数据中心柴油发电机系统（一）

1、一般规定

1.1 本章适用于以柴油发电机组作为备用电源的数据中心。

1.2 发电机组电源的选用，应根据数据中心对供电可靠性的需求配置，满足不同负载对电能质量的要求，机组的带载特性应不低于现行国家标准《往复式内燃机驱动的交流发电机组》GB/T 2820规定的G3等级。

条文说明：《往复式内燃机驱动的交流发电机组 第1部分：用途、定额和性能》GB/T2820.1中规定：为了覆盖各供电系统的不同要求，定义了4种性能等级。其中G3这一级是适用于数据中心整流器和晶闸管控制的负载，其对发电机组电压波形的影响需要特殊考虑。G3级发电机组电压和频率的具体运行限值，在《往复式内燃机驱动的交流发电机组第5部分：发电机组》GB/T2820.5中给出了明确值。

1.3 发电机组的安装工程应满足现行国家标准《工业企业厂界环境噪声排放标准》GB12348和《声环境质量标准》GB3096的要求。

1.4 A级数据中心供油系统的供电应采用双路电源，供油油泵及主供油管应冗余配置。

1.5 选用无刷励磁同步发电机，宜采用永磁励磁方式和数字式电压调节器（DVR），发电机应装全阻尼绕组。

1.6 低压发电机的绝缘等级不应低于H级，高压发电机的绝缘等级不应低于F级。

1.7 在发电机选型时应考虑带容性负载及非线性负载的能力。

条文说明：本文对发电机选型做出规定。

（1）柴油发电机组带非线性负载能力

在数据中心负载中因存在大量非线性负载，产生了大量的谐波电流，谐波电流通过电源的阻抗产生了谐波电压，谐波电压的超标对供电及发电设备的安全及稳定性造成威胁，主要表现发电机发热、电压不稳定、保护误动、功率因数低造成UPS频繁在供电与UPS之间频繁切换等，此情况在由发电机供电时表现特别突出。

谐波电压的产生与电源的次暂态电抗X”d相关联，由于发电机的X”d 远大于变压器的X”d或用U’scx(～6%pu)表示，所以谐波对发电机影响更为突出。表现为当发电机容量选择小时出现电压震荡、频率波动、发电机发热、甚至根本无法带负载。这是因为在同样的谐波电流下，发电机比变压器吸收谐波的能力更大，即电压畸变与发电机阻抗成正比，阻抗与发电机功率成反比。

由于总电流谐波为THDI=√(Σ(In)²)/I1 而发电机带非线性负载能力是对THDU而言，在一定的谐波电流下供电产生的THDU值是影响电流安全和发电机安全的主要因数。THDU是由各谐波电流大小和次方即√(Σ(n • In%)²)和发电机的X''d，以及为保证安全的供电的THDU阈值决定的，而不直接由THDI决定。

（2）柴油发电机组带容性负载能力

柴油发电机带容性负载能力较差，通常是发电机视在功率的20%，主要原因是同步发电机在带感性负载时，定子负载电流产生的磁场方向和转子励磁电流产生的磁场方向具有相反的分量。所以当感性负载电流大时在发电机定子与转子间产生的合成磁场强度减小，而发电机的电压为在滞后的COSΦ下，当定子电流增加时，此时是去磁作用，而在容性负载时定子电流产生的磁场与转子产生的励磁磁场具有同向分量。即在超前的COSΦ下，当定子电流增加时，此时是助磁作用。而转子与定子之间的合成磁场的大小决定了发电机的输出电压，如下图：

所以同步发电机在带容性负载时容易出现电压失控，因此同步发电机能带的容性负载能力小。

如MXH-1800-4/11kV 1800kW(2250kVA)此机组同步电抗Xd=1.636对应的带容性负载曲线如下：

带容性负载曲线

可带最大容性负载为Q=2259kVA×0.48=1080kvar即此发电机可带容性负载为其视在功率的48%。

同步发电机带容性负载能力主要取决于发电直轴同步电抗Xd，同步电抗越大带容性负载能力越小。具体可按厂家提供的发电机负载曲线图计算。

1.8 数据中心的发电机组应配置加热器。

2、低压发电机系统要求

2.1 低压发电机组宜靠近负载中心安装。

2.2 低压发电机组应就近配置输出开关。

条文说明：发电机组一般容量在1600kW及以下容量时，会随机组主体配置输出开关。当大于该容量时，受到开关容量和开关形式的影响，往往在机组主体上不宜再集成输出开关。因此，需要在机组附近配置专用配电柜来安装输出开关。

2.3 低压发电机组宜采用单机工作方式。

2.4 低压发电机组并机电流总容量不应大于配电装置母线的输送能力。

3、高压发电机系统要求

3.1 高压发电机组应采用并机方式工作。并机系统的主控制器应能实现对机组轻载减机运行、重载增机运行的控制。

3.2 并机系统的主控制器应具备对油机并联系统中的所有设备在线监测，异常时应能自动发出声光报警信号。

3.3 当发电机组并机控制由主控制器集中管理时，主控制系统应具备模拟量显示及手动并机合闸控制功能。

3.4 A级数据中心的发电机组并机系统控制器宜采用备份冗余配置。

3.5 高压发电机组水箱风扇宜采用轴驱方式。

3.6 高压发电机组的并机配电系统应具备扩展性。

3.7 并机系统宜设测试负载接入装置。

（以上内容摘录自：中国工程建设协会标准 T/CECS 486-2017《数据中心供配电设计规程》，为符合电子阅读习惯文章排版与正式出版物有别，欲了解标准全文敬请购买正版标准。）