康明斯柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)急供電的優(yōu)化方案
發(fā)布時(shí)間：2025-02-02 點(diǎn)擊：160
康明斯柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)急供電的優(yōu)化方案
近年來(lái)，受云服務(wù)商和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)業(yè)務(wù)需求驅(qū)動(dòng)，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)持續(xù)高速發(fā)展。柴油發(fā)電機(jī)組是數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)于保障系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行極為關(guān)鍵。數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)一方面需要冗余配置以提高可靠性，另一方面為滿足日益提高的能效要求需要精簡(jiǎn)配置以提升配電效率。因此，柴油發(fā)電機(jī)組的優(yōu)化方案對(duì)于提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和節(jié)能減排能力至關(guān)重要。康明斯公司在本文結(jié)合多站融合工程的特點(diǎn)，對(duì)康明斯柴油發(fā)電機(jī)組成的配電系統(tǒng)提出針對(duì)性優(yōu)化建議。
一、數(shù)據(jù)機(jī)房分級(jí)
按照gb 50174—2017標(biāo)準(zhǔn)的要求，在不同的場(chǎng)所、機(jī)構(gòu)根據(jù)其性質(zhì)、重要性以及網(wǎng)絡(luò)中斷后造成的損失和社會(huì)影響將數(shù)據(jù)中心分成三個(gè)等級(jí)，即a、b、c 級(jí)，分別為容錯(cuò)型、冗余型、基本型。具體的數(shù)據(jù)中心機(jī)房分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求見(jiàn)表1。
表1 數(shù)據(jù)中心機(jī)房分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求
分級(jí)
a級(jí)
b級(jí)
c級(jí)
系統(tǒng)性能
雙系統(tǒng)容錯(cuò)
井行維護(hù)
基本型
系統(tǒng)供電電源
應(yīng)為雙重電源
宜為雙重電漂
兩回電源
機(jī)柜供電電源
2路電源
2路電源
2路電源
變壓器冗余
2n
n+1
n
ups冗余及后各電池時(shí)間
2n，15min
n+1，7min
n，按需
柴油發(fā)電機(jī)冗余及儲(chǔ)油量
n+x，12h
當(dāng)僅有1路供電電源時(shí)配置
ups供電時(shí)間滿足要求時(shí)可不配置
a級(jí)數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)要求最高，需按雙系統(tǒng)容錯(cuò)設(shè)計(jì)，不具備第三路電源供電條件時(shí)應(yīng)配置柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源。b級(jí)和c級(jí)數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)一般不需要配置柴油發(fā)電機(jī)，且對(duì)變壓器、柴油發(fā)電機(jī)組（uninterruptible power supply, ups）及后備電池的配置要求也低于a級(jí)數(shù)據(jù)中心。
二、數(shù)據(jù)中心常規(guī)配電方案
說(shuō)到數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)，就不得不談系統(tǒng)架構(gòu)，關(guān)于數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)架構(gòu)，gb50174 - 2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》在附錄“電氣”中規(guī)定：a級(jí)數(shù)據(jù)中心應(yīng)滿足容錯(cuò)要求，可采用2n系統(tǒng)，也可采用其他避免單點(diǎn)故障的系統(tǒng)配置。a級(jí)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)主要有3種架構(gòu)：2n、dr、rr。
（1）2n系統(tǒng)
由兩個(gè)供配電單元組成，每個(gè)單元均能滿足全部負(fù)載的用電需要，兩個(gè)單元同時(shí)工作，互為備用。正常運(yùn)行時(shí)，每個(gè)單元向負(fù)載提供50 % 的電能，當(dāng)一個(gè)單元故障停止運(yùn)行時(shí)，另一個(gè)單元向負(fù)載提供100 % 的電能。這種多電源系統(tǒng)冗余的供電方式，克服單電源系統(tǒng)存在的單點(diǎn)故障瓶頸，增加了供電系統(tǒng)可靠性。
