中壓柴油發電機組的應用特點
發布時間：2024-04-02 點擊：162
中壓柴油發電機組在通信行業的應用特點
中壓柴油發電機組的輸出電壓的等級有6kv、6.3kv、6.6kv、10kv、10.5kv、11kv等，國內常用電壓等級為10kv，單臺發電機組功率一般在1000kw以上，若電力需求超過單臺柴油發電機組的最大容量，一般采用多臺發電機組并聯使用。
一、在通信行業的應用優勢
中壓柴油發電機組的在通信行業應用具有以下優勢：
（1）發電機組利用率的提高
傳統方式的每幢數據機樓配置相應400v低壓發電機組，平時市電正常時發電機組都閑置著，使用率極低，對機樓空間占用、投資都是浪費。而大型數據中心園區內一般單體數據機樓較多，總體用電量大，采用10kv中壓發電機組后可以統一設置動力中心（內含10kv 中壓發電機組、發電機組并機系統、10kv中壓發電機組與10kv市電切換及輸出配電系統）。采用1：n（n≥2）的比例（即只需配置1/n的發電機組數量）進行復用，將1個后備供電單元（10kv中壓發電機組群）作為n個用電單元的后備電源。通過復用，實現供電保障范圍最大化，當任意1個用電單元市電發生中斷時，后備供電單元（10kv中壓發電機組群）對此用電單元進行保障供電。以此提高發電機組利用率，實現資源的動態調配和共享，提高效益的同時大大降低土建及設備的建設成本，也符合綠色、環保及節能的主題。
（2）用電容量與機房密度的匹配性
受限于傳統400v低壓發電機組一定的裝機容量（發電機組機房在機樓建設初期的規劃容量一定，加上安裝場地、機房進排風等因素的制約），由于數據中心it設備負載的不確定性，負載密度跨度大（單機架功耗從低密設備4.5kw/架以內、中密設備4.5～7.5kw/架、高密設備7.5kw/架以上），數據中心供電設備安裝區域與it機房區域很難匹配，對于低密設備很容易出現it機房區域已裝滿而供電機房空間及供電容量有剩余，對于高密設備很容易出現供電機房空間及供電容量已滿而it機房空間空余較多的情況。隨著10kv 中壓發電機組在大型數據中心的應用，發電機組容量將不再受限（集中設置動力中心），可以在機樓內劃定一塊區域設置成機動區域，根據it設備功耗來決定是否為配電區域或者it設備區域，從而提高靈活性及機房利用率。
（3）適合遠距離供電
傳統400v低壓發電機組由于電壓低，相同發電機組容量情況下供電線路上的電流就比較大，所以一般不可能把發電機組設置到離供電負載較遠的距離，這樣損耗就比較大，使得發電機組布局必須分散，增加土建和降噪成本，發電機組也難以實現共用共享。采用10kv中壓發電機組后，由于供電電壓提高25倍，相同發電機組容量情況下供電線路上的電流就是400v發電機組的1/25，就是說相同供電距離時損耗就減少到1/25。同時由于供電電流大大減小，可以采用較小發電機組輸出電纜給負載供電，此部分投資也大大減小。因此，建議把10kv發電機組集中設置，形成一個動力中心，統一向各個數據機樓應急保障供電。
（4）大容量并機系統
傳統400v低壓發電機組受公共母排和斷路器容量的限制（一般最大電流只能達到6000a左右），發電機組并機數量不會很多，比如2000kw油機并機數量不能超過3臺。采用10kv發電機組后，2000kw油機并機數量可以大大增加，十幾臺甚至20多臺都不成問題。
（5）機房等級多樣化
緊跟市場前端需求量身定制“低成本、差異化”機房，電源保障等級及保障比例可與客戶靈活協商。對于低端用戶，不用發電機組進行后備保障供電，而只需市電保障；對于高端用戶在市電斷電后采用后備發電機組進行保障供電，這樣也間接為10kv 中壓發電機組復用創造了條件。
（6）負載切換靈活
