中压柴油发电机组的运用优点

中压柴油发电机组的输出电压的等级有6kV、6.3kV、6.6kV、10kV、10.5kV、11kV等，国内常用电压等级为10kV，单台发电机组容量一般在1000kW以上，若电力需求超过单台康明斯发电机组的最大功率，通常选用多台发电机组并列使用。

传统方式的每幢数据机楼配置相应400V低压发电机组，平常大电正常时发电机组都闲置着，操作率极低，对机楼空间占用、投资都是浪费。而大型参数中心园区内通常单体数据机楼较多，总体用电量大，选择10kV中压发电机组后可以统一设置动力中心（内含10kV 中压发电机组、发电机组并列系统、10kV中压发电机组与10kV市电转换及输出配电系统）。选择1：N（N≥2）的比例（即只需配置1/N的发电机组数量）进行复用，将1个后备供电单元（10kV中压发电机组群）作为N个用电单元的后备电源。通过复用，实现供电**范围较大化，当任意1个用电单元电网产生中断时，备用供电单元（10kV中压发电机组群）对此用电单元进行**供电。以此增强发电机组利用率，实现资源的动态调配和分享，增强效益的同时大大减少土建及装置的建设成本，也符合绿色、环保及节能的主题。

受限于传统400V低压发电机组一定的装机容量（发电机组机房在机楼建设初期的布置容量一定，加上安装场地、机房进排风等要素的制约），因为参数中心IT设备负荷的不确定性，负载密度跨度大（单机架功耗从低密装置4.5kW/架以内、中密设备4.5～7.5kW/架、高密设备7.5kW/架以上），数据中心供电装备安装区域与IT机房区域很难匹配，对于低密设备很容易发生IT机房区域已装满而供电机房空间及供电容量有剩余，对于高密装备很容易出现供电机房空间及供电功率已满而IT机房空间空余较多的状况。随着10kV 中压发电机组在大型参数中心的应用，发电机组功率将不再受限（集中设置动力中心），可以在机楼内划定一块区域设置成机动区域，根据IT装置功耗来决定是否为配电区域或者IT装备区域，从而增强灵活性及机房利用率。

传统400V低压发电机组由于电压低，相同发电机组功率情况下供电线路上的电流就比较大，故而通常不可能把发电机组设置到离供电负载较远的距离，这样损耗就比较大斯坦福发电机官网，使得发电机组布局必须分散，增加土建和降噪成本，发电机组也难以实现共用分享。选择10kV中压发电机组后，由于供电电压增强25倍，相同发电机组功率情形下供电线，就是说相同供电距离时损耗就减少到1/25。同时因为供电电流大大降低，可以选取较小发电机组输出电缆给负载供电，此部分投资也大大减轻。因此，建议把10kV发电机组集中设置，形成一个动力中心，统一向各个数据机楼备用**供电。

传统400V低压发电机组受公共母排和断路器功率的限制（通常较电网流只能达到6000A左右），发电机组并机数量不会很多，比如2000kW油机并机数量无法超过3台。选择10kV发电机组后，2000kW油机并车数量可以大大增加，十几台甚至20多台都不成问题。

紧跟市场前端需求量身定制“低成本、差别化”机房，电源**等级及**比例可与客户灵活协商。对于低端用户，不用发电机组进行后备**供电，而只需大电**；对于高端用户在电网断电后采用备载发电机组进行**供电，这样也间接为10kV 中压发电机组复用创造了因素。

传统400V低压发电机组并联容量小，抗负载冲击能力弱，采用10kV 中压发电机组集中设置动力中心后并车功率大大提升，发电机组与市电的切换在10kV端完成，对400V负载影响较小，负载挂接更具灵活性。这样也有利于大型数据中心10kV装置的选取，比如10kV空调冷水发电机组的应用，其相对于400V低压发电机组启动电流小，对大电冲击小，可以减小电缆类型，减轻线路压降和损耗，减轻线缆投资，既节能又环保。