a級(jí)數(shù)據(jù)中心常規(guī)配電系統(tǒng)如圖1所示，a級(jí)數(shù)據(jù)中心常規(guī)配電系統(tǒng)采用“2n”架構(gòu)，中、低壓配電柜、變壓器、ups和列頭柜均采用雙套容錯(cuò)配置，另配置中壓柴油發(fā)電機(jī)作為后備電源。2n配置，滿足gb50174-2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》中a級(jí)機(jī)房要求；滿足《uptime》中t4等級(jí)機(jī)房要求；滿足《tia942》中t4等級(jí)機(jī)房要求。
常規(guī)配電系統(tǒng)線路圖
其特點(diǎn)：2n配置，設(shè)備占用空間多，日常運(yùn)行效率低，初始投資多，操作維護(hù)簡(jiǎn)單。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)。
（2） dr系統(tǒng)
dr是distribution redundancy的簡(jiǎn)稱，意思是分布冗余。由n（n≥3）個(gè)配置相同的供配電單元組成，n個(gè)單元同時(shí)工作。將負(fù)載均分為n組，每個(gè)供配電單元為本組負(fù)載和相鄰負(fù)載供電，形成“手拉手”供電方式。正常運(yùn)行情況下，每個(gè)供配電單元的負(fù)荷率為66%。當(dāng)一個(gè)供配電系統(tǒng)發(fā)生故障，其對(duì)應(yīng)負(fù)載由相鄰供配電單元繼續(xù)供電。
dr配置，滿足《uptime》中t4等級(jí)機(jī)房要求。但國(guó)家gb50174-2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》和《tia942》未提及這種配置。
dr分布冗余供配電系統(tǒng)
其特點(diǎn)：dr配置，設(shè)備占用空間少，日常運(yùn)行效率較高，初始投資少，操作維護(hù)較復(fù)雜，電纜路徑的物理隔離較困難。優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行效率高，節(jié)約投資。
（3）rr系統(tǒng)
rr是reserve redundancy的簡(jiǎn)稱，意思是后備冗余。由多個(gè)供配電單元組成，其中一個(gè)單元作為其它運(yùn)行單元的備用。當(dāng)一個(gè)運(yùn)行單元發(fā)生故障，通過(guò)電源切換裝置，備用柴油發(fā)電機(jī)組繼續(xù)為負(fù)載供電。
rr配置，滿足《uptime》中t4等級(jí)機(jī)房要求。但國(guó)家gb50174-2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》和《tia942》未提及這種配置。
rr后備冗余供配電系統(tǒng)
其特點(diǎn)：rr配置，設(shè)備占用空間較多，日常運(yùn)行效率較高，初始投資較多，操作維護(hù)復(fù)雜，需要大量的sts。優(yōu)點(diǎn)是投資較少，效率較高。
三、配電系統(tǒng)優(yōu)化措施
數(shù)據(jù)中心常規(guī)配電系統(tǒng)采用ups實(shí)現(xiàn)電子信息設(shè)備的供電。根據(jù)gb 50174—2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.2.2條，a級(jí)數(shù)據(jù)中心同時(shí)滿足下列要求時(shí)，電子信息設(shè)備的供電可采用柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)和市電電源系統(tǒng)相結(jié)合的供電方式。
1、設(shè)備或線路維護(hù)時(shí)，應(yīng)保證電子信息設(shè)備正常運(yùn)行。
2、市電直接供電的電源質(zhì)量應(yīng)滿足電子信息設(shè)備正常運(yùn)行的要求。
3、市電接入處的功率因數(shù)應(yīng)符合當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)的要求。
4、柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)能夠承受容性負(fù)載的影響。
5、向公用電網(wǎng)注入的諧波電流分量不應(yīng)超過(guò)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t 14549—93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》規(guī)定的諧波電流允許值。
由于多站融合工程數(shù)據(jù)中心靠近變電站布置，數(shù)據(jù)中心的電源一般來(lái)自就近變電站的中壓饋線，其電能質(zhì)量、功率因數(shù)、諧波分量通常能夠滿足上述要求，因此具備采用柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)和市電電源系統(tǒng)相結(jié)合的供電條件。
