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高压发电机组的应用

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高压发电机组的应用

2020-07-09

随着数据中心的高速发展,其备用电站的需求容量越来越大。由于低压发电机组受限于6300A母排容量,当项目要求多台发电机组并机运行时,高压发电机组成为了用户的首选方案。这一节我们将重点讨论多台高压机组的应用。

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发电机组选型

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功率类型选择

 


柴油发电机组功率类型按照GB2820和ISO8528,主要有持续功率(COP),主用功率(PRP),限时运行功率(LTP)和紧急备用功率(ESP)四种。选择哪种功率类型需根据应用要求来进行确定。

 

根据数据中心的不同等级(uptime有T1、T2、T3、T4四个等级;中国国标有A、B、C三个等级),其对备用电源发电机组的功率类型有不同要求:

 

A、T1、T2 和B、C级数据中心可采用备用功率发电机组;备用功率发电机组总功率应大于或等于数据中心备用电源的总需求量。

 

B、T3、T4和A级数据中心需采用持续功率(COP)或主用功率(PRP),并明确规定采用主用功率(PRP)时,其总功率必须放大为持续功率(COP)÷0.7。举例说明:如果一个T3或T4电站总需求量为14000KW,如果我们选择持续功率(COP)发电机组,其总容量需大于或等于14000KW。如果我们选择主用功率(PRP)发电机组,其总容量需大于或等于20000KW。

 

确定了数据中心的应用等级就可以确定柴油发电机组的功率类型。

 

 

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发电机组总功率确定

 

满足了系统负载的总容量后,在确定柴油发电机组总功率时,我们必须根据不同负载和负载的配置进行进一步计算,以满足整个数据中心负载的需求。

 

数据中心一般配有IT设备、UPS、空调、冷水机组等。柴油发电机组总功率确定与所配UPS,和启动马达,电压降和频率降息息相关。卡特彼勒针对UPS和三相电机有专门的选型软件:根据IT设备容量、UPS配置方式、UPS技术参数(充电率、效率、一步加载负载率、逆变类型等)、马达启动方式、马达所允许电压降和频率降来确定满足电站需求的发电机组总功率。

 

确定了发电机组功率类型和发电机组总功率,我们根据机房尺寸确定机组数量。通常情况下,多台发电机组并机运行时我们选用高压发电机组。至此项目发电机组选型结束:发电机组功率类型,发电机组功率大小,发电机组电压,发电机组数量。

 

阿里巴巴千岛湖数据中心

 

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高压发电机组配套电柜

数据中心备用电站高压发电机组通常采用并联模式,并联高压发电机组系统一般应配套以下系统:
 

 

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并机系统

 

高压机组并机系统根据高低压分离原则分为并机控制系统和并机开关系统(并机控制系统为低压系统,并机开关系统为高压系统)。

 

A、并机控制系统:1台主控柜+N台并机分控柜(每台发电机组配置1台并机分控柜)

主控柜控制所有发电机组并机并配置显示屏显示各台发电机组并机控制状况。分控柜监测母排和发电机组电压并进行比对,通过调节发电机组电压和转速以达到发电机组与母排同步之目的,同步后给并机断路器发出合闸命令,断路器合闸,完成并机功能。通常装配有各种仪表,监视发电机组和母排的电气参数。

 

B、并机开关柜:

每台发电机组配置一台并机开关柜。当并机控制系统确定发电机组与母排同步后发出合闸命令,并机断路器合闸,完成并机功能。通常10KV或以上并机开关柜需配置差动保护功能,以保护电力源—柴油发电机组。

 

C、PT柜:

每个并机母排配置一台PT柜。PT柜是用来感应并机母排的电压,提供给并机分控柜。并机分控柜必须有母排电压样本才能完成并机功能。

 

 

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直流电源系统

 

高压断路器电操机构为了保证操作可靠性通常采用直流电源,直流电源柜就是为高压断路器提供电操电源。其电压和容量根据高压断路器的要求设计。其电压通常有110VDC,220VDC和24VDC三种。

 

 

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接地系统

 

为了避免发电机组和配电系统接地故障所产生的不良影响,高压发电机组通常设计接地保护系统。其接地系统通常采用中线性小电阻接地方式。在现有应用中有两种接地系统:集中式接地系统和分散式接地系统。

 

A、集中式接地系统:每台发电机组配置一个高压接触器,一个接地系统配置一个接地电阻的接地方式。控制系统通过控制每台发电机组的高压接触器,实现一个母排只允许一台机组接地目的。同时在接地电阻器配置电流互感器测量接地电流,并采用接地故障继电器,设定接地电流超过设定值时发出接地故障信号;

 

B、分散式接地系统:每台发电机组配置一个接地电阻柜,每个接地电阻柜中配置高压接触器,电流互感器和接地故障继电器。并采用控制系统控制接地系统中的高压接触器,实现只允许一个接地电阻接地之目的。从而实现正确的接地保护的功能。

 

卡特彼勒柴油机组配套电柜

 

综上所述,并联高压发电机组系统需配置以下设备:

A、并机控制系统:一个主控柜和每台机组配置一台并机分控柜;

B、并机开关柜:每台机组配置一台并机开关柜;

C、PT柜:一个并机系统配置一台PT柜;

D、直流电源柜:其容量,电压和数量根据系统中高压断路器进行设计;

E、接地电阻柜:集中式接地电阻柜和独立式接地电阻柜;

F、馈电柜:将发电机组输出电力与负载相连,实现配电功能。

 

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高压机组机房的设计

同功率高压机组发动机和低压机组发动机完全相同,其机房通风和消音设计和低压机组机房通风和消音工程完全相同,这里不再详细赘述。

 

由于空间位置受限,越来越多项目发电机组采用集装箱设计。我们将专门用一节来向大家介绍柴油发电机组集装箱设计。敬请关注。

 

无论是机房设计还是集装箱设计,有一点需要提请注意的是:卡特彼勒高压发电机组在配置控制面板时,根据高低压分离的原则,使用远置(挂墙)式控制面板,要求将控制面板(低压系统)与高压发电机系统(高压系统)分开安装,且要求控制面板必须距离高压发电机0.7米以上。请各位安装设计师在设计时确定每台发电机组控制面板安装位置。 

卡特彼勒柴油机组机房

 

随着高压发电机组广泛应用,我们在应用和实践中会碰到各种各样的实际问题,请各位在实际应用中如碰到任何问题,随时与我司工程师联系,我们将和大家一起共同探讨问题的解决方案。也欢迎各位能将实际应用中的成功案例与我们分享。希望我们共同努力,逐步完善和优化高压柴油发电机组的应用方案。

 

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