隨著it技術的發展,各行業的業務都離不開數據中心的建設,其中通信、金融、中大型企業和政府部門的idc中心建設規模和數量也在迅速增加。保證idc中心的設備安全運行時,往往要采用大功率ups和柴油發電機組組成安全的供電系統。一般實現方法是發電機作為市電的備用電源,在斷電的情況下,由自動轉換開關(ats)將ups、機房專用空調、應急照明等設備的輸入由市電切換到發電機,防止ups后備電池耗盡引起系統供電中斷。該系統不但要求發電機組自動化程度高,更要求發電機必須適應ups這一非線性負載的特性,使其在無市電的情況下保證ups對負載可靠供電。許多行業機房管理辦法中明確提出機房須配備備用發電機,要求其設計容量須能夠滿足機房設備正常運行要求,并有適當余量。但在實際選配和使用發電機過程中,由于發電機容量不足或維護不當,會出現真正市電停電時,發電機卻不能正常工作的情況,本文就大型數據中心機房供電系統中發電機組選配、與ups的匹配關系、發電機的使用維護要求做一簡要介紹,以期用戶在選購、配套柴油發電機組時作為參考。
1、大型數據中心機房對發電機組的要求
發電機是把機械能轉換為交流電能的轉換設備。當前,性能優良的柴油發電機是一個功能完善、功率容量范圍大、對環境和場地條件要求低、安裝使用方便的小型發電設備,使用相對廣泛,輸出容量從幾kva到幾兆va。柴油發電機組主體主要由發動機、發電機和控制系統三部分組成。其中與現代柴油發電機組配套的同步交流發電機由于性能及結構的特點,普遍采用自勵恒壓型式,通常選用自激式同步交流發電機和pmg(永磁式)激勵式同步交流發電機。發電機組的主要性能參數應滿足:
① 電壓調整率:當負載功率因數0.8(滯后)~1、負載空載至滿載變化、從冷機到滿機及轉速下跌4.5%以內等情況下,電壓調整率可以控制在±1%以內;
② 頻率調整率:負載從0~100%范圍內,頻率穩定不變;
③ 隨機頻率波動:負載從0~100%功率任何值,隨機頻率波動率最大值為±0.25%;
2、發電機組在使用中容易產生的問題
大型數據中心機房一般采用“市電-發電機-ups并機系統”組成的供電系統。通常前級供電系統的容量應該在滿足后級用電設備的容量基礎上保留10%~20%裕量。ups系統前級所需柴油發電機組的容量,實際上需要考慮的就是ups輸出滿載、ups系統效率、ups對電池組的充電功率(油機啟動前ups啟動電池放電,需補充能量)、ups的輸入功率因數等。舉例來說,100kva的ups,滿載輸出80kw,效率假設取93%,充電功率為ups額定容量的15%~25%,輸入功率因數0.83,則所需柴油發電機組的容量為:80kw÷93%x1.25÷0.83=130kva,保有部分裕量后,可選擇150kva左右的柴油發電機組。但實際上,這并不能保證停電后柴油發電機組能夠順利啟動并向ups供電。同時由于大型數據中心機房供電系統中的發電機負載還包括機房專用空調、應急照明、消防電梯等,這些負載啟動或運行時都會對發電機引起振蕩和干擾。當組成“市電-發電機-ups”供電系統時,盡管發電機的負載量在它的額定輸出容量范圍內,市電中斷后,在發電機投入運行過程中卻經常發現工作不穩定,產生多種使發電機-ups系統不能正常工作的現象,具體表現為:
(1) 負載反饋的波動電壓,造成發電機的輸出電壓穩定度很差,常出現發電機組輸出電壓振蕩。ups整流器允許的輸入電壓范圍一般在±15%或更寬,發電機的輸出電壓不穩定相對來說影響較小;
(2) ups整流器的輸入諧波造成多個過零點;
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