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摘 要：柴油发电机系统属于后备电源系统，能够为数据中心提供电源支持，维持数据中心的持续、安全运行，从而提高数据中心的运行效率。本文首先介绍了数据中心备用柴油发电机系统电气保护特点，然后围绕发电机系统差动保护进行了深入分析。
关键词：数据中心;柴油发电机系统;差动保护
前言
柴油发电机是数据中心的后备电源系统，当停电时，在柴油发电机的支持下，依然能维持数据中心的高效、持续运行，这就对柴油发电机系统提出了较高要求，必须拥有完善的电气保护配置。
1 数据中心备用柴油发电机系统电气保护特点
传统的工业项目多采用低压柴油发电机，发挥应急供电的功能，其成本较低，然而，数据中心则适合采用中压柴油发电机充当备份电源，同时，要求若干发电机并联运转，这一系统高度复杂，成本较高。在这种情况下就需要中压柴油发电机必须配设健全、完备的电气保护，不同于以往的低压柴油发电机，中压柴油发电机有自身的特点。
1.1 机组高配置
机组配置的控制器、传感器能发挥多重功能，例如：高压或低压停机、逆功率停机、低频停机等，当发电机局部故障可以通过监测器监测，并加以保护。
1.2 配设差动保护
参照行业规范，1MW发电机需配设纵联差动保护，大型数据中心的单台柴油发电机，其功率应在1600-2200kW范围内，也要安装差动保护，发挥对发电机的主保护功能。
1.3 非直接接地系统
中压配电系统一般选择非直接接地方式，而且不同厂商生产的柴油发电机对单相接地故障电流有自身的限值要求，所以，中压发电机系统一般不选择中性点直接接地，从而使得发电机单相接地故障电流变小，现实工程设计中也必须合理地选择单相接地保护来控制此类故障，从而提高系统的运行水平。
2 差动保护原理
纵联差动保护能呈现出：发电机定子绕组、引出线相间短路故障，相间短路势必将极大地损害发电机，此时，差动保护能发挥对发电机内部相间短路故障的保护功能。由于实际工作中可能出现穿越电流、不平衡电流上升等问题，所以，最好选择具有比率制动特性的纵联差动保护，然而，此保护的动作电流将跟随制动电流发生变化，既能确保外围短路故障不误动，又能高度敏感、高效地识别内部短路故障。以下图1所示为发电机纵联差动保护接线图。
观察上图可得，差动电流： Iop =|I'T2 + I·N2| ，制动电流： Ires =
Iop—差动保护动作电流
Ires —拐点制动电流
纵差动保护动作需要达到一下条件：
Iop。0—差动保护的最小动作电流，
Ires.0—第一拐点制动电流，
Ires.1—第二拐点制动电流
K1—第一拐点比率制动系数
K2—第二拐点比率制动系数
各个保护设备主次地按照相路加以判别，其中达到以上系列公式中的任何一个状态下，比率差动保护将发出动作。
如果发电机外部故障，CT饱和度也将跟随短路电流上升而增加，对应的不平衡电流也将变大，采用二折线比率制动特性，大电流区域增大制动系数，则可以控制保护误动概率。
3 差动保护的整定
最小动作电流Iop.0 能够正常地回避系统常规工作状态下的不平衡电流，当一次侧有额定电流时，保护所采用的10P级电流互感器的比误差在-3%～3%，在这种状态下最大不平衡电流在6%以下，同时，因为两侧二次回路参数有所不同，差动保护测量数据不准、可靠系数类似的问题，通常应令Iop.0在0.15-0.30In，微机保护中一般可以整定为0.20In ，通过观察得出：明确拐点电流以后，折线斜率与保护动作区之间成反比，与制动区成正比，前者越大后者越小，实际的工程计算过程中，要想达到安全、稳妥目标，就要对K合理取值，K1=0.3-0.5，K2=0.5-0.7。
