国科研究数据中心柴油发电机组带容性负载能力.docx
数据中心机房项目验收检查表——柴油发电机组
偏差= ABS（面板显示的数
值–测试仪器显示的数值）/
测试仪器显示的数值
□符合□不符合□不涉及
10
检直输出电压总谐波失真率〔THD)(100%负载）
全检
最大范围5%
□符合□不符合□不涉及
11
检查柴油发电机在50%负载下运行稳定
全检
测试:
l.将柴油发电机的负载减少到
50%;
2、检查运行稳定性:发电机设置应保持额定电压(+/-5VAC),频率（+/-0.5Hz)
2、各电线接线连接良好牢固，各接线点无氧化或积污现象。
全检
目测
□符合□不符合□不涉及
8
铜接头与汇流排:铜接头与汇流排、汇流排与汇流排紧固连接（间隙≤0.05mm)，且导线间距≥10㎜.
全检
目测
□符合□不符合□不涉及
9
电源电缆与信号线:
1、各电线连接必须遵循电路设计要求，禁止相线与零线接反、三相相序必须与市电相同。
全检
测试
□符合□不符合□不涉及
8
在发电机箱上关闭紧急停止开关（EPO)
全检
测试
□符合□不符合□不涉及
状态指示位查：使用实际条件或者报警发起点尽可能接近的模拟条件展示状态指示
1
非自动控制状态
全检
测试
□符合□不符合□不涉及
2
断路器分断
全检
测试
□符合□不符合□不涉及
3
断路器闭合
全检
测试
□符合□不符合□不涉及
14
检查输出电压总谐波失真率（THD）（0%负载〉
全检
最大范围5%
□符合□不符合□不涉及
15
手动启动/停机检查
容性负载对发电机组的影响分析
黄 晓 明 （１９７８一 ），男 ．高 级 －１＇－程 师 。从 事建 筑 电气 设 计 －Ｔ－＇ｌ￣。
载 、、发电机 带纯 感性 负载 时的 电路及 矢量 如 图 ｌ 所 示 ，发 电机 定 子 绕 组 断 电 内阻 以 ｚ表 示 ，包 括 感 性 和阻性 部分 ，由转子 励 磁线 圈控 制 的发 电机 电动势 用交 流 电压 源 Ｅ 表 示 。假 设 负 载 是 纯感 性 负载 ，在 向 量 图 中 电流 Ｊ滞 后 电压 ９０。。 如果 负载是 纯 电阻性 负载 ， 和 重 合或 同相 ，实 际上 多数负 载 介 于 纯 阻性 和 纯 感 性 之 间。 发 电 机 的 电势须 等 于 发 电 机 内部 阻抗 和 外部 负载 阻抗 的 压降之 和 ，所 以发电机 的 电势 向量 Ｅ等 于 发 电机 输 出电压 和 ，ｚ的 向 量 和 。因此 ，可 以 通 过 电 压 调节 器改 变发 电机 电势 Ｅ，有 效地 控 制 发 电机 输 出电压 、
摘 要 ：分析了数据中心的负载和发电机的Ｐ·Ｑ功率因数曲线 ，当发电机功率因 数 在 ０．８～１．０和 一０．９５—１．０区 间 时 ，发 电 机 组 可 以满 足 负 载 的 电力 输 出 要 求 ，电 气性能稳定 。探讨 了数据 中心中容性 负载对发 电机 组运行 的影响 ，提 出了保障 发
电机 组 在 容 性 负载 下 安全 、稳 定 运 行 的 措 施 。
关 键 词 ：数据 中心 ：发 电机组 ；容性负载 ；功率 因数 中 图分 类 号 ：ＴＩ ８５２ 文 献 标 志 码 ：Ｉ｛ 文 章 编 号 ：ｌ６７４—８４Ｉ ７（２０１７）０Ｉ－００３１ ４）３
柴油发电机组运行冲击性负载检测研究
Ｗ ＥＩ Ｇｕｏ—ｇａｎｇ，ＳＵＮ Ｓｈｉ—ｙｕ，ＬＩＵ Ｊｉｎ—ｎｉｎｇ
（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｏｒｄｎａｎｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｈｅｂｅｉ ０５０００３，Ｃｈｉｎａ）
第３５卷 第４期
文 章 编 号 ：１００６—９３４８（２０１８）０４—０３９９—０５
计 算 机 仿 真 电机 组 运 行 冲 击性 负载 检 测研 究
卫 国 岗，孙世 宇 。刘金 宁
（军械工程学 院电气工程 系，河北 石家庄 ０５０００３）
摘要 ：现代武器装备越来越多的呈现出冲击特性 ，给柴油 发电机 组的安 全稳定运行造 成了严重影 响。冲击性负载 的冲击特 性受到负载功率大小 、工作原理等的影 响 ，以柴油发 电机组带 电动机 和脉 冲性 负载为对象 ，在 Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真 平台上 ， 建立柴油发电机组 一冲击性 负载模 型 ，对 不同工作原理 冲击性 负载下柴 油发 电机组 运行 状况进行检 测 ，根据检测 结果分析 柴油发电机组输出频 率和电压的瞬态 和稳态指标 ，并 对各项指标作 出对 比。结果表 明，不同工作原理的冲击性负载作用下 ， 相同功率的容 性负载和感性 负载作用 于柴 油发 电机组 ，引起柴 油发 电机组输 出频率 幅值变化范 围与电压的升高和跌落都存 在着差异 。在对柴油发电机运行特性改善中 ，应充分考虑冲击性负载工作原 理，以采取 正确 的改善措施 。 关键词 ：柴油发 电机组 ；冲击性负载 ；电动机 ；脉 冲负载 中 图分 类 号 ：ＴＭ７４３ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
数据中心柴油发电机组运行配置状态表(模板)
开关额定值 开关整定值
（A）
（A）
/ / / / EAH1 EAH2 EAH3 EAH4 EAH5 EAH6 EAH7 /
柴发配电室 柴发配电室 柴发配电室 柴发配电室 柴发配电室 柴发配电室 柴发配电室 柴发配电室 柴发配电室 柴发配电室 柴发配电室 柴发配电室
一层配电室 柴油发电机组3# 柴油发电机组2# 柴油发电机组1# 柴油发电机组3# 柴油发电机组2# 柴油发电机组1#
/ 配电室高压柜203 配电室高压柜204
/ /
/ / / / 分闸 分闸 分闸 / 分闸 分闸 分闸 /
