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摘要：在数据中心的设计中，电力保障系统尤为重要，而作为电力保障的重要组成环节，选取合适的柴油发电机组，对数据中心的设计具有重要意义。柴油发电机组的技术指标、负载的性质以及稳定性安全性，等都是需要考虑的重要因素。
关键词：数据中心;设计;柴油发电机组
1性能等级的分析
在数据中心，不同的用电设备对供电系统的要求各不相同。有些对供电系统的要求较低，而有些则有特殊的要求。根据不同的要求划分了四个等级，数据中心用电设备（负载）大部分都是IT负载，其电源主要由UPs提供。为了满足这类负载的用电要求，要特别注意选择合适的柴油发电机组，要选择至G3级别。
2发动机风扇驱动方式
发动机风扇驱动方式分为电动驱动与直接驱动两种方式，从原理上讲都是可行的。但是在工程实践中，如不加以说明，会由于采购产品的不同而对设计参数造成影响。柴油发电机组风扇直接驱动功率和电动驱动功率如图1所示。
3有关0.4kV机组与10kV机组的选择
数据中心可供选择的柴油发电机组有两种，一种是低压机组，另一种是中压机组。低压机组的额定电压为0.4kV，中压机组的额定电压为10kV。这两种功率的机组各有优点和缺点，设计人员在进行选择时要按照实际需求来进行选择。低压机组的电流较大，造价相对较低，而且不需要单独再进行接地装置的设计，这种机组比较适合于单机系统或者小容量的并联系统。而中压机组的电流较小，造价相对于低压机组较贵，还需要设计接地系统。但是它能满足大容量并机系统的需求。设计人员在进行设计和选择时，要根据预期的容量大小和财务状况进行合理的选择，既能满足所需，又不会造成浪费。
4突加负载能力分析
图2展示的是在正常的使用过程中，当对发电机增加一倍的负载时电压、频率随时间的变化曲线。从图2可见，各项偏差越小越好、各项恢复时间越短越好，即柴油发电机组的突加负载能力对于整个配电系统性能都有重要影响。
5与后端负载的配合
数据中心的负荷一般分为两类，一类是以IT负载为代表的容性负载，另一类是以空调负载为代表的感性负载。这两类负载的电压和电流情况有所不同。前者电流超前于电压，后者电压超前于电流。由于UPs谐波电流的存在，导致发电机的损耗明显增加，这使得發电机的稳定性下降，而不稳定性会反馈于UPs，从而造成UPs旁路输入的频率超过允许范围，造成不同步报警，整流器的输入电压稳定性下降。
6柴油发电机组并机启动方式
6.1柴油发电机组并机的两种常见启动方式
6.1.1原厂并机启动方式
当柴油发电机组控制屏和并车主控制屏处于自动模式时，一旦两路正常电源发生故障，在收到启动信号10s内，各台柴油发电机机组将同时自行启动，最先建立电压和频率的机组首先自动投入到母线，其余机组参照母线上电流电压依次同期并联运行，然后通过输出开关柜为所连接的负载提供应急电源。柴油发电机主控制屏配备报警系统，当柴油发电机故障时自动停机、卸载。当正常电源恢复供电时，关闭发电机，复位到待机状态，直至下一次电源故障时再启动。当正常电源恢复后，系统经过可调整的时间延迟，自动将所有负荷切换回正常电源。发电机断路器同时断开，柴油机将在无负载情况下运行0-30min，时间可以通过控制屏调节。控制屏自动复位到待机状态。
6.1.2第三方并机启动方式
第三方并机启动方式与原厂并机启动方式存在很大的差异。在实际操作中，如若两个控制屏都在自动模式状态下，且两条线路的电源都出现了问题，启动信号发出10s内，发电机就会自动启动，第一台建立稳定的频率和电压，通过应急母线和断路器进行连接，在第一台完成连接之后，第二台再自动进行与主母线的并联。直到所有的都与母线进行连接，共同承担系统的负载。
6.2两种启动方式的选择
以10台10kV机组并机为例，原厂并机系统20s可完成整组完全启动投入负载，第三方并机系统由于要等机组顺序启动，往往要60s左右才能完成，最不利情况甚至达到100s。因此，对于同组并机台数较多且业主对工程可靠性要求很高时，建议采用原厂并机系统。但是从经济性方面比较，原厂并机系统除某些机组自带原厂启动模块外，一般需在每台机组加装该模块，模块价格在6万元-10万元/台。当同组并机柴油发电机组大于3台时，原厂并机系统造价大于第三方系统。第三方并机系统适用于业主对投资比较敏感，且对工程可靠性的要求不太严格的工程。
7环境要求
7.1选址
柴油发电机的安装位置也是需要考虑的一个方向。从统计数据来看，目前绝大多数的发电机都选择在建筑物的地下室。采取这种方式，可以有效的增加地上建筑物的使用面积，但对于机组的设置应该有更多的考虑。一般的民用建筑如住宅楼等为了保证建筑的安全，一般会将柴油发电机设置为电梯、消防电源等一级负荷的后备电源。这样的后备电源不需要太多的机组，一般设置一台到两台就足够使用。然而对于数据中心来说，机组较多，其选址就应该慎重考虑。一般中小型数据中心可以选择建筑物首层，大型数据中心可以建设独立的动力中心，将发电机集中放置。
7.2排放物及噪音
对于大中型数据中心，由于其保障容量大，所以柴油发电机组的数量也相对可观，其对空气的污染以及机组运行噪声自然也备受关注。
8结语
总之，在进行机组设计时有很多需要考虑的地方，对于每一个因素都应该慎重考虑，设计出稳定性和安全性较高的数据中心机组设备。
参考文献
[1]薛成林.大型数据中心柴发作备用电源系统型式探讨[J].建筑电气，2019.