发电机中出现故障问题后，保护必然会及时地动作于跳闸，由于此保护缺少电气制动量，对此形成差动速断保护，这一保护的前提是任何一相差动电流超出差动速断整定值最大值时，速断整定值要避开发电机出口短路最大差流，对应的Iop最大电流应在（4-6）In，In—发电机额定电流。
4 差动保护定值的设置
某一数据中心内配设的柴油发电机供电系统主要包括四台中压机组负责提供电能，发电机组与互感器的参数：基准容量：100Sj/MVA，额定容量=2750SN/KVA，纵联差动保护的整定值数据：最小动作电流：0.25Iop.0/In，最大不平衡电流：3.65Iunb.max/In， 差动速断动作电流：5.0Ij/In
正常安装设备以后必须做好保护参数的设置，而且必须对各个子系統的初步检测，而且要对发电机、二级配电系统等实施联调联试，因为最初阶段负荷较低，此时只需要投入两台发电机，四个变压器，而且要进行系统、全面的联调联试，而且在这一过程中，各个机组被逐步地启动、并机以后，让变压器空载投运时，就能识别出哪一个柴油发电机出口的断路器出现故障跳闸问题，进而锁定问题位置，并可以采取措施来解除故障，也可以通过检查差动保护器中的数据来明确动作成因是否为差动保护动作。
5 结语
数据中心备用柴油发电机和变压器之间有着更近的电气距离，同时，因为变压器装机容量相当于发电机容量的两倍，对此就要采用科学的措施来控制配电变压器空载合闸所带来的差动保护误动作问题，对此可以通过逐台让配变投运的方式来控制励磁涌流，或者采用二次谐波制动等方法来减少励磁涌流对差动保护的影响。
参考文献：
[1]杨贵恒等.柴油发电机组技术手册[M].化学工业出版社，2008.
[2]贺家李.电力系统继电保护原理[M].中国电力出版社，2010.
[3]朱佳杰，邰能灵.一种发电机差动保护的新方案[J].电工技术学报，2008. 23（3）：131-136.
（太平金融科技服务（上海）有限公司，上海 200000）
关键词：数据中心;柴油发电机系统;差动保护
前言
柴油发电机是数据中心的后备电源系统，当停电时，在柴油发电机的支持下，依然能维持数据中心的高效、持续运行，这就对柴油发电机系统提出了较高要求，必须拥有完善的电气保护配置。
1 数据中心备用柴油发电机系统电气保护特点
传统的工业项目多采用低压柴油发电机，发挥应急供电的功能，其成本较低，然而，数据中心则适合采用中压柴油发电机充当备份电源，同时，要求若干发电机并联运转，这一系统高度复杂，成本较高。在这种情况下就需要中压柴油发电机必须配设健全、完备的电气保护，不同于以往的低压柴油发电机，中压柴油发电机有自身的特点。
1.1 机组高配置
机组配置的控制器、传感器能发挥多重功能，例如：高压或低压停机、逆功率停机、低频停机等，当发电机局部故障可以通过监测器监测，并加以保护。
1.2 配设差动保护
参照行业规范，1MW发电机需配设纵联差动保护，大型数据中心的单台柴油发电机，其功率应在1600-2200kW范围内，也要安装差动保护，发挥对发电机的主保护功能。
1.3 非直接接地系统
中压配电系统一般选择非直接接地方式，而且不同厂商生产的柴油发电机对单相接地故障电流有自身的限值要求，所以，中压发电机系统一般不选择中性点直接接地，从而使得发电机单相接地故障电流变小，现实工程设计中也必须合理地选择单相接地保护来控制此类故障，从而提高系统的运行水平。
2 差动保护原理