傳統400v低壓發電機組并機容量小，抗負載沖擊能力弱，采用10kv 中壓發電機組集中設置動力中心后并機容量大大提高，發電機組與市電的切換在10kv端完成，對400v負載影響較小，負載掛接更具靈活性。這樣也有利于大型數據中心10kv設備的選用，比如10kv空調冷水發電機組的應用，其相對于400v低壓發電機組啟動電流小，對電網沖擊小，可以降低電纜規格，減少線路壓降和損耗，減少線纜投資，既節能又環保。
二、10kv中壓在通信行業應用的供電方案
1、市電與發電機組切換的運行模式
當市電正常時，各數據機樓10kv配電系統采用單母線分段方式運行，中間設有母線并聯開關，兩段母線互為備用。10kv市電電源和10kv發電機組電源之間設置自動切換裝置，市電電源失電后，切換裝置自動切換，10kv母線由動力中心的10kv發電機組并機系統供電。10kv配電系統二段母線有兩路10kv市電進線和兩路10kv 發電機組進線、母聯開關之間設有電氣聯鎖裝置，不容許任何兩路電源并網運行。
（1）當一路市電中斷/故障時，通過自動/手動操作，轉換到另一路市電供電，兩路市電進線與母聯開關之間有電氣聯鎖裝置，任何情況下只能有兩個開關處在閉合狀態。
（2）當兩路市電中斷/故障時，發電機組快速自啟動，并機成功后，向各機樓10kv配電系統兩段母線供電。
2、動力中心供電預案
首先，應該對機樓及機房內由發電機組應急保障供電的負載進行分級，做好動力中心的應急保障供電預案，一旦一個數據機樓或者多個數據機樓的市電中斷或故障時，對動力中心的10kv發電機組進行復用供電，或者在復用基礎上對部分機樓或部分機房進行限制供電。
（1）當機樓的市電中斷/故障容量小于動力中心發電機組配置容量時，通過動力中心復用，為所有用電單元保障供電。
（2）當機樓的市電中斷/故障容量大于動力中心配置的發電機組容量時，在復用基礎上，需對機樓或機房進行分級，限制一部分機樓或部分機房用電，保障重要機樓或重要機房的供電。
三、在某通信系統數據中心的應用案例
1、某信息港項目的概況
某信息港是2015年前中國移動已建規模最大的基礎設施建設項目。以“立足創新，服務全網”為核心定位，圍繞創新與服務兩大主題，培育高科技、信息化、綠色環保三大理念，打造集國際化運營支撐、研發創新、信息服務、交流展示等功能于一體的國際一流信息園區。選址于北京昌平中關村國家工程技術創新基地，位于北六環和八達嶺高速公路交叉口，總占地面積1300畝（1畝＝666.6666667㎡），總規劃建筑規模約為130萬㎡。分9個地塊進行建設。其中北側1＃地塊設置兩棟30000㎡數據中心機房樓，建筑層數為四層。工程總用地面積為53431㎡；建筑面積為65245㎡。
信息港一期工程數據中心機房負載密度高，每棟機房樓的單體建筑的用電負載達20000kva，用電負載基本都需有自備發電機組來保證，自備發電機組需求容量大。單層建筑的面積相對較大。對于這種數據機房樓，若采用傳統的低壓發電機組，將會造成首層大量建筑面積的占用，影響高低壓變配電設備及空調制冷設備的布置，并且給解決發電機組運行時的振動、噪聲問題和發電機房的進、排風帶來困難。若低壓發電機組設置在樓外獨立設置的發電機房內，低電壓、大電流、長距離也會在運行維護、能量損耗、施工等方面帶來不利。
從供電系統節能角度考慮，將自備發電機組電壓從400v提高到10kv，電壓可提高25倍，線路損耗減少近690倍。10kv備用發電機供電系統比較400v備用發電機供電系統在方案評估上具有一定優勢，中國移動信息港一期工程決定采用中壓發電機組。
2、中壓柴油發電機組的應用