[2]龙君.柴油发电机组的容量计算[J].现代建筑电气，2015.
关键词：数据中心;设计;柴油发电机组
1性能等级的分析
在数据中心，不同的用电设备对供电系统的要求各不相同。有些对供电系统的要求较低，而有些则有特殊的要求。根据不同的要求划分了四个等级，数据中心用电设备（负载）大部分都是IT负载，其电源主要由UPs提供。为了满足这类负载的用电要求，要特别注意选择合适的柴油发电机组，要选择至G3级别。
2发动机风扇驱动方式
发动机风扇驱动方式分为电动驱动与直接驱动两种方式，从原理上讲都是可行的。但是在工程实践中，如不加以说明，会由于采购产品的不同而对设计参数造成影响。柴油发电机组风扇直接驱动功率和电动驱动功率如图1所示。
3有关0.4kV机组与10kV机组的选择
数据中心可供选择的柴油发电机组有两种，一种是低压机组，另一种是中压机组。低压机组的额定电压为0.4kV，中压机组的额定电压为10kV。这两种功率的机组各有优点和缺点，设计人员在进行选择时要按照实际需求来进行选择。低压机组的电流较大，造价相对较低，而且不需要单独再进行接地装置的设计，这种机组比较适合于单机系统或者小容量的并联系统。而中压机组的电流较小，造价相对于低压机组较贵，还需要设计接地系统。但是它能满足大容量并机系统的需求。设计人员在进行设计和选择时，要根据预期的容量大小和财务状况进行合理的选择，既能满足所需，又不会造成浪费。
4突加负载能力分析
图2展示的是在正常的使用过程中，当对发电机增加一倍的负载时电压、频率随时间的变化曲线。从图2可见，各项偏差越小越好、各项恢复时间越短越好，即柴油发电机组的突加负载能力对于整个配电系统性能都有重要影响。
5与后端负载的配合
数据中心的负荷一般分为两类，一类是以IT负载为代表的容性负载，另一类是以空调负载为代表的感性负载。这两类负载的电压和电流情况有所不同。前者电流超前于电压，后者电压超前于电流。由于UPs谐波电流的存在，导致发电机的损耗明显增加，这使得發电机的稳定性下降，而不稳定性会反馈于UPs，从而造成UPs旁路输入的频率超过允许范围，造成不同步报警，整流器的输入电压稳定性下降。
6柴油发电机组并机启动方式
6.1柴油发电机组并机的两种常见启动方式
6.1.1原厂并机启动方式
当柴油发电机组控制屏和并车主控制屏处于自动模式时，一旦两路正常电源发生故障，在收到启动信号10s内，各台柴油发电机机组将同时自行启动，最先建立电压和频率的机组首先自动投入到母线，其余机组参照母线上电流电压依次同期并联运行，然后通过输出开关柜为所连接的负载提供应急电源。柴油发电机主控制屏配备报警系统，当柴油发电机故障时自动停机、卸载。当正常电源恢复供电时，关闭发电机，复位到待机状态，直至下一次电源故障时再启动。当正常电源恢复后，系统经过可调整的时间延迟，自动将所有负荷切换回正常电源。发电机断路器同时断开，柴油机将在无负载情况下运行0-30min，时间可以通过控制屏调节。控制屏自动复位到待机状态。
6.1.2第三方并机启动方式
第三方并机启动方式与原厂并机启动方式存在很大的差异。在实际操作中，如若两个控制屏都在自动模式状态下，且两条线路的电源都出现了问题，启动信号发出10s内，发电机就会自动启动，第一台建立稳定的频率和电压，通过应急母线和断路器进行连接，在第一台完成连接之后，第二台再自动进行与主母线的并联。直到所有的都与母线进行连接，共同承担系统的负载。
6.2两种启动方式的选择
以10台10kV机组并机为例，原厂并机系统20s可完成整组完全启动投入负载，第三方并机系统由于要等机组顺序启动，往往要60s左右才能完成，最不利情况甚至达到100s。因此，对于同组并机台数较多且业主对工程可靠性要求很高时，建议采用原厂并机系统。但是从经济性方面比较，原厂并机系统除某些机组自带原厂启动模块外，一般需在每台机组加装该模块，模块价格在6万元-10万元/台。当同组并机柴油发电机组大于3台时，原厂并机系统造价大于第三方系统。第三方并机系统适用于业主对投资比较敏感，且对工程可靠性的要求不太严格的工程。
7环境要求
7.1选址
柴油发电机的安装位置也是需要考虑的一个方向。从统计数据来看，目前绝大多数的发电机都选择在建筑物的地下室。采取这种方式，可以有效的增加地上建筑物的使用面积，但对于机组的设置应该有更多的考虑。一般的民用建筑如住宅楼等为了保证建筑的安全，一般会将柴油发电机设置为电梯、消防电源等一级负荷的后备电源。这样的后备电源不需要太多的机组，一般设置一台到两台就足够使用。然而对于数据中心来说，机组较多，其选址就应该慎重考虑。一般中小型数据中心可以选择建筑物首层，大型数据中心可以建设独立的动力中心，将发电机集中放置。
7.2排放物及噪音
对于大中型数据中心，由于其保障容量大，所以柴油发电机组的数量也相对可观，其对空气的污染以及机组运行噪声自然也备受关注。
8结语
总之，在进行机组设计时有很多需要考虑的地方，对于每一个因素都应该慎重考虑，设计出稳定性和安全性较高的数据中心机组设备。
参考文献
[1]薛成林.大型数据中心柴发作备用电源系统型式探讨[J].建筑电气，2019.
[2]龙君.柴油发电机组的容量计算[J].现代建筑电气，2015.