纵联差动保护能呈现出：发电机定子绕组、引出线相间短路故障，相间短路势必将极大地损害发电机，此时，差动保护能发挥对发电机内部相间短路故障的保护功能。由于实际工作中可能出现穿越电流、不平衡电流上升等问题，所以，最好选择具有比率制动特性的纵联差动保护，然而，此保护的动作电流将跟随制动电流发生变化，既能确保外围短路故障不误动，又能高度敏感、高效地识别内部短路故障。以下图1所示为发电机纵联差动保护接线图。
观察上图可得，差动电流： Iop =|I'T2 + I·N2| ，制动电流： Ires =
Iop—差动保护动作电流
Ires —拐点制动电流
纵差动保护动作需要达到一下条件：
Iop。0—差动保护的最小动作电流，
Ires.0—第一拐点制动电流，
Ires.1—第二拐点制动电流
K1—第一拐点比率制动系数
K2—第二拐点比率制动系数
各个保护设备主次地按照相路加以判别，其中达到以上系列公式中的任何一个状态下，比率差动保护将发出动作。
如果发电机外部故障，CT饱和度也将跟随短路电流上升而增加，对应的不平衡电流也将变大，采用二折线比率制动特性，大电流区域增大制动系数，则可以控制保护误动概率。
3 差动保护的整定
最小动作电流Iop.0 能够正常地回避系统常规工作状态下的不平衡电流，当一次侧有额定电流时，保护所采用的10P级电流互感器的比误差在-3%～3%，在这种状态下最大不平衡电流在6%以下，同时，因为两侧二次回路参数有所不同，差动保护测量数据不准、可靠系数类似的问题，通常应令Iop.0在0.15-0.30In，微机保护中一般可以整定为0.20In ，通过观察得出：明确拐点电流以后，折线斜率与保护动作区之间成反比，与制动区成正比，前者越大后者越小，实际的工程计算过程中，要想达到安全、稳妥目标，就要对K合理取值，K1=0.3-0.5，K2=0.5-0.7。
发电机中出现故障问题后，保护必然会及时地动作于跳闸，由于此保护缺少电气制动量，对此形成差动速断保护，这一保护的前提是任何一相差动电流超出差动速断整定值最大值时，速断整定值要避开发电机出口短路最大差流，对应的Iop最大电流应在（4-6）In，In—发电机额定电流。
4 差动保护定值的设置
某一数据中心内配设的柴油发电机供电系统主要包括四台中压机组负责提供电能，发电机组与互感器的参数：基准容量：100Sj/MVA，额定容量=2750SN/KVA，纵联差动保护的整定值数据：最小动作电流：0.25Iop.0/In，最大不平衡电流：3.65Iunb.max/In， 差动速断动作电流：5.0Ij/In
正常安装设备以后必须做好保护参数的设置，而且必须对各个子系統的初步检测，而且要对发电机、二级配电系统等实施联调联试，因为最初阶段负荷较低，此时只需要投入两台发电机，四个变压器，而且要进行系统、全面的联调联试，而且在这一过程中，各个机组被逐步地启动、并机以后，让变压器空载投运时，就能识别出哪一个柴油发电机出口的断路器出现故障跳闸问题，进而锁定问题位置，并可以采取措施来解除故障，也可以通过检查差动保护器中的数据来明确动作成因是否为差动保护动作。
5 结语
数据中心备用柴油发电机和变压器之间有着更近的电气距离，同时，因为变压器装机容量相当于发电机容量的两倍，对此就要采用科学的措施来控制配电变压器空载合闸所带来的差动保护误动作问题，对此可以通过逐台让配变投运的方式来控制励磁涌流，或者采用二次谐波制动等方法来减少励磁涌流对差动保护的影响。
参考文献：
[1]杨贵恒等.柴油发电机组技术手册[M].化学工业出版社，2008.
[2]贺家李.电力系统继电保护原理[M].中国电力出版社，2010.
[3]朱佳杰，邰能灵.一种发电机差动保护的新方案[J].电工技术学报，2008. 23（3）：131-136.
（太平金融科技服务（上海）有限公司，上海 200000）