自備發電機組的發動機機型有兩種：往復式柴油發電機組、燃氣輪機發電機組兩種機型。燃氣輪發電機組具有運行可靠性高、電力輸出穩定、帶非線性負載能力強、體積小、重量輕、噪聲低等特點，但其單位kw·h的耗油量要比往復式柴油發電機組高，大約是往復式柴油發電機組的1.7倍，而且造價高。在國內通信行業尚無中壓燃氣輪機發電機組實際應用案例，從建設成本及運行維護安全角度考慮。信息港一期工程采用了往復式柴油發電機組。
一期地塊建設的發電機房共有34個發電機組機位。考慮信息港的今后發展，在機位數量不能改變的前提下，盡可能提高現有發電機房的供電保證能力。目前，大容量的備用中壓發電機組單機容量分別為1800kw、2000kw、2200kw、2400kw、2600kw。一期工程對不同容量的并機系統方案保障能力及價格進行分析對比，最終選擇了單機容量為2000kw自備發電機組。其理由是：提高單位機位的供電能力；減少系統中壓發電機組的并機臺數，使得多機并機系統的并機控制簡單；減少單系統的維護工作量；設備性價比高。
10kv發電機組供電系統為多臺并聯運行方式，將每臺發電機組提供的電源連接匯合成單一電源給負載供電，并機運行方式的市電與發電機的轉換是在市電進線斷路器和發電機供電系統輸出斷路器之間的轉換。
發電機組并機供電系統硬件運行條件需具備的條件是可靠的并機系統。
同時還具有運行保護裝置，能自動地、合理地分配和調整有功功率和無功功率，使發電機組間的調頻特性和調壓特性曲線趨向接近。
中壓發電機組采用多臺并機供電系統，能承受較大負載變化的沖擊。發電機并機供電系統的容量需根據業務需求分期實施。
●并機系統通運行方式
（1）發電機組同型號、同廠家、同容量發電機組多臺并機系統；
（2）發電機組不同型號、不同廠家、同容量發電機組多臺并機系統。<
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中壓柴油發電機組的輸出電壓的等級有6kv、6.3kv、6.6kv、10kv、10.5kv、11kv等，國內常用電壓等級為10kv，單臺發電機組功率一般在1000kw以上，若電力需求超過單臺柴油發電機組的最大容量，一般采用多臺發電機組并聯使用。
一、在通信行業的應用優勢
中壓柴油發電機組的在通信行業應用具有以下優勢：
（1）發電機組利用率的提高
傳統方式的每幢數據機樓配置相應400v低壓發電機組，平時市電正常時發電機組都閑置著，使用率極低，對機樓空間占用、投資都是浪費。而大型數據中心園區內一般單體數據機樓較多，總體用電量大，采用10kv中壓發電機組后可以統一設置動力中心（內含10kv 中壓發電機組、發電機組并機系統、10kv中壓發電機組與10kv市電切換及輸出配電系統）。采用1：n（n≥2）的比例（即只需配置1/n的發電機組數量）進行復用，將1個后備供電單元（10kv中壓發電機組群）作為n個用電單元的后備電源。通過復用，實現供電保障范圍最大化，當任意1個用電單元市電發生中斷時，后備供電單元（10kv中壓發電機組群）對此用電單元進行保障供電。以此提高發電機組利用率，實現資源的動態調配和共享，提高效益的同時大大降低土建及設備的建設成本，也符合綠色、環保及節能的主題。
（2）用電容量與機房密度的匹配性
受限于傳統400v低壓發電機組一定的裝機容量（發電機組機房在機樓建設初期的規劃容量一定，加上安裝場地、機房進排風等因素的制約），由于數據中心it設備負載的不確定性，負載密度跨度大（單機架功耗從低密設備4.5kw/架以內、中密設備4.5～7.5kw/架、高密設備7.5kw/架以上），數據中心供電設備安裝區域與it機房區域很難匹配，對于低密設備很容易出現it機房區域已裝滿而供電機房空間及供電容量有剩余，對于高密設備很容易出現供電機房空間及供電容量已滿而it機房空間空余較多的情況。隨著10kv 中壓發電機組在大型數據中心的應用，發電機組容量將不再受限（集中設置動力中心），可以在機樓內劃定一塊區域設置成機動區域，根據it設備功耗來決定是否為配電區域或者it設備區域，從而提高靈活性及機房利用率。
