【摘要】本文就克拉瑪依數(shù)字網(wǎng)絡(luò)控制中心柴油發(fā)電機(jī)組的
電氣級別、功率類型選擇、輸出電壓、容量選擇、并機(jī)方案選擇
等問題提出一些理解和認(rèn)識。
【關(guān)鍵詞】數(shù)控中心；自備應(yīng)急電源；柴油發(fā)電機(jī)組
1 數(shù)控中心柴油發(fā)電機(jī)組功率確定
1.1 柴油發(fā)電機(jī)組功率定義
（1）持續(xù)功率（COP）。持續(xù)功率定義為：在商定的運行條件
下并按制造商規(guī)定的維修間隔和方法實施維護(hù)保養(yǎng)，發(fā)電機(jī)組每
年運行時間不受限制地為恒定負(fù)載持續(xù)供電的最大功率。（2）基
本功率（PRP）。基本功率定義為：在商定的運行條件下并按制造
商規(guī)定的維修間隔和方法實施維護(hù)保養(yǎng)，發(fā)電機(jī)組能每年運行時
間不受限制地為可變負(fù)載持續(xù)供電的最大功率。在 24h 周期內(nèi)的
允許平均輸出功率（P PP ）應(yīng)不大于PRP的70%，除非往復(fù)式內(nèi)燃（RIC）
機(jī)制造商另有規(guī)定。注：當(dāng)要求允許的 P PP 大于規(guī)定值時，可使用
持續(xù)功率（COP）。在確定某一變化的功率序列的實際平均功率輸
出（P PA ）時，小于 30％PRP 的功率視為 30％，且停機(jī)時間不計。
（3）限時運行功率（LTP）。限時運行功率定義為：在商定的運行
條件下并按照制造商的規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，發(fā)電機(jī)組每年運行時
間可達(dá) 500h 的最大功率。注：按 100％限時運行功率每年運行的
最長時間為 500h。（4）應(yīng)急備用功率（ESP）。應(yīng)急備用功率定義
為：在商定的運行條件下并按制造商規(guī)定的維修間隔和方法實施
維護(hù)保養(yǎng)，當(dāng)公共電網(wǎng)出現(xiàn)故障或在試驗條件下，發(fā)電機(jī)組每年
運行達(dá) 200h 的某一可變功率系列中的最大功率。在 24h 的運行周
期內(nèi)允許的平均輸出功率（P PP ）應(yīng)不大于 ESP 的 70%，除非往復(fù)式
內(nèi)燃（RIC）機(jī)制造商另有規(guī)定。注：實際的平均功率輸出（P Pa ）
應(yīng)低于或等于定義 ESP 的平均功率輸出（P PP ）。在確定某一可變動
率序列的實際平均輸出（P PA ）時，小于30％ESP的功率應(yīng)視為30％，
且停機(jī)時間不計。
1.2 根據(jù)功率定義選擇適用的機(jī)組功率
數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機(jī)組按哪種標(biāo)定功率選擇應(yīng)結(jié)合市電可靠
性、數(shù)據(jù)中心可靠性要求等因素確定，過高要求：按照連續(xù)功率
（COP）選擇，會造成成本增加；過低要求：按照應(yīng)急備用功率（ESP）
選擇，會降低使用可靠性。按柴油發(fā)電機(jī)組功率的定義，持續(xù)功
率（COP）和限時運行功率（LTP）都是向恒定負(fù)載供電，典型的
應(yīng)用都是與市電并網(wǎng)運行，其中持續(xù)功率（COP）每年運行時間不
受限制，限時運行功率（LTP）僅在錯峰時與市電并網(wǎng)運行，運行
時間受到限制。數(shù)控中心項目的負(fù)載是基本穩(wěn)定負(fù)載，波動不大，
但不是恒定負(fù)載（如 UPS），在市電停電的情況下才使用柴油發(fā)電
機(jī)組供電，柴油發(fā)電機(jī)組獨立向負(fù)載供電，不與市電并網(wǎng)。持續(xù)
功率（COP）和限時運行功率（LTP）兩種應(yīng)用與數(shù)控中心柴油發(fā)
電機(jī)組的應(yīng)用不符，不適合用于數(shù)控中心備用電源運行模式。
2 數(shù)控中心柴油發(fā)電機(jī)組容量的選擇
2.1 柴油發(fā)電機(jī)組負(fù)載
數(shù)控中心柴油發(fā)電機(jī)組所帶負(fù)載中包含大量不間斷電源
（UPS）、機(jī)房精密空調(diào)、連續(xù)制冷設(shè)備等，這些非線性負(fù)載使發(fā)
電機(jī)過熱、導(dǎo)致電壓失調(diào)，影響發(fā)電機(jī)組輸出性能甚至導(dǎo)致發(fā)電
機(jī)組停機(jī)。供配電系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)采取諧波治理措施，限制 UPS
等非線性設(shè)備輸出諧波。根據(jù) UPS 整流方式、諧波治理措施分析
諧波含量，確定發(fā)電機(jī)組和 UPS 的功率配比。必要時，需增加發(fā)
電機(jī)系統(tǒng)容量。
2.2 柴油發(fā)電機(jī)組容量選擇考慮因素
從行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（GB2820-2002）來講，都是根據(jù)功率因數(shù) 0.8（滯
后），設(shè)計發(fā)電機(jī)和選配發(fā)動機(jī)。在平時的運行監(jiān)視中，要根據(jù)電
壓來調(diào)整，電壓偏低要多發(fā)無功，電壓偏高要少發(fā)無功，通過調(diào)