柴油發(fā)電機(jī)組自行停車怎么辦？
柴油發(fā)電機(jī)容量規(guī)格計(jì)算與確定
柴油發(fā)電機(jī)停機(jī)關(guān)閉步驟圖解
15年經(jīng)驗(yàn)柴油發(fā)電機(jī)組老師傅總結(jié)水的溫度高原因
噴油泵故障的排除潮州柴油發(fā)電機(jī)廠家給予解析
柴油發(fā)電機(jī)組出租廠家介紹有關(guān)柴油發(fā)電機(jī)組的走熱問(wèn)題
柴油發(fā)電機(jī)組氣門(mén)組的組成結(jié)構(gòu)之——氣門(mén)導(dǎo)管的介紹
柴油發(fā)電機(jī)組滿負(fù)荷帶載測(cè)試的依據(jù)和方案
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一、數(shù)據(jù)機(jī)房分級(jí)
按照gb 50174—2017標(biāo)準(zhǔn)的要求，在不同的場(chǎng)所、機(jī)構(gòu)根據(jù)其性質(zhì)、重要性以及網(wǎng)絡(luò)中斷后造成的損失和社會(huì)影響將數(shù)據(jù)中心分成三個(gè)等級(jí)，即a、b、c 級(jí)，分別為容錯(cuò)型、冗余型、基本型。具體的數(shù)據(jù)中心機(jī)房分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求見(jiàn)表1。
表1 數(shù)據(jù)中心機(jī)房分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求
分級(jí)
a級(jí)
b級(jí)
c級(jí)
系統(tǒng)性能
雙系統(tǒng)容錯(cuò)
井行維護(hù)
基本型
系統(tǒng)供電電源
應(yīng)為雙重電源
宜為雙重電漂
兩回電源
機(jī)柜供電電源
2路電源
2路電源
2路電源
變壓器冗余
2n
n+1
n
ups冗余及后各電池時(shí)間
2n，15min
n+1，7min
n，按需
柴油發(fā)電機(jī)冗余及儲(chǔ)油量
n+x，12h
當(dāng)僅有1路供電電源時(shí)配置
ups供電時(shí)間滿足要求時(shí)可不配置
a級(jí)數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)要求最高，需按雙系統(tǒng)容錯(cuò)設(shè)計(jì)，不具備第三路電源供電條件時(shí)應(yīng)配置柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源。b級(jí)和c級(jí)數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)一般不需要配置柴油發(fā)電機(jī)，且對(duì)變壓器、柴油發(fā)電機(jī)組（uninterruptible power supply, ups）及后備電池的配置要求也低于a級(jí)數(shù)據(jù)中心。
二、數(shù)據(jù)中心常規(guī)配電方案
說(shuō)到數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)，就不得不談系統(tǒng)架構(gòu)，關(guān)于數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)架構(gòu)，gb50174 - 2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》在附錄“電氣”中規(guī)定：a級(jí)數(shù)據(jù)中心應(yīng)滿足容錯(cuò)要求，可采用2n系統(tǒng)，也可采用其他避免單點(diǎn)故障的系統(tǒng)配置。a級(jí)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)主要有3種架構(gòu)：2n、dr、rr。
（1）2n系統(tǒng)
由兩個(gè)供配電單元組成，每個(gè)單元均能滿足全部負(fù)載的用電需要，兩個(gè)單元同時(shí)工作，互為備用。正常運(yùn)行時(shí)，每個(gè)單元向負(fù)載提供50 % 的電能，當(dāng)一個(gè)單元故障停止運(yùn)行時(shí)，另一個(gè)單元向負(fù)載提供100 % 的電能。這種多電源系統(tǒng)冗余的供電方式，克服單電源系統(tǒng)存在的單點(diǎn)故障瓶頸，增加了供電系統(tǒng)可靠性。
a級(jí)數(shù)據(jù)中心常規(guī)配電系統(tǒng)如圖1所示，a級(jí)數(shù)據(jù)中心常規(guī)配電系統(tǒng)采用“2n”架構(gòu)，中、低壓配電柜、變壓器、ups和列頭柜均采用雙套容錯(cuò)配置，另配置中壓柴油發(fā)電機(jī)作為后備電源。2n配置，滿足gb50174-2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》中a級(jí)機(jī)房要求；滿足《uptime》中t4等級(jí)機(jī)房要求；滿足《tia942》中t4等級(jí)機(jī)房要求。