（3）適合遠距離供電
傳統400v低壓發電機組由于電壓低，相同發電機組容量情況下供電線路上的電流就比較大，所以一般不可能把發電機組設置到離供電負載較遠的距離，這樣損耗就比較大，使得發電機組布局必須分散，增加土建和降噪成本，發電機組也難以實現共用共享。采用10kv中壓發電機組后，由于供電電壓提高25倍，相同發電機組容量情況下供電線路上的電流就是400v發電機組的1/25，就是說相同供電距離時損耗就減少到1/25。同時由于供電電流大大減小，可以采用較小發電機組輸出電纜給負載供電，此部分投資也大大減小。因此，建議把10kv發電機組集中設置，形成一個動力中心，統一向各個數據機樓應急保障供電。
（4）大容量并機系統
傳統400v低壓發電機組受公共母排和斷路器容量的限制（一般最大電流只能達到6000a左右），發電機組并機數量不會很多，比如2000kw油機并機數量不能超過3臺。采用10kv發電機組后，2000kw油機并機數量可以大大增加，十幾臺甚至20多臺都不成問題。
（5）機房等級多樣化
緊跟市場前端需求量身定制“低成本、差異化”機房，電源保障等級及保障比例可與客戶靈活協商。對于低端用戶，不用發電機組進行后備保障供電，而只需市電保障；對于高端用戶在市電斷電后采用后備發電機組進行保障供電，這樣也間接為10kv 中壓發電機組復用創造了條件。
（6）負載切換靈活
傳統400v低壓發電機組并機容量小，抗負載沖擊能力弱，采用10kv 中壓發電機組集中設置動力中心后并機容量大大提高，發電機組與市電的切換在10kv端完成，對400v負載影響較小，負載掛接更具靈活性。這樣也有利于大型數據中心10kv設備的選用，比如10kv空調冷水發電機組的應用，其相對于400v低壓發電機組啟動電流小，對電網沖擊小，可以降低電纜規格，減少線路壓降和損耗，減少線纜投資，既節能又環保。
二、10kv中壓在通信行業應用的供電方案
1、市電與發電機組切換的運行模式
當市電正常時，各數據機樓10kv配電系統采用單母線分段方式運行，中間設有母線并聯開關，兩段母線互為備用。10kv市電電源和10kv發電機組電源之間設置自動切換裝置，市電電源失電后，切換裝置自動切換，10kv母線由動力中心的10kv發電機組并機系統供電。10kv配電系統二段母線有兩路10kv市電進線和兩路10kv 發電機組進線、母聯開關之間設有電氣聯鎖裝置，不容許任何兩路電源并網運行。
（1）當一路市電中斷/故障時，通過自動/手動操作，轉換到另一路市電供電，兩路市電進線與母聯開關之間有電氣聯鎖裝置，任何情況下只能有兩個開關處在閉合狀態。
（2）當兩路市電中斷/故障時，發電機組快速自啟動，并機成功后，向各機樓10kv配電系統兩段母線供電。
2、動力中心供電預案
首先，應該對機樓及機房內由發電機組應急保障供電的負載進行分級，做好動力中心的應急保障供電預案，一旦一個數據機樓或者多個數據機樓的市電中斷或故障時，對動力中心的10kv發電機組進行復用供電，或者在復用基礎上對部分機樓或部分機房進行限制供電。
（1）當機樓的市電中斷/故障容量小于動力中心發電機組配置容量時，通過動力中心復用，為所有用電單元保障供電。
（2）當機樓的市電中斷/故障容量大于動力中心配置的發電機組容量時，在復用基礎上，需對機樓或機房進行分級，限制一部分機樓或部分機房用電，保障重要機樓或重要機房的供電。
三、在某通信系統數據中心的應用案例
1、某信息港項目的概況