当大电正常时，各参数机楼10kV配电系统采取单母线分段步骤运行，中间设有母线并联开关，两段母线kV发电机组电源之间设置自动切换装置，大电电源失电后，切换系统自动转换，10kV母线kV发电机组并列装置供电。10kV配电系统二段母线kV大电进线kV 发电机组进线、母联开关之间设有电气联锁系统康明斯发电机厂家电话，不容许任何两路电源并网运行。

（1）当一路电网中断/损坏时，通过自动/手动使用，转换到另一路大电供电，两路电网进线与母联开关之间有电气联锁系统，任何情况下只能有两个开关处在闭合状态。

（2）当两路电网中断/损坏时，发电机组快速自启动，并列成功后，向各机楼10kV配电系统两段母线、动力中心供电预案

首先，该当对机楼及机房内由发电机组应急**供电的负载进行分级，做好动力中心的备用**供电预案，一旦一个数据机楼或者多个参数机楼的市电中断或故障时，对动力中心的10kV发电机组进行复用供电，或者在复用基本上对部分机楼或部分机房进行限制供电。

（1）当机楼的大电中断/故障容量小于动力中心发电机组配置功率时，通过动力中心复用，为所有用电单元**供电。

（2）当机楼的电网中断/故障容量大于动力中心配置的发电机组容量时，在复用基本上，需对机楼或机房进行分级，限制一部分机楼或部分机房用电，**重要机楼或重要机房的供电。

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信息港一期工程数据中心机房负荷密度高，每栋机房楼的单体建筑的用电负荷达20000kVA，用电负荷基本都需有自备发电机组来保证，自备发电机组需求功率大。单层建筑的面积相对较大。对于这种数据机房楼，若采用传统的低压发电机组，将会造成首层大量建筑面积的占用，影响高低压变配电设备及空调制冷设备的布置，并且给解决发电机组运转时的振动、噪音问题和发电机房的进、排风带来困难。若低压发电机组设置在楼外独立设置的柴油机房内，低电压、市电流、长距离也会在运行维护、能量损耗、施工等方面带来不利。

从供电系统节能角度考虑，将自备发电机组电压从400V提升到10kV，电压可提升25倍，线kV应急发电机供电系统比较400V备用发电机供电装置在方案评估上具有一定特点，中国移动信息港一期工程决定采用中压发电机组。

自备发电机组的发动机机型有两种：往复式柴油发电机组、燃气轮机发电机组两种机型。燃气轮发电机组具有运转可靠性高、电力输出稳定、带非线性负载能力强、体积小、重量轻、噪音低等特征，但其单位kW·h的耗油比要比往复式康明斯发电机组高，大约是往复式康明斯发电机组的1.7倍，而且造价高。在国内通信行业尚无中压燃气轮机发电机组实际应用案例，从建设成本及运转维保安全角度考虑。信息港一期工程采取了往复式康明斯发电机组。

一期地块建设的柴发机房共有34个发电机组机位。考虑信息港的今后发展，在机位数量不能改变的前提下，尽可能提高现有发电机房的供电保证能力。目前，大容量的应急中压发电机组单机容量分别为1800kW、2000kW、2200kW、2400kW、2600kW。一期工程对不一样容量的并列装置方案**能力及价格进行概述对比，较终选购了单机容量为2000kW自备发电机组。其理由是：提高单位机位的供电能力；降低系统中压发电机组的并机台数，使得多机并车装置的并机控制简单；降低单装置的维保工作量；装备性价比高。

10kV发电机组供电系统为多台并列运行步骤，将每台发电机组供应的电源连接汇合成单一电源给负载供电，并机运转程序的大电与发电机的切换是在电网进线断路器和发电机供电系统输出断路器之间的切换。