/ / / / 远程 远程 远程 就地 就地 就地 就地 /
/ / / / 630A 630A 630A / 1250A 1250A 630A /
/ / / / 200A 200A 200A / 800A 800A 200A /
序号
设备名称
1
并机主控柜
2
接地电阻柜
3
接地电阻柜
4
接地电阻柜
5
柴油发电机G3进线柜
6
柴油发电机G2进线柜
Hale Waihona Puke 7柴油发电机G1进线柜
8
PT及避雷器柜
9
与市政电源Ⅰ联络
11
与市政电源Ⅱ联络
12
接测试变压器柜
14
直流屏
数据中心柴油发电机组配电系统标准运行配置状态表
标准运行配置信息
设备编号
安装位置
路由
状态
控制模式
机组配电系统标准运行配置状态表
标准运行配置信息
差动速断定 差动保护动 值（LeA） 作时限（S）
备注
/
/
/
数据中心柴油发电机系统应用分析
我国“新基建”形势下，数据中心的建设迎来一波新的热潮。
数据中心是大数据和云计算的基础承载者，需要提供极高的供电可靠性和连续性。
柴油发电机组是数据中心的长时间备用电源，担负着系统市电供电停止时为数据中心负荷提供长时间、可靠的保证电源的任务。
当市电故障时，柴油发电机组需要在短时间内启动、并机、带载，完成从空载到满载、从0到1的功率输出，对机组自身稳定性、并机系统同步能力、整个机组系统的负荷控制能力都提出了较高的要求。
目前，各种高低压柴油发电机组系统已经应用得非常普遍，但是使用者对于机组系统的选型、配置和计算普遍还有一些忽视的地方，本文将分为三个部分加以阐述。
1柴油发电机组功率选择根据G B/T2820.1－2009《往复式内燃机驱动的交流发电机组第中有图示和解释，其中持续功率和限时运行功率的工况是恒定负载，基本功率和应急备用功率的工况是可变负载，都有持续运行和限时运行的区别(持续功率和基本功率要求机组运行除大修外全年无休，限时运行功率每年运行500h，应急备用功率每年运行200h)。
但是与实际使用时厂家提供的机组运行能力有所出入，很多用户都有困惑。
在Y D/T 502－2020《通信用低压柴油发电机组》标准讨论时，起草组与各使用单位和制造单位进行了广泛深入的讨论，一致同意主要选取持续功率(C O P)、基本功率(PＲP)和限时运行功率(L T P)三种功率，分别等同定义于通信行业标准的持续功率、主用功率和备用功率(参见Y D/T502－2020中“3术语和定义”)。
其中需要说明的是，Y D/T502－2020中基本功率明确要求“机组每次启动后持续以该功率供电时间不少于12h，每12h内能以该功率110%超载运行1h。
”。
关于基本功率的超载运行显然与G B/T2820.1中描述的PＲP功率(图1) (没有超载时间)不符合，这是基于配套发动机功率标定为I C X N(可超负荷10%的I S O标准功率)，发电机组在满足限定条件时有过载能力，从而进行了修正。
综述柴油发电机在数据中心电气设计中的问题
综述柴油发电机在数据中心电气设计中的问题发表时间：2019-06-13T09:34:27.680Z 来源：《电力设备》2019年第2期作者：杨铁军张玉柱[导读] 摘要：计算机设备、服务器设备、网络设备、存储设备等作为数据中心的关键IT设备，配套供配电、制冷、机柜、消防、监控等系统。
（秦皇岛玻璃工业研究设计院有限公司河北省秦皇岛市 066001）摘要：计算机设备、服务器设备、网络设备、存储设备等作为数据中心的关键IT设备，配套供配电、制冷、机柜、消防、监控等系统。
数据中心的供电高可靠性要求，使柴油发电机组系统作为后备应急电源在数据中心广泛应用。
本文将结合工程中遇到的问题分析探讨数据中心柴油发电机电气设计的若干问题。
关键词：柴油发电机；数据中心；电气设计；问题一、发电机功率及特性根据国标GB/T2820.1（等效于IS08528）《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》中明确的发电机功率种类和要求，分为持续功率（COP）、基本功率（PRP）、限时运行功率（LTP）和应急备用功率（ESP），必须明确的是一般同一台发电机可标定上述4种功率，分别在不同的运行条件下并按制造商的规定进行维护保养，其比值约为：ESP：LTP：PRP：COP=1000：920：850：780，工程上可以按比例进行折算。
各种功率的定义区别在于，约定的运行时间、负载率与发动机组的寿命相关，因而对应不同的维护措施。
GB/T2820.1规范中还定义了G1～G4的性能等级，考虑数据中心对发电机组的输出功率、电压和波形有严格要求，建议选用性能等级不应低于G3级。
当然数据中心选型时应结合规范要求、市电可靠性、数据中心等级及建设成本折中考虑。
一个供电正常的数据中心中，发电机系统一年的启动工作时间一般不会超过80～100小时（包括正常测试和带载测试）。
柴油发电机组从系统分由发动机、发电机、安全监控和控制器组成。
发电机从结构上主要由定子、转子、励磁系统和控制系统组成。
数据中心机房柴油发电机组容量选择和计算
可编写可改正数据中心计房柴油发电机组容量选择和计算柴油发电机是内燃发电机的一种，它以柴油为一次能源，柴油机为原动机，它有以下几个特色：1、燃料价钱廉价，简单保留；2、结构简单飞，协助设施少；3、起动快速，带负荷和停机时间短；4、操作保护简单、方便。
正是因为上述特色，柴油发电机在数据中心的使用范围也愈来愈宽泛。
跟着数据中心计房规模的逐渐扩大，高级别配电系统的数据中心计房也在成比率的提升，因为A 级机房要求供电系统不可以中止，因此，在规模较大的数据中心计房，数台甚至十几台柴油发电机并列运转的状况愈来愈多。
在市电中止时，除在最快的时间内能自起动外，还应当最大限度的知足应急负荷的起动及供电容量要求，若容量选择小，电动机起动时电压降过大，容量选得过大，则运转经济效益差。