某信息港是2015年前中國移動已建規模最大的基礎設施建設項目。以“立足創新，服務全網”為核心定位，圍繞創新與服務兩大主題，培育高科技、信息化、綠色環保三大理念，打造集國際化運營支撐、研發創新、信息服務、交流展示等功能于一體的國際一流信息園區。選址于北京昌平中關村國家工程技術創新基地，位于北六環和八達嶺高速公路交叉口，總占地面積1300畝（1畝＝666.6666667㎡），總規劃建筑規模約為130萬㎡。分9個地塊進行建設。其中北側1＃地塊設置兩棟30000㎡數據中心機房樓，建筑層數為四層。工程總用地面積為53431㎡；建筑面積為65245㎡。
信息港一期工程數據中心機房負載密度高，每棟機房樓的單體建筑的用電負載達20000kva，用電負載基本都需有自備發電機組來保證，自備發電機組需求容量大。單層建筑的面積相對較大。對于這種數據機房樓，若采用傳統的低壓發電機組，將會造成首層大量建筑面積的占用，影響高低壓變配電設備及空調制冷設備的布置，并且給解決發電機組運行時的振動、噪聲問題和發電機房的進、排風帶來困難。若低壓發電機組設置在樓外獨立設置的發電機房內，低電壓、大電流、長距離也會在運行維護、能量損耗、施工等方面帶來不利。
從供電系統節能角度考慮，將自備發電機組電壓從400v提高到10kv，電壓可提高25倍，線路損耗減少近690倍。10kv備用發電機供電系統比較400v備用發電機供電系統在方案評估上具有一定優勢，中國移動信息港一期工程決定采用中壓發電機組。
2、中壓柴油發電機組的應用
自備發電機組的發動機機型有兩種：往復式柴油發電機組、燃氣輪機發電機組兩種機型。燃氣輪發電機組具有運行可靠性高、電力輸出穩定、帶非線性負載能力強、體積小、重量輕、噪聲低等特點，但其單位kw·h的耗油量要比往復式柴油發電機組高，大約是往復式柴油發電機組的1.7倍，而且造價高。在國內通信行業尚無中壓燃氣輪機發電機組實際應用案例，從建設成本及運行維護安全角度考慮。信息港一期工程采用了往復式柴油發電機組。
一期地塊建設的發電機房共有34個發電機組機位。考慮信息港的今后發展，在機位數量不能改變的前提下，盡可能提高現有發電機房的供電保證能力。目前，大容量的備用中壓發電機組單機容量分別為1800kw、2000kw、2200kw、2400kw、2600kw。一期工程對不同容量的并機系統方案保障能力及價格進行分析對比，最終選擇了單機容量為2000kw自備發電機組。其理由是：提高單位機位的供電能力；減少系統中壓發電機組的并機臺數，使得多機并機系統的并機控制簡單；減少單系統的維護工作量；設備性價比高。
10kv發電機組供電系統為多臺并聯運行方式，將每臺發電機組提供的電源連接匯合成單一電源給負載供電，并機運行方式的市電與發電機的轉換是在市電進線斷路器和發電機供電系統輸出斷路器之間的轉換。
發電機組并機供電系統硬件運行條件需具備的條件是可靠的并機系統。
同時還具有運行保護裝置，能自動地、合理地分配和調整有功功率和無功功率，使發電機組間的調頻特性和調壓特性曲線趨向接近。
中壓發電機組采用多臺并機供電系統，能承受較大負載變化的沖擊。發電機并機供電系統的容量需根據業務需求分期實施。
●并機系統通運行方式
（1）發電機組同型號、同廠家、同容量發電機組多臺并機系統；
（2）發電機組不同型號、不同廠家、同容量發電機組多臺并機系統。<
購買工業柴油發電機該選什么品牌?功率有哪些？
柴油機熱交換器冷卻系統優點與安裝
大型柴油發電機租賃價格注意事項
柴油發電機小固件螺母保養不可忽視
柴油發電機玉柴的蓄電池負荷測試
柴油發電機組中冷器的工作原理及清洗方法介紹
淺談柴油發電機組在核電站應用上的分類
發電機生產廠家分享日常柴油發電機操作規程管理