同时还具有运转保护系统，能自动地、合理地分配和调整有功容量和无功功率，使发电机组间的调频特征和调压特性曲线趋向接近。

中压发电机组选择多台并机供电装置，能承受较大负荷变化的冲击。发电机并联供电装置的功率需根据业务需求分期实施。

① 并车控制系统的兼容性。排查的措施：统一为其中一个控制系统品牌（一般后并入发电机组的并车系统品牌为首选），或者全部更换为第三种控制系统品牌（多适用于两种不一样品牌发电机组均为原有，原有控制面板不具备并列作用，或并列控制程序、用途落后）。

原有发电机组的发动机为电子调速，而新并入发电机组为中压共轨喷油系统（其核心通常是电脑控制板），不管是发动机因何种调速控制步骤，主流分散式并列控制屏均能够通过跳线、外部接线或者数据设置，输出与发动机调速信号接口匹配的或CANBUS 调速信号，再通过PID闭环微调调节，实现新、旧发动机调速性能的一致。

同理，不一样品牌发电机组的发电机所选用电压调整器（DVR）也不尽相同（如，模拟式电压调节器（电压调节器）和数字式电压调节器调压板），但不管是发电机何以种电压调整器稳压板，主流分散式并车控制系统也均能够通过跳线、外部接线或者参数设置，输出与发电机调压信号接口匹配的或CANBUS 调压信号，再通过PID闭环微调调整，实现新、旧发电机调压性能的一致。

发电机的绕组节距不一样时，由于不同节距发电机输出电压的波形并不完全一样，同时不一样节距对高次谐波的抑制效果也不同，2/3节距的绕组对3次谐波及其倍数的奇次谐波有很强的抑制功用，而5/6节距的绕组对5次和7次谐波有很强的抑制作用，2/3节距的绕组和5/6节距的绕组并车运行，综合功用的结果是表面看起来完全重迭的并列发电机组波形还是与正弦波形存在细微差别，在中性线存在的情形下，即使发电机组间电压高效值完全一样，但瞬时电压幅值并不一样，存在电压差，相应就会产生电流，并车时不可预防地会出现由于波形不完全重迭产生的高次谐波环流，一方面浪费柴油机的有功容量，损失效率；另外一方面因为环流的存在，发电机不能输出铭牌标定的输出电流或者容量。

首先尽量选取绕组节距一样的发电机型号，不同服务商、不一样型号的节距可能都不一样，因此需要仔细查阅工厂的技术规格。

其次利用中压发电机的负载基本对称和三角形联结的变压器，不需要中性线这一特征，取消中性线，保护选用中性点通过高阻接地程序，通过设置PLC，控制实现选择中性点接地电阻控制用的接触器切换控制逻辑康明斯柴油发电机厂家，保证在发电机组运行时有或只有一台运转并合闸发电机组的中性点接地电阻是通过接触器投入的，切断环流通过中性点接地电阻形成回路（因为功率管理或者损坏造成的发电机组调换，在切换流程中出现的中性点接地电阻存在的短时间重迭运行不影响），3次谐波由于缺乏回路就只能在三角形联结的变压器绕组里面循环，在发电机和负载侧不造成危害，大大降低了3次谐波的影响。

因为后期扩容项目往往都是在第一期的时候就已经采购了开关柜，柜子中可能没有装配差动电流互感器或者装配的差动电流互感器由于尺寸问题，在发电机中性点一侧不能装配，因此在项目实施步骤中需要特别关注差动电流互感器的配合问题，原则是尽量选用同一厂家、同一型号的差动电流互感器，如果不能实现，也需要尽量选用特征曲线和参数接近的CT。

除此之外，可能还存在开关柜提供的位置信号及保护反馈信号不全，开关柜供应的保护不全面等问题，需要完善保护配置，增加开关柜信号继电器的触点，提供给发电机组并联控制装置。在信息港项目中，发现发电机组输出中压开关的接地刀开关位置信号没有反馈给并列控制系统进行闭锁，如果出现接地刀开关处于合闸接地状态时，发电机组突然起动，将产生中压输出直接通过接地刀开关短路的重大隐患。

