數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)應(yīng)用方案

"市電供電"市電供電+柴油發(fā)電機(jī)組備

為確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)交換中心、金融結(jié)算中心、重要

系統(tǒng)調(diào)度中心等關(guān)鍵部門(mén)的設(shè)備能得到不間斷的電源供電，

這些機(jī)樓的供電系統(tǒng)通常采用

用"所組成的電源供電系統(tǒng)。

1.1柴油發(fā)電機(jī)組原理，組成及分類

柴油發(fā)電機(jī)組，主要由柴油內(nèi)燃機(jī)組、同步發(fā)電機(jī)、油箱、

控制系統(tǒng)四個(gè)部分組成，利用柴油為燃料，柴油內(nèi)燃機(jī)組控

制柴油在汽缸內(nèi)有序燃燒，產(chǎn)生高溫、高壓的燃?xì)猓?dāng)燃?xì)?/p>

膨脹時(shí)推動(dòng)活塞使曲軸旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生機(jī)械能，通過(guò)傳動(dòng)裝置帶

動(dòng)同步交流發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能輸出，給各用

電負(fù)載提供電源。

柴油發(fā)電機(jī)組一般有如下構(gòu)成的組件：

－柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

－三相交流無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)

－控制屏

－散熱水箱

（簡(jiǎn)稱電噴或ECU）；按機(jī)組使用（簡(jiǎn)稱電噴或ECU）；按機(jī)組使用

柴油發(fā)電機(jī)組有多種分類方法，按柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速可分為高速

機(jī)組（3000rpm）、中速機(jī)組（1500rpm）和低速機(jī)組（1000rpm

以下）；按柴油機(jī)的冷卻方式可分為水冷和風(fēng)冷機(jī)組；按柴

油機(jī)柴油調(diào)速方式可分為機(jī)械調(diào)速、電子調(diào)速、液壓調(diào)速和

電子噴油管理控制調(diào)速系統(tǒng)

的連續(xù)性可分為長(zhǎng)用機(jī)組和備用機(jī)組；柴油發(fā)電機(jī)組通常采

用三相交流同步無(wú)刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，按發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式可分

為自勵(lì)式和他勵(lì)式。本節(jié)重點(diǎn)介紹按照應(yīng)用場(chǎng)地，冷卻方式

和控制方式的分類方式。

1.2數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機(jī)組容量選擇

1.柴油發(fā)電機(jī)組功率功率

選型時(shí)機(jī)組選型的核心內(nèi)容，其原則是在最少投資的前提

2的規(guī)定如下：24小時(shí)運(yùn)行周期內(nèi)運(yùn)行的平均Ppp2的規(guī)定如下：24小時(shí)運(yùn)行周期內(nèi)運(yùn)行的平均Ppp較規(guī)定值高COP.3）限時(shí)運(yùn)行功率（LTP）：500小時(shí)的最大功率。按100%限時(shí)運(yùn)500小時(shí)。

此首先應(yīng)該明確各種功率的定義，分析機(jī)組的工況性質(zhì)，確

定功率條件。然后根據(jù)機(jī)組的現(xiàn)場(chǎng)條件和負(fù)載的特性，計(jì)算

并修正所需要的機(jī)組輸出功率。

ISO8528-1：2005中對(duì)功率定額種類

1）持續(xù)功率（COP）：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)，發(fā)電機(jī)組以恒定負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行，且每年

運(yùn)行時(shí)數(shù)不受限制的最大功率。

2）基本功率（PRP）：在商定的運(yùn)行條件下并按制造商的規(guī)

定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，發(fā)電機(jī)組以可變負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行，且每年運(yùn)

行時(shí)數(shù)不受限制的最大功率。

功率輸出（Ppp）應(yīng)不超過(guò)PRP的70%，除非與RIC發(fā)動(dòng)機(jī)制

造商另有商定。在要求允許的平均功率輸出

的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)使用持續(xù)功率

在商定的運(yùn)行條件下并按制造商的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，發(fā)電

機(jī)組每年運(yùn)行時(shí)間可達(dá)

