計(jì)算的發(fā)電機(jī)容量，kVA；PSZ——事故照明負(fù)荷，kW；ηSZ——事故照明負(fù)荷的效率；tgφSZ——事故照明負(fù)荷功率因數(shù)角的正切值；

PM——電動(dòng)機(jī)的額定容量，kW；ηM——電動(dòng)機(jī)的額定效率，通?？梢匀?.8～0.9，或由產(chǎn)品樣本中查得；tgφM——電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)角的正切值；K——需要系數(shù)，在數(shù)據(jù)中心機(jī)房應(yīng)急情況下取1.

（2） 考慮發(fā)電機(jī)過負(fù)荷能力的計(jì)算式中

SG2——按滿足需要起動(dòng)的大容量電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)計(jì)算的發(fā)電機(jī)容量，kVA；

P0——PMmax投運(yùn)前已投入運(yùn)行的負(fù)荷容量，kVA；

cosφ0——P0負(fù)荷的功率因數(shù)；

sinφ0——P0負(fù)荷的功率因素角的正弦值；

PMmax——投入的最大容量電動(dòng)機(jī)的額定容量，kW；

cosφMmax——最大容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)功率因數(shù)；

sinφMmax——最大容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)功率因數(shù)角的正弦值；

KG——發(fā)電機(jī)的過負(fù)荷倍數(shù)，一般可取1.5；

β'——相當(dāng)于PMmax電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的kVA值與電動(dòng)機(jī)額定容量kW值之比；

β'=β/ηmn×cosφmn

上式中，β——電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流倍數(shù)；

ηmn——最大容量電動(dòng)機(jī)的效率；

cosφmn——最大容量電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)；

Kq——起動(dòng)電流倍數(shù)，詳見表2。

（3）按起動(dòng)時(shí)允許電壓降計(jì)算

式中，SG3——滿足大容量電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)允許電壓降計(jì)算的發(fā)電機(jī)容量，kVA；

Xd——發(fā)電機(jī)的電抗，為發(fā)電機(jī)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(dāng)查不到產(chǎn)品樣本時(shí)，Xd一般可取0.15～0.3；

ΔU——起動(dòng)時(shí)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(jī)容量后，如果SG2、SG3比SG1大的較多，則說明電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?。在選擇柴油發(fā)電機(jī)容量的時(shí)候，需要分析是電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)選擇小容量發(fā)電機(jī)組，還是電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)選擇較大容量發(fā)電機(jī)組，應(yīng)該根據(jù)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來確定。

4 數(shù)據(jù)中心機(jī)房柴油發(fā)電機(jī)選擇實(shí)例

某數(shù)據(jù)中心機(jī)房負(fù)荷見表3。

其中動(dòng)力負(fù)荷當(dāng)中，制冷主機(jī)功率為340.2kW（容量最大電動(dòng)機(jī)），水泵為45kW，均為三用一備，柴油發(fā)電機(jī)的單臺(tái)容量及臺(tái)數(shù)選擇計(jì)算如下：

（1） 總的應(yīng)急負(fù)荷計(jì)算

從上述計(jì)算當(dāng)中可以發(fā)現(xiàn)，此處的柴油發(fā)電機(jī)總?cè)萘恳呀?jīng)超過了2500kW，所以其電壓等級(jí)應(yīng)為10.5kV.從負(fù)荷計(jì)算表中不難發(fā)現(xiàn)，2層與3、4層機(jī)房的機(jī)柜用電量接近，所以可以把動(dòng)力負(fù)荷與機(jī)房UPS負(fù)荷分為兩個(gè)容量接近的部分，然后計(jì)算單臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)的容量。

（2 ）按照發(fā)電機(jī)過負(fù)荷能力選擇的計(jì)算

起動(dòng)時(shí)柴油發(fā)電機(jī)1所帶負(fù)荷：2層機(jī)房負(fù)荷+2層動(dòng)力負(fù)荷+兩臺(tái)冷水機(jī)組+兩臺(tái)水泵=1669.64kW，起動(dòng)時(shí)柴油發(fā)電機(jī)2所帶負(fù)荷：3、4層機(jī)房負(fù)荷+3、4層動(dòng)力負(fù)荷+一臺(tái)冷水機(jī)組+一臺(tái)水泵+插座=1540.27kW。

可以看出，柴油發(fā)電機(jī)1所帶負(fù)荷大容量電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)多，所以，可以根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)1的計(jì)算結(jié)果確定單臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)的容量，計(jì)算結(jié)果如下：

從上述計(jì)算可以看出，在冷凍機(jī)采用軟起動(dòng)方式，起動(dòng)系數(shù)為3時(shí)，單臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)的容量可以選擇2000kW。

（3）按照母線允許的電壓降計(jì)算

綜上所述，本例當(dāng)中的柴油發(fā)電機(jī)采用10.5kV，2000kW柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)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(jī)房柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)多使用柴油發(fā)電機(jī)并機(jī)運(yùn)行的方式，所以在計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)容量的時(shí)候，需要先對(duì)由柴油發(fā)電機(jī)所帶負(fù)荷進(jìn)行合理的分組，根據(jù)分組容量計(jì)算單臺(tái)容量，再確定臺(tái)數(shù)，經(jīng)多方面比較后確定一個(gè)既保證系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，又保證良好經(jīng)濟(jì)效益的方案。

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• 文章標(biāo)簽： 發(fā)電機(jī)組 數(shù)據(jù)中心 柴油
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