那么，该怎样选择单台柴油发电机的容量，采用几台柴油发电机并列才能既知足系统的应急要求，又不造成容量的浪费呢本文就将对此问题进行商讨。
一、柴油发电机的功率柴油发电机组在我们国内是用主用功率即连续功率来标称的，发电机组能够在 24 小时以内连续使用的最大功率我们称之为连续功率，而在某一时段内，标准是每12 个小时以内有1 个小时可在连续1功率的基础上超载10%，此时的机组功率就是我们平常所说的最大功率，即备用功率。
在数据机房的配电系统中，我们都是依据连续功率来选择发电机的容量的。
二、选择柴油发电机的必备条件选择柴油发电机的必需条件以下：1、安装现场的环境温度、湿度和海拔高度，当使用环境的温湿度和海拔高度超出发电机的额定值时，发电机需要降容使用；2、柴油发电机供电负荷总容量。
需要所有柴油发电机供电负荷的容量，包含装机容量，负荷系数，功率因数。
电动机负荷还要给出台数、效率、起动电流倍数等参数；3、起动次序。
⑴ 依据负荷的重要性分出起动的先后次序；⑵ 依据负荷大小及起动电流大小，相同重要的电动机容量大、起动电流大的优先。
⑶系统同意的电压降，常用电气设施端子的电压误差同意值见下表名称同意值（ %）名称同意值（ %）电动机照明正常状况下+5~-5一般工作场所+5~-5少量远离变电+5~-10远离变电所的小面积工+5~-10所作场所应急照明、安全特低电+5~-10压供电的照明2道路照明+5~-5电动机起动时，其端子电压应能保证被拖动机械要求的起动转矩，且在起动时，配电母线上的电压应切合以下要求：①电动机不屡次起动时，不宜低于标称电压的 85%（数据中心计房在柴油发电机供电时，电动机属于不屡次起动的状况） ；② 配电母线上未接照明或其余对电压降落敏感的负荷时，不该低于标称电压的 80%；③ 配电母线上只有电动机时，可依据保证电动机起动转矩的条件决定；关于低压电动机， 还应保证接触器线圈电压不低于开释电压（从产品样本中能够查到，查不到样本时，可依据 70%考虑）。
柴油发电机组检验报告电流均衡负载平稳
柴油发电机组检验报告电流均衡负载平稳一、引言柴油发电机组是一种常用的发电设备，其性能检验对电力系统的正常运行至关重要。
本报告旨在对柴油发电机组的电流均衡和负载平稳性进行检验，以确保其高效稳定地工作。
二、设备综述1. 检验对象：某柴油发电机组2. 额定容量：XXX kW3. 工作方式：并网并冷却4. 额定电压：XXX V5. 输出电流：XXX A6. 运行时间：XXX 小时三、检验内容1. 电流均衡检验电流均衡是指发电机组在运行过程中各相电流的分配是否均匀。
为了达到电流均衡的要求，我们进行了以下检验：a. 检查发电机组的接线端子是否牢固可靠，确保导线接触良好。
b. 使用电流表检测A相、B相、C相的电流，并记录下来。
c. 比较三相电流的大小，计算电流的偏差率，判断电流均衡情况。
2. 负载平稳性检验负载平稳性检验是指发电机组在负载变化过程中的电压和频率是否稳定。
为了判断负载平稳性，我们进行了以下检验：a. 将发电机组连接到真实负载设备上，并逐渐增加负载。
b. 使用电压表和频率表检测电压和频率的变化，并记录下来。
c. 根据变化曲线分析，判断电压和频率的波动范围，评估负载平稳性。
四、检验结果1. 电流均衡检验结果经检验，发电机组的A相电流为XXX A，B相电流为XXX A，C 相电流为XXX A。
根据计算，电流的偏差率为XXX%，表明电流均衡良好。
2. 负载平稳性检验结果在负载从空载逐渐增加到额定负载的过程中，发电机组的电压波动范围为±XXX V，频率波动范围为±XXX Hz。
根据标准规定，电压和频率的波动范围均在合理范围内，负载平稳性良好。
五、结论经检验，柴油发电机组的电流均衡良好，负载平稳性满足要求。
该发电机组可以稳定、高效地工作，对电力系统的正常运行具有重要意义。
六、建议1. 在日常维护中，应定期检查发电机组的接线端子，确保导线连接牢固可靠。
2. 针对发电机组的不同运行工况，合理控制负载的变化范围，以确保电压和频率保持稳定。
低负载下的数据中心发电机系统风险
低负载下的数据中心发电机系统风险摘要：柴油发电机组作为数据中心必备应急电源，数据中心前期低负载条件时，用户往往会根据负载容量减少柴发机组启用台数，以减少非必要能耗。
而柴发机组台数选择不当容易却发生保护跳闸乃至设备击穿故障的严重事故。
本文通过某数据中心实际案例论述低负载下柴发机组台数存在的风险，并提出保障系统安全运行的应对措施，对于指导低负载条件下的数据中心启用柴发机组具有较好的参考意义。
关键词：数据中心、柴发机组、容性、供电、负载影响柴油发电机作为独立与电网保证交流供电常用电源设备，广泛应用于数据中心行业。
基于数据中心容性负载的特殊性，发电机在根据有功功率需求时设计基本都会放大1.2倍以上。
而实际在数据中心运行过程中，即便是在负载远低于设计容量的情况下，柴油发电机带载时却仍然发生负载保护跳闸，甚至是大面积设备击穿严重故障的事件也时有发生。
我们知道柴油发电机超前功率因素的容性负载能力很差，但是其实际对运行带载的影响评估是存在很大的困惑的。
为了避免风险及保障运行安全，必须深入分析数据中心运行过程中的负载性质变化及柴油发电机电源的带载特性，以制定相应的风险控制措施。
超前功率因素的容性负载对于发电机是助磁作用，由于磁通与励磁电流成正比关系，发电机本身的电压调节器是通过调节励磁电流大小来控制磁通大小，所以电压调节器能在一定范围内维持发电机端电压稳定。
但是容性负载不断增加，磁场增加超过临界状态，即便关闭稳压器，转子磁场励磁电流也会不断上升，因此导致发电机端电压上升。
而发电机端电压受限于磁路饱和及励磁线圈发热，限值一般不会超过额定电压的140%，即不受控状态的最终结果是导致发电机组保护停机。
至此，可以明确发电机关于功率因素的问题，根源在于超前无功电流超过发电机调节限值时产生的，并不是某一功率因数特定值引起的。