整有功和無功的比例，控制電壓和運行電流，確保發(fā)電機(jī)在安全、
經(jīng)濟(jì)的條件下運行。選擇發(fā)電機(jī)組時，其功率必須要足夠供應(yīng)最
高峰時的負(fù)載，雖然這種情況發(fā)生時間可能只是一瞬間。此外，
還要考慮一下幾點：發(fā)生系統(tǒng)故障時機(jī)組的使用方式為主/備用。
或幾部發(fā)電機(jī)組代替單臺發(fā)電機(jī)組。有否不正常情況下的高峰負(fù)
載。定期維修發(fā)電機(jī)組時的安排（如只有一臺發(fā)電機(jī)組時，如何
保障在維修時不需要后備電源）。以后的負(fù)載會否增加。
2.3 數(shù)控中心柴油發(fā)電機(jī)組容量計算
數(shù)控中心一級負(fù)荷總安裝容量為 17840kW，其中特別重要負(fù)
荷為 10500kW；二級負(fù)荷總安裝容量為 1775kW，三級負(fù)荷總安裝
容量為 1835kW；數(shù)控中心一期 10KV 系統(tǒng)重要負(fù)荷為 6837.75kW。
數(shù)控中心工程發(fā)電機(jī)并機(jī)母線采用雙母線，每臺發(fā)電機(jī)組均接入
兩段母線。柴油發(fā)電機(jī)按照分期需求裝設(shè)。一期在室內(nèi)設(shè)置 5 臺
10kV 應(yīng)急自啟動柴油發(fā)電機(jī)作為特級負(fù)荷的備用電源，采用 4+1
的冗余備份方式，當(dāng)兩路市電電源失電后柴油發(fā)電機(jī)組自啟動，
可供應(yīng)本項目的全部重要負(fù)荷。按基本功率（PRP）定義 70%負(fù)載
系數(shù)計算，數(shù)控中心一期需要配置的柴油發(fā)電機(jī)總?cè)萘繛椋喊礃?biāo)
準(zhǔn)負(fù)載系數(shù)計算 6837.75KW÷0.7＝9768.21KW，單臺機(jī)組容量為：
9768kW÷4＝2442KW。按系統(tǒng)要求，柴油發(fā)電機(jī)組為 N+1 的運行
方式，數(shù)控中心一期配置柴油發(fā)電機(jī)容量為 5 臺 2400kW 的柴油
發(fā)電機(jī)組。
3 柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)系統(tǒng)方案選擇
3.1 分散式并機(jī)控制
分散式并機(jī)控制由各臺發(fā)電機(jī)組的控制器實現(xiàn)并機(jī)控制功能，
在各機(jī)組的控制器這間有一條并機(jī)控制通訊線，用于負(fù)載分配及
功率管理通訊，如下圖，當(dāng)該并機(jī)通訊線故障后，整套并機(jī)系統(tǒng)
自動解體，可靠性差，一般用于普通民用項目。
3.2 控制器冗余的并機(jī)控制
控制器冗余的并機(jī)控制系統(tǒng)可分為分散式并機(jī)控制器冗余和
集中式并機(jī)控制器冗余。分散式并機(jī)控制器冗余只能解決控制功
能本身的問題，但并機(jī)控制通訊線的問題沒有解決。集中式并機(jī)
控制器冗余，雖然將所有控制器集中在一套控制屏內(nèi)，控制本身
的故障得到有效解決，并機(jī)通訊線只在屏內(nèi)布線，距離大大縮短，
有效減少了斷線的風(fēng)險，但沒有完全杜絕，整套并機(jī)系統(tǒng)出故障
的風(fēng)險還存在。控制器冗余的并機(jī)系統(tǒng)如下：
3.3 集中并機(jī)控制系統(tǒng)冗余
完整的集中并機(jī)控制系統(tǒng)冗余，是系統(tǒng)冗余而不是單純的控
制單元冗余。
兩套集中并機(jī)控制系統(tǒng)可以完全獨立工作，集中并機(jī)控制系
統(tǒng)與機(jī)組之間的信號線分兩個路由單獨布線，兩套集中并機(jī)控制
系統(tǒng)互為主備，主備功能由用戶現(xiàn)場任意設(shè)定，集中并機(jī)控制系
統(tǒng)冗余解決集中并機(jī)控制系統(tǒng)故障及信號線故障，在有限配置的
條件下最大限度的保障了全部柴發(fā)系統(tǒng)中并機(jī)系統(tǒng)的可靠性。
4 結(jié)束語
柴油發(fā)電機(jī)組屬重要的備用電源設(shè)備，購置時需慎之再慎，
以上是在數(shù)控中心自備應(yīng)急電源（柴油發(fā)電機(jī)組）選擇過程中遇
到的一些問題，提出來與大家探討。希望對數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機(jī)
組選擇有所幫助，為建設(shè)數(shù)據(jù)中心安全、可靠、合理、經(jīng)濟(jì)的自
備應(yīng)急電源系統(tǒng)做出自己的貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)：
[1]GB/T2820.1-2009 往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的交流發(fā)電機(jī)組 第
1 部分：用途、定額和性能[S].
[2]GB2820—1997.工業(yè)柴油發(fā)電機(jī)組通用技術(shù)條件.
[3]ISO 8528-5：1993.往復(fù)式內(nèi)燃交流發(fā)電機(jī) 第 5 部分：
發(fā)電機(jī)組.
作者簡介：劉軍、男、漢、畢業(yè)于大連理工大學(xué)、本科、工
作于新疆油田公司數(shù)據(jù)公司基礎(chǔ)設(shè)施部，現(xiàn)從事數(shù)據(jù)中心機(jī)房管
理與維護(hù)工作。