在規(guī)模較大的數(shù)據(jù)中心機(jī)房,，數(shù)臺甚至十幾臺柴油發(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)能自起動外，還應(yīng)該最大限度的滿足應(yīng)急負(fù)荷的起動及供電容量要求,，若容量選擇小,，電動機(jī)起動時(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柴油發(fā)電機(jī)的容量，選用幾臺柴油發(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 起動迅速，帶負(fù)荷和停機(jī)的動作時(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)臺甚至十幾臺柴油發(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)能自起動外,，還應(yīng)該最大限度的滿足應(yīng)急負(fù)荷的起動及供電容量的要求，若容量選擇小,，電動機(jī)起動時(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,，該如何選擇單臺柴油發(fā)電機(jī)的容量呢？選用幾臺柴油發(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)性能等級不應(yīng)低于G3級,；A級數(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,。電動機(jī)負(fù)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(fù)荷的重要性分出起動的先后順序,；

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

電動機(jī)不頻繁起動時(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)，電動機(jī)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(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機(jī)時(shí),，可按照保證電動機(jī)起動轉(zhuǎn)矩的條件決定,；對于低壓電動機(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——電動機(jī)的額定容量，kW,；ηM——電動機(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——按滿足需要起動的大容量電動機(jī)起動時(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機(jī)的額定容量,，kW；

cosφMmax——最大容量電動機(jī)的起動功率因數(shù),；

sinφMmax——最大容量電動機(jī)的起動功率因數(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電動機(jī)起動時(shí)的kVA值與電動機(jī)額定容量kW值之比,；

β'=β/ηmn×cosφmn

上式中,，β——電動機(jī)的起動電流倍數(shù),；

ηmn——最大容量電動機(jī)的效率；

cosφmn——最大容量電動機(jī)的功率因數(shù),；

Kq——起動電流倍數(shù),，詳見表2。

（3）按起動時(shí)允許電壓降計(jì)算

式中,，SG3——滿足大容量電動機(jī)起動時(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，則說明電動機(jī)的起動方式需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?。在選擇柴油發(fā)電機(jī)容量的時(shí)候,，需要分析是電動機(jī)降壓起動選擇小容量發(fā)電機(jī)組，還是電動機(jī)直接起動選擇較大容量發(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。

其中動力負(fù)荷當(dāng)中,，制冷主機(jī)功率為340.2kW（容量最大電動機(jī)）,，水泵為45kW，均為三用一備,，柴油發(fā)電機(jī)的單臺容量及臺數(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層動力負(fù)荷+兩臺冷水機(jī)組+兩臺水泵=1669.64kW，起動時(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層動力負(fù)荷+一臺冷水機(jī)組+一臺水泵+插座=1540.27kW。

可以看出,，柴油發(fā)電機(jī)1所帶負(fù)荷大容量電動機(jī)臺數(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)采用軟起動方式，起動系數(shù)為3時(shí),，單臺柴油發(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)算單臺容量，再確定臺數(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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