每个发电机都有其对应的运行条件，一般以P-Q功率因素曲线表示，如图10的某柴油发电机功率因数曲线图。
图1 某PF=0.8的发电机容量曲线样本根据上图也可以发现，发电机吸收无功的能力远远小于其输出无功的能力，发电机最左侧的运行限值曲线位于近似垂直0.3无功功率线上，表示为柴油发电机吸收无功功率的最大值不得大于其额定无功功率的30%。
国科研究：柴油发电机组带容性负载能力(上)
国科研究：柴油发电机组带容性负载能力（上）柴油发电机其实不是个理想的电压源，其内阻远比市政电力电网的内阻大，随着柴油发电机机组的额定输出的功率容量的减少，其内阻增大的矛盾显得更加突出。
当我们用柴油发电机带电阻性负载时，其影响不易察觉，但如果采用柴油发电机来带整流滤波型负载（例如：计算机和通讯设备、日光灯、各种可控硅相移调速和调控设备）时，往往会遇到很大的麻烦。
其原因是上述非线性负载会向柴油发电机组反射大量的高次谐波电流，比如传统UPS的5次和11次谐波等对柴油发电机的运行危害较为严重，轻则导致柴油发电机带载异常，重则甚至会损伤到柴油发电机。
目前业界为了提高柴油发电机带非线性负载的成功率通常的办法是采用容量放大设计，通常的选型放大是1.5-2.0倍，少的也有1.2-1.5倍。
1为了减少谐波对柴油发电机的影响，目前行业通常解决办法是采用滤波器，比如有采用价格昂贵的有源滤波器，或者采用价格较低的电容补偿柜等办法。
而传统UPS在不同的负载率下阻抗特性还不一样，比如在轻载下呈现容性，而在较重载下呈现感性（比如某款UPS产品三相负载分别为7、9、8KW时呈强容性，功率因数为-0.85、-0.87、-0.86；三相负载为12、13、13KW时呈弱感性，功率因数为0.96、0.97、0.95；三相负载为30KW时呈强感性，功率因数为0.92）。
因此在如图2的串联谐振模型中，柴油发电机很容易在轻载下和容性负载振荡输出高电压而发生保护，所以采用传统电容补偿柜的设计中，轻载下不能投入电容补偿柜防止柴油发电机过补偿而振荡保护，而在较重载下才考虑投入电容柜来补偿感性负载带来的谐波。
2但是，随着目前数据中心追求节能高效的发展需求，越来越多的高频模块化UPS、高压直流、48V通信电源，甚至市电直供服务器的PSU电源等开关电源类负载会直接挂在柴油发电机输出上。
理论上这些高频开关电源类负载通常带有功率因数校正电路，50%以上负载率情况下可以实现很高的功率因数和很小的谐波，但实际上因为2N的配置或者冗余的需求，在负载率不高情况下也会呈现一定的容性阻抗特性（比如典型服务器电源实测工作时PF值为-0.92）。
大型数据中心电力系统与柴油发电机匹配技术研究（上）
大型数据中心电力系统与柴油发电机匹配技术研究（上）作者：赵军来源：《中国金融电脑》 2016年第1期近年来，金融、通信、互联网等行业数据量迅猛增加。
虚拟化和云计算技术的兴起，促进了国内大型数据中心建设的加速发展。
数据中心供配电系统必须为数据中心用电设备提供稳定、可靠和安全的电源，因供电中断而导致数据中心瘫痪，将造成巨大的经济损失。
柴油发电机组系统作为自备应急电源的一种形式被广泛地应用于数据中心。
根据近年来在国内金融行业数据中心建设和维护的实际经验，笔者对数据中心10kV等级柴油发电机组与供配电系统的匹配技术进行了规纳和总结，以期为以后大型数据中心的规划、建设和运维提供借鉴。
一、柴油发电机组系统的建设1. 柴油发电机系统容量选择及功率种类确定功率选型是机组选型的核心内容，其原则是在最少投资的前提下满足使用要求。
柴油发电机组功率的定义比较复杂，因此首先应该明确各种功率的定义，分析机组的工况性质，确定功率条件，然后根据机组的现场条件和负载的特性，计算并修正所需要的机组输出功率。
ISO8528-1：2005 中对功率定额种类的规定如下。
（1）持续功率（COP）：在商定的运行条件下并按制造商的规定进行维护保养，发电机组以恒定负荷持续运行，且每年运行时数不受限制的最大功率。
（2）基本功率（PRP）：在商定的运行条件下并按制造商的规定进行维护保养，发电机组以可变负荷持续运行，且每年运行时数不受限制的最大功率。
24 小时运行周期内运行的平均功率输出（Ppp）应不超过PRP 的70%，除非与往复式内燃机（RIC）发动机制造商另有商定。
在要求允许的平均功率输出PRP 较规定值高的应用场合，应使用持续功率。
（3）限时运行功率（LTP）：在商定的运行条件下并按制造商的规定进行维护保养，发电机组每年运行时间可达500 小时的最大功率。
按100% 限时运行功率每年运行的最长时间为500 小时。
（4）应急备用功率（ESP）：在商定的运行条件下并按制造商的规定进行维护保养，在市电一旦中断或在实验条件下，发电机组以可变负荷运行且每年运行时间可达200 小时的最大功率。
柴油发电机组在带UPS等非线性负载时的问题及解决措施
柴油发电机组在带UPS等非线性负载时的问题及解决措施汕头经济特区科泰电源有限公司 周路来Shan Tou S.E.Z.COOLTECH Power LTD. Zhoululai一、引言为确保网络数据中心、数据交换中心、金融结算中心、重要系统调度中心等关键部门的设备能得到不间断的电源供电，这些部门通常采用“市电供电+柴油发电机组备用+UPS电源”所组成的电源供电系统。
UPS作为自市电停电到备用柴油发电机组供电的中间段的电源设备可以将蓄电池的电能无延时地逆变向重要负载供电，从而保证在柴油发电机组启动供电前负载不断电，而当柴油发电机组投入使用时，UPS就作为机组的负载，为电池进行充电。
整流滤波器件是UPS的主要部件之一，这种非线性负载会向柴油发电机组反射大量的高次谐波，其中以5次和7次谐波危害最严重，尤其是非线性负载较大而发电机组容量又较小时这种危害就更明显，主要表现在以下几种故障现象：1.发电机组的输出电压突然增高到440V以上，其后果是造成UPS损坏。
