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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(lái)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(mǎn)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(guò)大,，容量選得過(guò)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(mǎn)足系統(tǒng)的應(yīng)急要求，又不造成容量的浪費(fèi)的問(wèn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(lái)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(lái)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(mǎn)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(guò)大,。容量選得過(guò)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(mǎn)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(lái)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(chǎng)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(guò)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(chēng)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(chēng)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,，通常可以取0.8～0.9，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(guò)負(fù)荷能力的計(jì)算式中
SG2——按滿(mǎn)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(guò)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(jiàn)表2,。
（3）按起動(dòng)時(shí)允許電壓降計(jì)算
式中，SG3——滿(mǎn)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(shuō)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(lái)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(jiàn)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(guò)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(guò)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(yǔ)
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,。