行功率每年運(yùn)行的最長(zhǎng)時(shí)間為

ESP）：在商定的運(yùn)行條件下并按制造商200小時(shí)的最大89.9kPaESP）：在商定的運(yùn)行條件下并按制造商200小時(shí)的最大89.9kPa（或海拔高度1000m）300h，每年最I(lǐng)SO標(biāo)準(zhǔn)中的

的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，在市電一旦中斷或在實(shí)驗(yàn)條件下，發(fā)

電機(jī)組以可變負(fù)荷運(yùn)行且每年運(yùn)行時(shí)間可達(dá)

功率。24小時(shí)運(yùn)行周期內(nèi)允許的平均功率輸出應(yīng)該不超過(guò)

70%ESP，除非與制造商另有商定。

該標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)也對(duì)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)條件做出規(guī)定：現(xiàn)場(chǎng)條

件由用戶確定，在現(xiàn)場(chǎng)條件未知且未另作規(guī)定的情況下，應(yīng)

采取下列額定現(xiàn)場(chǎng)條件：

——絕對(duì)大氣壓力：

——環(huán)境溫度：40℃

——相對(duì)濕度：60%通常，柴油發(fā)電機(jī)組銘牌標(biāo)稱的輸出功

率分為備用功率（StandbyPower），常用功率（PrimePower）

和連續(xù)功率（ConsecutionPower）。

1）備用功率（StandbyPower）定義為發(fā)電機(jī)組在規(guī)定的維

修周期之間和規(guī)定的環(huán)境條件下能夠連續(xù)運(yùn)行

多500h工作小時(shí)的最大功率。等同于國(guó)標(biāo)和

限時(shí)運(yùn)行功率（LTP）。一般適用于通信﹑樓宇等負(fù)載變化較

ISO標(biāo)準(zhǔn)中ISOCOP）。一般適用于作為電站或與市電并N+1或ISO標(biāo)準(zhǔn)中ISOCOP）。一般適用于作為電站或與市電并N+1或者2N的原則來(lái)配置機(jī)組的數(shù)量。

2）常用功率（PrimePower）定義為在規(guī)定的維修周期之間

和規(guī)定的環(huán)境條件下，每年可能運(yùn)行的時(shí)數(shù)不受限制的某一

可變功率序列內(nèi)存在的最大功率，等同于國(guó)標(biāo)和

的基本功率（PRP）。一般適用于廠礦﹑軍隊(duì)等負(fù)荷變化較小

的經(jīng)常運(yùn)行工況。

3）連續(xù)功率（ConsecutionPower）定義為在規(guī)定的維修周

期之間和規(guī)定的環(huán)境條件下，每年可能運(yùn)行的時(shí)間不受限制

的某一恒定功率序列內(nèi)存在的最大功率。等同于國(guó)標(biāo)和

標(biāo)準(zhǔn)中的持續(xù)功率（

網(wǎng)使用等負(fù)載變化績(jī)效的連續(xù)運(yùn)行工況。

對(duì)于柴油機(jī)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用，在確定機(jī)組功率定額時(shí)目前

普遍按照常用功率來(lái)選擇。

2.機(jī)組數(shù)量

由于數(shù)據(jù)中心的重要性，各種工況下的供電設(shè)備應(yīng)該考慮電

氣冗余。發(fā)電機(jī)組的配置也不例外。具體的做法是在配置柴

油機(jī)系統(tǒng)時(shí)，按照

0.4KV的低0.4KV發(fā)電機(jī)0.4KV的低0.4KV發(fā)電機(jī)3200KW，如果場(chǎng)地確實(shí)需要更大容量的柴油10kV的中壓發(fā)電機(jī)組。N+1臺(tái)柴油機(jī)始終同時(shí)在線

壓配電柜沒(méi)有6300A以上的應(yīng)用，并聯(lián)運(yùn)行的

總?cè)萘坎灰^(guò)