2.发电机组输出频率到50～60Hz，致使UPS保护动作。
3.发电机组在出现频率或电压异常的同时出现严重的机械共振现象，柴油机出现有节奏的摇摆和声音起伏，严重时还出现损坏发电机的励磁回路和AVR。
4.UPS因检测到过电压或过频率而自动关断整流器，由后备电池组向负载放电或从旁路直接向负载供电。
二、故障出现的原因1.发电机组的瞬态调压特性由于发电机组的内阻比市电电网大得多，其输出容量非常有限，当负载突变时，发电机组的电压瞬态变化很大而且所需的恢复时间较长，在GB2820-90中用瞬态电压调整率（标准要求≤±20%）和电压恢复时间（标准要求±2.4S）两个指标来衡量。
有些用户主要只注重看发电机的稳态电压调整率（标准要求±1%），其实后者在当今大多数发电机的指标相差不大，而前两个指标却与发电机的瞬态电抗和励磁系统的特性有较大关系。
10kV柴油发电机组在数据中心项目中并机方案研究
10kV柴油发电机组在数据中心项目中并机方案研究摘要：数据中心作为存储、处理和传输大规模数据的关键设施，在现代信息时代发挥着重要作用。
为了确保数据中心的连续供电和可靠性，柴油发电机组广泛应用于数据中心项目中。
然而，在面对不断增长的能源需求和对高可用性的追求时，单台柴油发电机组可能无法满足要求。
因此，对10kV柴油发电机组在数据中心项目中的并机方案进行研究具有重要意义。
本研究的目标是探索10kV柴油发电机组的并机方案，以实现数据中心的高可靠性和可用性。
关键词：10kV柴油发电机组；数据中心项目；并机方案引言随着数字化时代的到来，数据中心扮演着支撑各行业运营的重要角色。
数据中心存储和处理着海量的数据，并提供稳定可靠的服务。
然而，数据中心对持续的电力供应有着极高的依赖性，一旦发生停电，将导致数据丢失、服务中断和巨大的经济损失。
为了确保数据中心的连续运行，备用电源系统是必不可少的。
柴油发电机组由于其可靠性和可用性被广泛应用于数据中心项目中。
柴油发电机组能够独立运行，并提供稳定的电力供应，即使在电网故障或停电的情况下也能保持数据中心的正常运行。
然而，随着数据中心规模的不断扩大和负载的增加，单台柴油发电机组可能无法满足数据中心对能源的高要求。
并机系统的引入可以提高供电的容错能力和可用性，确保持续的电力供应。
因此，研究10kV柴油发电机组在数据中心项目中的并机方案具有重要意义。
在并机方案的研究中，需要考虑到并机系统的设计、操作、管理以及性能评估等方面。
通过深入研究并机系统的技术和方法，可以为数据中心项目提供有效的并机解决方案，提高数据中心的可靠性、可用性和可持续性。
1 10kV柴油发电机组在数据中心项目中的作用1.1提供备用电源数据中心对持续的电力供应有着极高的依赖性，任何停电都可能导致数据丢失、服务中断以及严重的经济损失。
10kV柴油发电机组作为备用电源系统，可以在电网故障或停电时提供可靠的备用电力供应，确保数据中心的持续运行。
柴油发电机组满负载测试方案
满负荷第三方检测发电机纯电阻负载试验方案工程名称：清远喜洋洋馨苑一期柴油发电机组设备采购（含安装调试及环保工程）委托单位：广州威能机电有限公司编写单位：广州威能机电有限公司编写日期：2015年4月9日发电机纯电阻负载试验方案一：工程概况发动机型号：WD269TAD56发电机型号：EG355-500N备用功率：550KW主用功率：500KW耗油量（以全负载计）105.2升/小时五：检测人员：柴油发电机组调试及满载测试方案1．概述柴油发电机组在正式投入使用前必须经过正确的调试和严格的满负载测试。
这样有利于发电机组优异性能的正常发挥。
贵司购买的S688WD机组由于自身设计的特殊性，只有在满载试验完成后才能启动顺利。
本次检测机组型号规格为：超能牌S688WD，备用功率550KW。
2．测试前应具备的条件2.1 柴油发电机组机务安装全部结束：供油系统安装结束，发电机装入所需的润滑油、冷却液，消音、排气装置等均安装完毕。
以上设备经静态检查验收符合启动条件。
2.2 电气安装结束，并经验收合格。
启动前柴油机房的照明、通风、通讯、土建设施应符合电气设备运行要求。
启动用蓄电池充电结束，投入正常的浮充状态。
按设计要求检查控制、测量、保护、信号及主回路，电缆校对应准确无误，接线端子紧固，机械部分检查良好，表计均应校验合格。
对输出开关柜中的断路器过流整定为100%。
假负载箱接线正确可靠并校验合格。
2.3 有关的警告、标牌悬挂完毕，消防设备完善。
2.4 各种调试工具和设备准备齐全：A．数字万用表、数字交流钳型表、相序表、声压计、红外点温计、常用工具及配套专用工具。
B．550kW假负载箱及试验导线若干C. 贵司也可准备更为精准齐全的测试仪器和设备。
序号工具、仪表名称型号规格及要求备注1 存储示波器DS－8608A2 电力谐波分析仪Fluke43B3 兆欧表Fluke15204 温湿度表V AISALA3．系统模拟试验3.1 柴油机控制保护功能检查。
国科研究数据中心柴油发电机组带容性负载能力.docx0001
国科研究：数据中心柴油发电机组带容性负载能力柴油发电机组在数据中心行业的特性应用场景下，容性带载能力及突加重载能力一直是行业研究和攻克的应用难题，国科数据中心将从测试和技术研究的角度来剖析其中的奥妙，抛砖引玉。
解决方案思路从油机成功带载的测试看，只要错开每套高压直流的启动时间，同时优化高压直流的功率walk in 缓启动特性，延长ATS1 和ATS2 投切开关之间的间隔时间，避免油机带载启动过程的所有高压直流系统同时大电流加载，即可解决该问题。
因此可以根据该思路从以下几个方面进行改造优化：一）高压直流系统方面1）修改高压直流模块软件改变模块启动方式（增加功率walk in 功能）：让每个整流模块的输出电流逐步增加，经过几秒到几十秒的爬坡时间，最后增加到额定输出电流。