常規(guī)配電系統(tǒng)線路圖
其特點(diǎn)：2n配置，設(shè)備占用空間多，日常運(yùn)行效率低，初始投資多，操作維護(hù)簡(jiǎn)單。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)。
（2） dr系統(tǒng)
dr是distribution redundancy的簡(jiǎn)稱，意思是分布冗余。由n（n≥3）個(gè)配置相同的供配電單元組成，n個(gè)單元同時(shí)工作。將負(fù)載均分為n組，每個(gè)供配電單元為本組負(fù)載和相鄰負(fù)載供電，形成“手拉手”供電方式。正常運(yùn)行情況下，每個(gè)供配電單元的負(fù)荷率為66%。當(dāng)一個(gè)供配電系統(tǒng)發(fā)生故障，其對(duì)應(yīng)負(fù)載由相鄰供配電單元繼續(xù)供電。
dr配置，滿足《uptime》中t4等級(jí)機(jī)房要求。但國(guó)家gb50174-2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》和《tia942》未提及這種配置。
dr分布冗余供配電系統(tǒng)
其特點(diǎn)：dr配置，設(shè)備占用空間少，日常運(yùn)行效率較高，初始投資少，操作維護(hù)較復(fù)雜，電纜路徑的物理隔離較困難。優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行效率高，節(jié)約投資。
（3）rr系統(tǒng)
rr是reserve redundancy的簡(jiǎn)稱，意思是后備冗余。由多個(gè)供配電單元組成，其中一個(gè)單元作為其它運(yùn)行單元的備用。當(dāng)一個(gè)運(yùn)行單元發(fā)生故障，通過(guò)電源切換裝置，備用柴油發(fā)電機(jī)組繼續(xù)為負(fù)載供電。
rr配置，滿足《uptime》中t4等級(jí)機(jī)房要求。但國(guó)家gb50174-2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》和《tia942》未提及這種配置。
rr后備冗余供配電系統(tǒng)
其特點(diǎn)：rr配置，設(shè)備占用空間較多，日常運(yùn)行效率較高，初始投資較多，操作維護(hù)復(fù)雜，需要大量的sts。優(yōu)點(diǎn)是投資較少，效率較高。
三、配電系統(tǒng)優(yōu)化措施
數(shù)據(jù)中心常規(guī)配電系統(tǒng)采用ups實(shí)現(xiàn)電子信息設(shè)備的供電。根據(jù)gb 50174—2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.2.2條，a級(jí)數(shù)據(jù)中心同時(shí)滿足下列要求時(shí)，電子信息設(shè)備的供電可采用柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)和市電電源系統(tǒng)相結(jié)合的供電方式。
1、設(shè)備或線路維護(hù)時(shí)，應(yīng)保證電子信息設(shè)備正常運(yùn)行。
2、市電直接供電的電源質(zhì)量應(yīng)滿足電子信息設(shè)備正常運(yùn)行的要求。
3、市電接入處的功率因數(shù)應(yīng)符合當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)的要求。
4、柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)能夠承受容性負(fù)載的影響。
5、向公用電網(wǎng)注入的諧波電流分量不應(yīng)超過(guò)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t 14549—93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》規(guī)定的諧波電流允許值。
由于多站融合工程數(shù)據(jù)中心靠近變電站布置，數(shù)據(jù)中心的電源一般來(lái)自就近變電站的中壓饋線，其電能質(zhì)量、功率因數(shù)、諧波分量通常能夠滿足上述要求，因此具備采用柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)和市電電源系統(tǒng)相結(jié)合的供電條件。
柴油發(fā)電機(jī)組自行停車怎么辦？
柴油發(fā)電機(jī)容量規(guī)格計(jì)算與確定
柴油發(fā)電機(jī)停機(jī)關(guān)閉步驟圖解
15年經(jīng)驗(yàn)柴油發(fā)電機(jī)組老師傅總結(jié)水的溫度高原因
噴油泵故障的排除潮州柴油發(fā)電機(jī)廠家給予解析
柴油發(fā)電機(jī)組出租廠家介紹有關(guān)柴油發(fā)電機(jī)組的走熱問(wèn)題
柴油發(fā)電機(jī)組氣門(mén)組的組成結(jié)構(gòu)之——氣門(mén)導(dǎo)管的介紹
柴油發(fā)電機(jī)組滿負(fù)荷帶載測(cè)試的依據(jù)和方案