發(fā)電機(jī)組，建議采用

通常并聯(lián)的邏輯控制有三種：

第一種是接到斷電信號(hào)以后，所有的機(jī)組都同時(shí)啟動(dòng)，同時(shí)

運(yùn)行。即無(wú)論負(fù)載多少，并聯(lián)的

運(yùn)行；

第二種是機(jī)組同時(shí)啟動(dòng)，然后根據(jù)負(fù)載的大小投入或者切除

機(jī)組；

第三種是接到斷電信號(hào)后，只啟動(dòng)一臺(tái)機(jī)組，然后根據(jù)負(fù)載

大小，由系統(tǒng)決定是否需要啟動(dòng)其他機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行。

對(duì)于數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)，一般建議第一種邏輯控制，即全部機(jī)組

始終在線運(yùn)行，好處是可以避免負(fù)載較快速的波動(dòng)時(shí)頻繁的

投入/切出機(jī)組，同時(shí)多臺(tái)同時(shí)運(yùn)行內(nèi)阻減小可以弱化諧波

的影響，有利于機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。第二種方式通常適用于負(fù)

載的變化緩慢，這樣燃油經(jīng)濟(jì)性較好。第三種控制邏輯負(fù)載

UPS、空調(diào)、消防負(fù)荷

依次投入，適用與初始負(fù)載不大、且負(fù)載增長(zhǎng)模式固定的場(chǎng)UPS、空調(diào)、消防負(fù)荷

所。

3.機(jī)組負(fù)荷計(jì)算

在數(shù)據(jù)中心內(nèi)，柴油發(fā)電機(jī)組主要為

和其他重要負(fù)載提供后備電源的保障。一般有如下方式進(jìn)行

負(fù)荷計(jì)算：1）按照設(shè)備容量計(jì)算發(fā)電機(jī)容量：

3%-4%來(lái)進(jìn)

4.功率現(xiàn)場(chǎng)條件修正3%-4%來(lái)進(jìn)

在非額定現(xiàn)場(chǎng)條件和特殊負(fù)載的情況下，機(jī)組的額定功率需

要修正。

1）環(huán)境溫度的功率修正

當(dāng)環(huán)境溫度過(guò)高時(shí)，空氣密度降低，柴油機(jī)燃燒時(shí)的氧氣量

減少，燃燒效率降低，因而會(huì)降低柴油機(jī)的機(jī)械輸出功率；

同時(shí)發(fā)電機(jī)工作時(shí)需要冷空氣對(duì)繞組進(jìn)行冷卻，溫度過(guò)高會(huì)

降低發(fā)電機(jī)的冷卻效果，從而影響發(fā)電機(jī)的輸出功率。各品

牌柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)的輸出功率受環(huán)境影響的修正參數(shù)各不

相同，實(shí)踐中建議以各廠家的修正參數(shù)為準(zhǔn)。通常可按照環(huán)

境溫度超過(guò)40°C時(shí)每升高5°C，輸出功率下降

行功率損失的計(jì)算。

2）海拔高度的功率修正

4%-5%來(lái)進(jìn)行功率損失Pme）達(dá)到1.5MPa4%-5%來(lái)進(jìn)行功率損失Pme）達(dá)到1.5MPa

的輸出功率。不同品牌的柴油發(fā)電機(jī)組要按照廠家的功率修

正曲線來(lái)計(jì)算降額后的實(shí)際功率。通常可按照海拔高度超過(guò)

1000米后每升高500米輸出功率下降

的計(jì)算。值得一提的是采用電子噴油的柴油機(jī)在高海拔和高

溫度的區(qū)域有更低的功率降額。

3）加負(fù)載的功率因素修正

對(duì)于自然進(jìn)氣的機(jī)組而言，其最大允許的一次加載量等于其

使用功率。

采用渦輪增壓技術(shù)后，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率有了明顯的提高，但突

加負(fù)載的能力卻有所下降。當(dāng)增壓比越高時(shí)，突加負(fù)載的能

力