通过这种模式设计，解决了模块通电启动瞬间直接满载输出的情况，使整个启动过程缓慢加载，避免了对后级电池过电流充电的风险，同时减少油机的直接冲击。
该修改只要对模块出厂前设计好即可，现场无需再修改设置。
2）通过监控模块修改系统启动时间：目前整流模块的启动时间是固定的一个值写在整流模块里，可以修改监控软件增加监控模块对整流模块启动时间设置功能。
即可以对每套高压直流系统设置不同的来电后启动时间，该启动时间值会写入所有整流模块，模块来电自启动后，待延时至预设置的时间后，才启动输出。
根据现场情况，可以设置每套不同的启动时间，错开每套启动的时间。
该修改需要在现场根据实际情况进行设置。
二）低压配电系统方面1）通过错开ATS1 和ATS2 的自动切换时间，避免两个ATS 在同一时刻切换，减少对柴油发电机的同时大电流冲击。
同时适当延长ATS1和ATS2之间的时间间隔，适当减少两者负载增加过程的重叠部分，但间隔不宜过长导致电池过度放电。
2）在配电方面还可以考虑通过PLC 硬件控制电操机构，逐个合闸高压直流系统输入开关，避免同时启动。
以案例为例，可以对每套高压直流的整流屏的输入开关换成带延时功能的接触器，通过设置不同的来电合闸时间，也可以实现每套系统分别启动。
数据中心供电系统中柴油发电机组与UPS兼容性研究
[1]雷菊勇.数据中心柴油发电机系统的有效设计[J].南方农机，2018，v.49；No.302（10）：80-80.
[2]张明智.集装箱式数据中心柴油发电机组的选择[J].电子技术与软件工程，2016（4）：224-224.
二、数据中心供电系统中柴油发电机组与UPS兼容性提升方案
1、UPS容性特性处理
针对UPS（不间断电源）容性特性导致的电压调节器故障问题，可采用功率因素校正的方式，即进行自动切换柜安装，促使电动机负载快于不间断电源接入。随后利用电抗器并联缠绕的方式，选择柴油发电机组上方适当位置，增设永久性反应电抗，以补偿容性负载缺口。并将其连接在柴油发电机输出并联板上。同时考虑到高低负载变化并不会对电抗器吸收电流能力造成影响，负载功率因素始终存在。因此，在每一台不间断电源中可以增设感性电抗器，以便在低负载情况下通过接触器精确调节电抗器投入。结合接触器的合理安装，在电抗器低负载运行过程中，可以保证时间控制精确度，提高数据中心供电系统中柴油发电机组与UPS兼容性。
2、谐波畸变问题
谐波畸变主要是在数据中心供电系统UPS谐波电流增加时，会导致柴油发电机与不间断电源关联系统异常，进而出现柴油发电机输出电压畸变。甚至出现电枢绕组热量异常、不间断电源整流器异常关机情况[1]。
3、电压、电流频率过分振荡
电压过分振荡主要针对反馈波动电压，在其超出额定电压的±15.0%左右后，就会致使柴油发电机组输出的电压数值缺乏稳定性；电流振荡主要是在不间断电源稳定的基础上，柴油发电机组输出电流在±30.0%范围变化，且无法调整；频率振荡主要是由于电流变化范围在±5.0%范围内，促使不间断电源处于频繁切换模式，进而出现负载规律性变化，增加机件磨损程度。
前言：数据中心是数据信息集中管控的物理空间，数据中心供电系统包括数据处理用计算机设备及配套设备、供电系统两个模块。在近几年互联网领域不断拓展的背景下，网络游戏、云计算等新兴网络业务量不断增长，促使数据中心供电系统承载数据量激增，数据中心供电系统规模也不断扩大，供电系统中柴油发电机组与UPS兼容性问题频出，严重影响了数据业务顺利进行。基于此，对两者兼容性进行适当分析非常必要。
数据中心柴油发电机的设计
数据中心柴油发电机的设计作者：谢向炜来源：《中华建设科技》2017年第08期【摘要】数据中心运行中主机停机故障与电源系统有很大的关系，为了保证电源系统的安全、可靠、稳定，需要按照现行规范对供配电系统做认真规划和设计，其中本次主要讲解的是后备柴油发电机的设计要点。
【关键词】数据中心；柴油发电机；供配电系统Design of Diesel Generator in Data CenterXie Xiang-wei（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， LtdXi'anShaanxi710075）【Abstract】In order to ensure the safety， reliability and stability of the power supply system，it is necessary to make careful planning and design of the power supply and distribution system according to the existing regulations. The main reason for this is that the backup of the power supply system is related to the power supply system. Design Essentials of Diesel Generator.【Key words】Data center；Diesel generator；Power supply and distribution system数据中心是为了满足现代社会的信息化需求而建设的一整套包括计算机系统、信息处理设备、数据通信设备及其他与之配套设备的设施。
柴油发电机台数选择按照GB 50174《电子信息系统机房设计规范》对于A级机房的设计要求，柴油发电机储油时间需达到72 h；而按照美国标准TIA-942-2014 《数据中心的通信基础设施标准》对于Tier IV级机房的设计要求，柴油发电机需要达到储油时间96 h，即柴油发电机可能运行72 h或96 h，所以柴油发电机也需要备份。
国科研究：数据中心柴油发电机组带容性负载能力
