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柴油发电机

大型云计算中心柴油发电机系统的设计

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大型云计算中心柴油发电机系统的设计

责任编辑:2020十大正规网赌网址-【www.4008com】??? 发布时间:2020-10-26 ??? 【

摘 要

随着云计算业务的高速发展,云计算中心逐渐从中小规模转向大规模集中部署,本文以广东某云计算中心柴油发电机系统工程实践为参照,在此探讨大型云计算中心项目中柴油发电机组的设计与实施问题。

【关键词中压配电柜 柴油发电机 云计算

1 项目需求分析

广东某云计算中心项目面积11000平米,部署机柜1216台,平均功率5.5kW的512台,6kW的704台;1216台机柜总功率为7040kW,按照PUE=1.35,总功率为9504 kW,建设标准按国家标准《GB50174-2017 数据中心设计规范 》A级标准。

根据A级标准要求必须配置柴油发电机组作为备用电源,且柴油发电机组必须是N+X(X=1~N)冗余配置。

2 柴油发电机系统设计

A级机房要求油机连续和不限时运行,也即COP功率。本方案油机计算负荷为9504 kW,选用意大利奔马10kV中压柴油发电机组GSW2520P,该油机的发动机规格为帕金斯(Perkins)的4016-61TRG3,发电机规格为利莱森玛(Leroy Somer)的LSA53.1 UL85,自动控制面板采用奔马(PRAMAC)AC03并机控制器。该发电机组的主用功率(PRP)为1804 kW/2255kVA,备用功率(LTP)为2004kW/2505kVA,持续功率(COP)为1603 kW/2004kVA。采用6主1备共7台油机并机,COP总功率为9618 kW,满足负荷需求。

两路10kV市电在正常情况下,同时运行各带一半负载;在一路市电停电或者故障时,母联备自投自动投入,由另外一路市电带起全部负载;当双路市电均失电时,油机在15秒内自动启动,60秒内完成并机,通过自控系统控制,分闸10kV市电电源断路器,闭合油机电源断路器,向负荷供电;当市电恢复正常后,系统继续由油机系统供电,需要手动切换回市电供电;油机系统在任何情况下均不与市电并联运行。

油机检测到启动信号后6台机组同时启动并机输出,运行5分钟后根据后端实际负载率情况进行减机,这样可以确保油机启动初期有足够的抗负载冲击能力。6台油机启动过程中如果有1台无法正常启动,则自动切换到备用油机启动。

本油机系统共包含有7台油机进线柜,1台PT柜,2台并机输出柜,1台并机控制柜,1台假负载接线柜,1台假负载测试控制柜,1套接地电阻柜,1套直流操作电源柜,1台假负载。

单台机组最大额定电流137.74A,断路器电流630A,油机控制系统全套中压配电柜柜型选用施耐德原厂PIX-12中压配电柜。

油机进线柜内断路器选用施耐德HVX-12-25-06真空断路器,配置CT两只,地刀,零序CT,避雷器,配微机保护P127,多功能表PM2125C。

PT柜选用PTT-12,PT&避雷器共车方案,带PT,避雷器,消谐电阻。

并机输出柜内断路器选用HVX12-31-12真空断路器,带CT两只,避雷器,零序互感器,配微机保护P127,多功能表PM2125C。

并机控制柜采用IG-NT-MINT系统,除了收集控制单机上的AC-03控制器信号外,与接地电阻柜、并机输出柜、并机输入柜等设备的所有控制信号全部由此柜提供接口。

假负载接线柜内断路器选用HVX-12-25-06,带CT两只,下PT,避雷器,熔断器,零序互感器,配微机保护P343,多功能表PM2125C。

假负载测试控制柜内主要包含控制主机、显示屏,通过负载柜控制系统软件进行操作控制。

接地电阻柜选用保定天威的10kV发电机中性点接地电阻柜。7台油机共用1个接地电阻柜,当油机启动时,该接地电阻柜主要包括电阻器、真空接触器和电流互感器等配套设备。其中电阻器THT-FZG-10/58额定电阻值58Ω,短时通流能力100A,额定通流时间10s,在25℃时的电阻值允许偏差≤±3%,电阻率1.09μΩm。真空接触器选用单极JZC1—12/400,额定电压12kV,额定电流400A。

直流操作电源操作电压110V,容量为80AH。

假负载为河北凯翔AC10.5kV-2000kW高压智能交流负载柜。该负载柜额定电压AC10.5kV,额定功率2000kW,工作电源为AC380V/50HZ,冷却方式为强制风冷。在此需要注意的是,外市电配电系统设计中需要为假负载的强制风冷风扇提供电源,这个是特别容易遗漏的一点。

根据规范要求,油机系统必须配置12小时燃油。油机的满载耗油量是482L/h,按照12小时计算,6台油机的满载总耗油量34704L,约34.7m3。由于消防规范限制,室内单个日用油箱不能超过1 m3,7台机组共配置7个1 m3的日用油箱,日用油箱箱底采用平衡油管互通,另配置30 m3的卧式柴油储罐室外埋地安装。室外油罐池四周采用栅栏进行防护隔离,并配置监控摄像头和探照灯。

采用齿轮油泵输油,油泵按照1+1冗余配置。柴油由槽车运来后,储存于室外柴油储罐内,经过滤器、油泵加压。日用油箱由自动液位传送控制系统进行控制。在低液位时,电磁阀打开,启动输油泵。在高液位电磁阀关闭。当日用油箱间发生火灾时,开启紧急排油泵,将日用油箱内的柴油排至埋地油罐内。

单台机组输入到中压柜的电缆选用ZRYJV22-8.7/15kV-3*120电缆,中压柜输出到10KV中压母线的电缆选用ZR-YJV22-8.7/15kV-3*400电缆。

整套油机系统运行数据通过RS485智能接口接入云计算中心的动环监控系统,通过动环监控系统可以远程查看油机的运行状态。

3 油机房的设计

按照环保要求,进、出风口都设置了消音措施,噪声控制在65dB以内。

整个油机房四周墙面和棚面均安装了微孔吸音板,且内衬50mm厚吸音棉。

单台油机重量为18.5吨,在油机房地面做了混凝土承重基础,承重基础和全部地面均采用绿色环氧聚氨酯防静电地坪漆处理,既能够防静电,又可以防止地面起灰尘而影响机组运行。

油机房作为独立的防火分区,采用烟感和温感进行消防检测,并配置七氟丙烷气体灭火系统。同时,油机配置了手持二氧化碳灭火器和防毒面具。

4 结束语

该柴油发电机系统在安装调试完成后,经过了严格的第三方满载测试和模拟各种场景的投切运行,各项指标均满足相关规范,符合设计要求,能够安全稳定运行。本文理论联系实践,结合多个柴油发电机组部署过程中发生的一些问题,希望给广大云计算中心建设从业者以参考借鉴,避免类似问题反复出现。


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