发电机组不一样规格、不一样授权厂商、同功率发电机组多台并车，通常由新供货装备厂商完成相关的并列整改作业，常规情形下并联系统改造又分为以下几种方式：

如果原来的发电机组已经超过代理商保修期，原来控制装置陈旧且无备品、备件或者用途缺失，找不到相关的资料，拆装原装的控制系统也不会带来比较大的发电机组控制失效风险，且柴油机的ECM模块和发电机的稳压板模块完全独立于原厂的控制装置，建议除保留发电机组本体的接线之外，拆装原来发电机组的控制屏或者控制系统，全部统一换成与新增发电机组一样的操作系统或者控制系统，这样做的益处是因为扩容前后的发电机组统一控制品牌型号，可以达到同OEM主机厂发电机组并列的无缝效果，另外系统较简洁，总接线较少，可以较大限度提高系统的可靠性，缺点是成本较高，现场整改接线工作量较大。

如果因为原来的发电机组在服务站保质期内，拆卸原产的控制装置，可能导致保质失效或者带来比较大的发电机组控制失效风险，另外还有一种状况是原来发电机组的控制装置内高度集成了柴油机的ECU模块甚至发电机的AVR模块，并且没有方案将ECM模块和电压调节器模块从原厂控制装置独立出来，也就是无法甩掉原装控制装置，可以考虑以下两种举措：

① 保留原来发电机组除并列和功率管理之外的所有检测，起停控制和保护用途，通过参数设置和改线，将原厂控制装置内置的并联和功率管理功能关闭，并车和容量管理用途由新增发电机组同一品牌同一型号控制屏接管，这样不管新机还是旧机，并机和功率管理功用都有同一品牌同一型号操作界面完成，也可以达到较佳的并车效果。

② 保留原来的并联控制系统，构造一组，组内沿用原来的并车控制装置，新增加的发电机组统一安排到另一组，另外构成一个并列控制系统，两组互相独立，在组内通过数字量实现通信，完成组内发电机组的同步控制和有功容量、无功功率负载分配。发电机组的优先级别和公共母排的无压合闸权由PLC根据优先级别设置统一控制，组与组之间的有功容量和无功功率负荷分配信号，可通过增加界面卡模块作为桥梁，将两个组的有功容量和无功容量两个负载分配的数字量信号均转化为组与组之间能够识别的标准接口信号（目前统一为0～5V或者0～10V模拟量信号），组内数字量负荷分配，在组外通过模拟量进行负荷分配。自动投入及退出的容量管理用途则通过外置的容量测量模块攻略发电机组总的功率输出，通过PLC实时精确计算出需要运转的发电机组台数，对控制装置进行启动停机控制，一般情况下，先在组内进行发电机组的投入退出控制，当超出组内调节能力之后再在组外进行调节，从而简化控制逻辑，提高系统稳定性。这种方案的特点是成本较低，现场改线作业量较少，其弊端是因为存在新旧两套不同的控制装置，控制系统比较复杂，也没有措施完全进行完全通信，因此不能达到无缝并车效果，有些复杂功用不能实现，只能运用在要点较低等级参数中心。当然如果各个品牌控制模块通过加强协作，统一相关控制屏通信和控制用途标准，实现互联互通，接口模块和PLC等模块完全可以省掉，系统可以更简易可靠。

而在信息港一期项目中，cummins电力技术销售中心选用了上述方案之外的另一种措施，即由新供康明斯发电机组并列系统追踪与原有某工厂W发电机组原有并机装置保持主控模块统一的基本上，再进行并车系统改造、升级和优化，用以实现不一样品牌发电机组并列的目的。

如：康明斯并车装置主控模块追踪与服务商W发电机组并机主控模块品牌一致并版本优于，保留原有集中监控控制器并通过扩容来实现新增发电机组信息的集中显示及发电机组控制，完成基础并列整改和调试后，再根据各项调试反馈对原有软件进行再编程优化等。从验收后各项指标来看，全面实现了项目之初的各项规划要求并有优化，而且因相关版本的升级和优化，还提升了原有系统的各项指标。