国科研究：数据中心柴油发电机组带容性负载能力柴油发电机组在数据中心行业的特性应用场景下，容性带载能力及突加重载能力一直是行业研究和攻克的应用难题，国科数据中心将从测试和技术研究的角度来剖析其中的奥妙，抛砖引玉。
解决方案思路从油机成功带载的测试看，只要错开每套高压直流的启动时间，同时优化高压直流的功率walk in缓启动特性，延长ATS1和ATS2投切开关之间的间隔时间，避免油机带载启动过程的所有高压直流系统同时大电流加载，即可解决该问题。
因此可以根据该思路从以下几个方面进行改造优化：一）高压直流系统方面1）修改高压直流模块软件改变模块启动方式（增加功率walk in 功能）：让每个整流模块的输出电流逐步增加，经过几秒到几十秒的爬坡时间，最后增加到额定输出电流。
通过这种模式设计，解决了模块通电启动瞬间直接满载输出的情况，使整个启动过程缓慢加载，避免了对后级电池过电流充电的风险，同时减少油机的直接冲击。
该修改只要对模块出厂前设计好即可，现场无需再修改设置。
2）通过监控模块修改系统启动时间：目前整流模块的启动时间是固定的一个值写在整流模块里，可以修改监控软件增加监控模块对整流模块启动时间设置功能。
即可以对每套高压直流系统设置不同的来电后启动时间，该启动时间值会写入所有整流模块，模块来电自启动后，待延时至预设置的时间后，才启动输出。
根据现场情况，可以设置每套不同的启动时间，错开每套启动的时间。
该修改需要在现场根据实际情况进行设置。
二）低压配电系统方面1）通过错开ATS1和ATS2的自动切换时间，避免两个ATS在同一时刻切换，减少对柴油发电机的同时大电流冲击。
同时适当延长ATS1和ATS2之间的时间间隔，适当减少两者负载增加过程的重叠部分，但间隔不宜过长导致电池过度放电。
2）在配电方面还可以考虑通过PLC硬件控制电操机构，逐个合闸高压直流系统输入开关，避免同时启动。
以案例为例，可以对每套高压直流的整流屏的输入开关换成带延时功能的接触器，通过设置不同的来电合闸时间，也可以实现每套系统分别启动。
数据中心柴油发电机组设计的若干问题
pecial Features 论文荟萃8October 2011 Vol.5 No.5摘 要 本文介绍数据中心柴油发电机组设计中经常遇到的几个问题。
关键词 数据中心 自备应急电源 柴油发电机组Abstract The paper introduces some problems met in the design of diesel generating set in data centers.Keywords data center, self-prepared emergency power sources , diesel generating set 近年，金融、通讯、互联网等行业数据量迅猛增加，虚拟化和云计算技术的兴起，促使国内数据中心建设如雨后春笋。
数据中心供配电系统，必须保证为数据中心用电设备提供稳定、可靠和安全的电源，因供电中断，而造成数据中心瘫痪，将造成巨大经济损失。
根据电监会和中电联发布数据显示，2010年全国10kV 城市用户平均供电可靠性为99.92%，可见，市电可靠性远不能满足重要数据中心供配电系统99.995%或更高可靠性的要求。
数据中心用户必须配置自备应急电源系统，才能满足高级别数据中心供配电系统高可靠性的要求。
柴油发电机组系统作为自备应急电源的一种形式被广泛的应用于数据中心，本文将讨论数据中心柴油发电机设计的几个问题。
1发电机功率标定国标GB/T2820.1《往复式内燃机驱动的交流发电机组》中说明了确定发电机组输出功率标定的种类和要求。
1） 持续功率（COP ）：每年运行不受限制为恒定负载持续供电的最大功率；COP 适用于发电厂发电机组功率的标定。
2） 基本功率（PRP ）：每年运行时间不受限制为可变负载持续供电的最大功率，每24h 的平均功率一般不大于PRP 的70%；PRP 发电机预留额外的调速功率，发电机可超载10%运行，但各发电厂家标定的平均负荷率、允许满载运行时间、超载运行时间略有不同。
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国科研究：数据中心柴油发电机组带容性负载能力
柴油发电机组在数据中心行业的特性应用场景下，容性带载能力及突加重载能力一直是行业研究和攻克的应用难题，国科数据中心将从测试和技术研究的角度来剖析其中的奥妙，抛砖引玉。
解决方案思路
从油机成功带载的测试看，只要错开每套高压直流的启动时间，同时优化高压直流的功率walk in缓启动特性，延长ATS1和ATS2投切开关之间的间隔时间，避免油机带载启动过程的所有高压直流系统同时大电流加载，即可解决该问题。
因此可以根据该思路从以下几个方面进行改造优化：
一）高压直流系统方面
1）修改高压直流模块软件改变模块启动方式（增加功率walk in 功能）：让每个整流模块的输出电流逐步增加，经过几秒到几十秒的爬坡时间，最后增加到额定输出电流。
通过这种模式设计，解决了模块通电启动瞬间直接满载输出的情况，使整个启动过程缓慢加载，避免了对后级电池过电流充电的风险，同时减少油机的直接冲击。
该修改只要对模块出厂前设计好即可，现场无需再修改设置。
2）通过监控模块修改系统启动时间：目前整流模块的启动时间是固定的一个值写在整流模块里，可以修改监控软件增加监控模块对整流模块启动时间设置功能。
即可以对每套高压直流系统设
置不同的来电后启动时间，该启动时间值会写入所有整流模块，模块来电自启动后，待延时至预设置的时间后，才启动输出。
根据现场情况，可以设置每套不同的启动时间，错开每套启动的时间。
该修改需要在现场根据实际情况进行设置。
二）低压配电系统方面
1）通过错开ATS1和ATS2的自动切换时间，避免两个ATS在同一时刻切换，减少对柴油发电机的同时大电流冲击。
同时适当延长ATS1和ATS2之间的时间间隔，适当减少两者负载增加过程的重叠部分，但间隔不宜过长导致电池过度放电。
