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数据中心发电机、变压器和UPS匹配的逻辑探讨

2020-12-26 8:52:12      点击:

数据中心发电机、变压器和UPS匹配的逻辑探讨

  • 高端数据中心的电源和配电系统无非是以下两种系统架构:带10kV发电机的2N电源系统; 具有400V发电机的2N电源系统。 图1和图2是具有10kV发电机的2N电源系统和具有400V发电机的2N电源系统的架构示意图。 数据中心的负载能力和建设规模不同,系统配置不同或设备容量不同,或者系统架构是以上示意图中多个模块的组合。 在比较这两种体系结构的优缺点时,在每个数据中心的设计过程中也是激烈讨论的主题。 本文不讨论“环又粗又细,各有千秋”,但是这两个系统体系结构,设备之间的逻辑匹配问题或设备的错误选择都可能导致保护。 发电机停机和其他问题:


    ·发电机具有左右振动的机械振动和声音波动; 突然的电压和频率变化会导致UPS切换到逆变器,旁路并关闭;


    ·UPS被烧毁;


    ·发电机保护关闭...


    1例1


    在图1中具有10 kV发电机的2N电源系统中,如果 变压器前端的10kV总线上有多个变压器,当两条主线发生故障时,机油会发动。当发动机启动时,柴油机输出电路将向2N电路中的所有变压器供电(容量 是发电机容量的两倍),并且电路中会立即产生高启动电流,从而使电动机停止保护。


    (1)故障分析


    闭合变压器时产生的浪涌电流,使浪涌电流励磁,浪涌电流可以达到电流的6至8倍 额定值,并且电流值在开始时。在半个周期内达到最大值,小型变压器可以在几个周期后达到稳态值,而大型变压器则需要几秒钟或10秒钟以上的时间才能恢复到额定值。 稳定状态。 但是,当同时启动多个变压器时,浪涌电流在环路中重叠。 在短时间内的电流强度非常令人惊讶。 如果不能通过技术手段避免,发电机肯定会在此时死掉。 而且,几个大型变压器同时连接到同一条总线。 启动和访问电源也会导致电源电压立即下降,或者使前断路器过电流保护或差动保护发生故障。


    (2)解决方案


    每个变压器的前输入开关的继电器的保护装置均具有跳闸功能,用于电压损失和自动点火,以及点火延迟时间 自动可调。 一段母线中两个变压器启动之间的时间间隔大于20 s; 在两台发电机并联稳定之后,功率被发送到背景变压器电路。


    2情况2


    在图2中配置有400V发电机的2N电源系统中,当两条电源线发生故障时,柴油发电机启动,格瑞特电池电路中的所有UPS 2N(10%的UPS处于负载状态,所有UPS的总额定容量约为单台柴油机总容量的2倍)。 发电机表现出左右振荡的机械振动和涟漪声,异常运行后,发电机停止15秒钟。


    (1)故障分析


    图3是发电机的功率圆图。 它是数据中心中常见的发电机输出功率图,反映了发电机的安全运行范围,给出了超出机组运行极限的情况。 高端数据中心的电源和配电系统无非是以下两种系统架构:具有10kV发电机的2N电源系统; 具有400V发电机的2N电源系统。 图1和图2是具有10kV发电机的2N电源系统和具有400V发电机的2N电源系统的架构示意图。 数据中心的负载能力和建设规模不同,系统配置不同或设备容量不同,或者系统架构是以上示意图中多个模块的组合。 在比较这两种体系结构的优缺点时,在每个数据中心的设计过程中也是激烈讨论的主题。 本文不讨论“环又粗又细,各有千秋”,但是这两种系统体系结构,设备之间的匹配逻辑问题或设备选择不当都会对设备进行保护。 发电机停机和其他问题:


    ·发电机具有左右振动的机械振动和声音波动; 突然的电压和频率变化会导致UPS切换到逆变器,旁路并关闭;


    ·UPS被烧毁;


    ·发电机保护关闭...


    1例1


    在图1中具有10 kV发电机的2N电源系统中,如果 变压器前端的10 kV总线上有多个变压器,当两条主线发生故障时,机油会发动。当发动机启动时,柴油机输出电路将向2N电路中的所有变压器供电(容量 是发电机容量的两倍),并且电路中会立即产生高启动电流,从而使电动机停止保护。


    (1)故障分析


    闭合变压器时产生的浪涌电流,使浪涌电流励磁,浪涌电流可以达到电流的6至8倍 额定值,并且电流值在开始时。在半个周期内达到最大值,小型变压器可以在几个周期后达到稳态值,而大型变压器则需要几秒钟或10秒钟以上的时间才能恢复到额定值。 稳定状态。 但是,当多个变压器同时启动时,浪涌电流在环路中重叠。 短时间内的电流强度非常令人惊讶。 如果不能通过技术手段避免,发电机肯定会在此时死掉。 而且,几个大型变压器同时连接到同一条总线。 启动和进入公用电网还会导致公用电网电压立即下降,或者会导致前断路器过电流保护或差动保护错误。行动。


    (2)解决方案


    每个变压器的前输入开关的继电器保护均配置有因电压损失和自动点火而跳闸的功能,以及点火延迟时间 自动功率可调。 一段母线中两个变压器启动之间的时间间隔大于20 s; 在两台发电机并联稳定之后,功率被发送到背景变压器电路。


    2情况2


    在图2中配置有400 V发电机的2N电源系统中,当两条电源线均发生故障时,柴油发动机启动,所有UPS均打开。 2N电路(占所有UPS的10%),在负载状态下,所有UPS的总额定容量约为单台柴油机总容量的2倍。 发电机表现出左右振荡的机械振动和涟漪声,并且在异常操作后发电机停止15秒钟。


    (1)故障分析


    图3是发电机的功率圆图。 它是数据中心中常见的发电机功率输出图,反映了发电机的安全运行范围,给出了超出机组运行极限的情况。