2）在配电方面还可以考虑通过PLC硬件控制电操机构，逐个合闸高压直流系统输入开关，避免同时启动。
以案例为例，可以对每套高压直流的整流屏的输入开关换成带延时功能的接触器，通过设置不同的来电合闸时间，也可以实现每套系统分别启动。
方案解决及重新带载测试验证
A、B高压直流厂家经了解情况后，对系统及模块的运行方式均进行了修改，主要修改了以下几个方面：
1）修改了每套系统启动时间，每套错开数秒，避免所有系统同时启动；
2）打开了模块walk-in功能，使系统内每个模块按每秒一个逐个启动，避免了同一套系统内所有模块同时启动；
3）调整了模块输出电压模式，采用跟踪直流母线电压方式，启动时输出直流电压比蓄电池低5V，后续输出电压按1V/秒进行
调压，避免了系统启动输出瞬间产生大电流。
修改后的启动波形如图15所示。
在机房配电侧则延长ATS1和ATS2切换时间间隔至数十秒。
根据前面的思路，通过优化后重新进行了油机带载切换测试，油机采用自动投入模式，油机加载过程如图16所示。
从图中可以看出，油机输出功率不会瞬间突加，带载过程非常平滑稳定电压无振荡。
和原来未改之前的图13相比较，没有了瞬间大电流冲击的情形，输出功率增加缓慢爬升，油机带载至约2MW都正常运行。
这个启动过程也和图14的测试也类似，区别是当时采用的是手动控制每套系统间隔投入，此次是系统自动间隔投入。
我们还可以柴油发电机每相功率和PF值曲线可以看出，柴油发电机的启动过程中的确出现了前面分析的带容性负载的现象，PF 值在-1到+1之间振荡着。
随着更多高压直流的投入并带载（已投入运行的高压直流PF值达到1），柴油发电机所带负载的总PF值也逐步转为正值，最后全部高压直流负载带上后柴油发电机PF值达到1的优秀水平。
随着总负载特性由容性转为感性再到阻性，柴油发电机带载能力逐步增强，更进一步解决了柴油发电机带容性负载问题。
总结
综合测试来看，经过前面几项方案调整优化实施后，油机可以在停市电后，自动带满载正常启动。
从市电停电至切换到油机启动带上全部载，整个过程时间几分钟，而任何一套高压直流系统满载蓄电池后备时间按超过15分钟设计，总体备份时间风险可控。
初步总结：
1）开关电源类负载，比如高频模块化UPS、高压直流、服务器PSU等在正常工作时由于有PFC电路，基本呈现阻性负载特性，PF值接近1。
但是在市电转柴油发电机供电的启动瞬间则呈现很强的容性负载特性，柴油发电机需要对这些开关电源内部的电容进行充电，易导致柴油发电机受容性大电流冲击而被拉跨。
2）典型柴油发电机带载特性曲线上看，在容性负载下带载能力快速回缩，如果直接一步带容性负载到重载很容易被拉跨，但在低压柴发配电架构下可采用单电源系统级分时逐个投入，则柴油发电机启动成功的概率大大增加。
3）此外，电源系统内每个整流模块输出功率walk-in功能对电池电流过充，以及柴油发电机启动冲击都有好处，推荐此功能可以作为高压直流系统的基本配置要求，写入高压直流相关标准中，用户可以根据实际需要决定是否启用。
4）如果高压直流系统级监控无法实现每套电源逐个开机功能，则可以在设计阶段考虑采用在每套系统的输入端配电开关增加分时接触器来进行延时控制。
5）如果在业务的重要性等方面有先后，可以采用负载优先排列
模式，将重要负载优先投入，再投入次级优先性负载，直到所有负载都全部实现投入。
同时建议先加最大的负载（尽量不要超过20%到30%的油机容量），这样大负载的影响在系统加至重载前，减少对于系统其他负载的影响。
卸载过程刚好相反处理。
6）高压直流系统启动模式修改后，整体的带载时间加长，对于延后启动时间长的系统，对蓄电池的容量性能要求较高，建议做好相关的精确化维护工作，制定相应的应急预案。
7）发电机带容性负载的能力，特别是启动突加容性负载的能力，是标准忽视的。
通常发电机是按0.8感性负载设计，但实际很可能带的是容性负载，因此招标或选型时的相关参数往往容易被忽视，推荐厂验和测试验证阶段重点关注。
十、其他解决柴油发电机带容性负载的办法
前面简要介绍了柴油发电机阻抗特性，集中式中压柴油发电机特点和分布式低压柴油发电机的差异，结合某案例对低压柴油发电机带容性负载问题解决过程做了详细分析。
目前国内在这方面的研究成果不多，经验也不足，如果能在设计阶段就将这个问题考虑进去，就不会被动陷入后期整改麻烦，这里在最后补充一些提前设计的可能办法。
1、可采用串联电抗器（reactor）或者调相机（synchronous condenser）。
下图是facebook数据中心的应用案例，在列头柜内下部安装有感性电抗器，用于抵消其市电直供服务器PSU电源的容性启动
冲击，对PF和THDi都有一定提升，但带来了360W的功耗。
对于普通用户，因对负载不清，不太容易设计实施。
2、或者采用SVG（Static Var Generator）静止型无功发生器，或者静止同步补偿器STATCOM （Static Synchronous Compensator）。
传统的电容补偿柜方式不适合于容性负载场合，采用有源滤波器（APFC）和静止同步补偿器（STATCOM）也有成本太高，易故障等不足，目前其他行业在用的SVG产品在成本和性能方面较为折衷，值得研究跟进。
3、采用定制walk in功能服务器电源方案
如果市电直供的完全分布式供电架构，则可以在服务器电源内部设置10到15秒功率逐步放开的功率walk in功能，如图20所示的微软LES定制PSU电源。
减少了ATS切换瞬间对柴油发电机的满功率瞬态冲击（此过程的IT负载部分由PSU内置的电池来承担），而且这个功率walk in的电流是靠LES分布式电源可控的逐步放开增加。
因此柴油发电机不会受到满载瞬态冲击带来的失压振荡，同样在10到15秒内逐步带起全部的负载，保证了ATS切换的可靠性，减少了对柴油发电机的冲击振荡伤害，提高了总系统可靠性。