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數(shù)據(jù)中心發(fā)電機,、變壓器和UPS匹配的邏輯探討
數(shù)據(jù)中心發(fā)電機,、變壓器和UPS匹配的邏輯探討
數(shù)據(jù)中心的電源和配電系統(tǒng)無非是以下兩種系統(tǒng)架構：帶10kV發(fā)電機的2N電源系統(tǒng),； 具有400V發(fā)電機的2N電源系統(tǒng),。 圖1和圖2是具有10kV發(fā)電機的2N電源系統(tǒng)和具有400V發(fā)電機的2N電源系統(tǒng)的架構示意圖,。 數(shù)據(jù)中心的負載能力和建設規(guī)模不同,，系統(tǒng)配置不同或設備容量不同，或者系統(tǒng)架構是以上示意圖中多個模塊的組合,。 在比較這兩種體系結構的優(yōu)缺點時,，在每個數(shù)據(jù)中心的設計過程中也是激烈討論的主題。 本文不討論“環(huán)又粗又細,，各有千秋”,，但是這兩個系統(tǒng)體系結構，設備之間的邏輯匹配問題或設備的錯誤選擇都可能導致保護,。 發(fā)電機停機和其他問題：
·發(fā)電機具有左右振動的機械振動和聲音波動,； 突然的電壓和頻率變化會導致UPS切換到逆變器，旁路并關閉,；
·UPS被燒毀,；
·發(fā)電機保護關閉...
1例1
在圖1中具有10 kV發(fā)電機的2N電源系統(tǒng)中，如果 變壓器前端的10kV總線上有多個變壓器,，當兩條主線發(fā)生故障時,，機油會發(fā)動。當發(fā)動機啟動時,，柴油機輸出電路將向2N電路中的所有變壓器供電（容量 是發(fā)電機容量的兩倍）,，并且電路中會立即產生高啟動電流，從而使電動機停止保護,。
（1）故障分析
閉合變壓器時產生的浪涌電流,，使浪涌電流勵磁，浪涌電流可以達到電流的6至8倍 額定值,，并且電流值在開始時,。在半個周期內達到大值，小型變壓器可以在幾個周期后達到穩(wěn)態(tài)值,，而大型變壓器則需要幾秒鐘或10秒鐘以上的時間才能恢復到額定值,。 穩(wěn)定狀態(tài)。 但是,，當同時啟動多個變壓器時，浪涌電流在環(huán)路中重疊,。 在短時間內的電流強度非常令人驚訝,。 如果不能通過技術手段避免，發(fā)電機肯定會在此時死掉,。 而且,，幾個大型變壓器同時連接到同一條總線,。 啟動和訪問電源也會導致電源電壓立即下降，或者使前斷路器過電流保護或差動保護發(fā)生故障,。
（2）解決方案
每個變壓器的前輸入開關的繼電器的保護裝置均具有跳閘功能,，用于電壓損失和自動點火，以及點火延遲時間 自動可調,。 一段母線中兩個變壓器啟動之間的時間間隔大于20 s,； 在兩臺發(fā)電機并聯(lián)穩(wěn)定之后，功率被發(fā)送到背景變壓器電路,。
2情況2
在圖2中配置有400V發(fā)電機的2N電源系統(tǒng)中,，當兩條電源線發(fā)生故障時，柴油發(fā)電機啟動,，電路中的所有UPS 2N（10％的UPS處于負載狀態(tài),，所有UPS的總額定容量約為單臺柴油機總容量的2倍）。 發(fā)電機表現(xiàn)出左右振蕩的機械振動和漣漪聲,，異常運行后,，發(fā)電機停止15秒鐘。
（1）故障分析
圖3是發(fā)電機的功率圓圖,。 它是數(shù)據(jù)中心中常見的發(fā)電機輸出功率圖,，反映了發(fā)電機的安全運行范圍，給出了超出機組運行極限的情況,。 數(shù)據(jù)中心的電源和配電系統(tǒng)無非是以下兩種系統(tǒng)架構：具有10kV發(fā)電機的2N電源系統(tǒng),； 具有400V發(fā)電機的2N電源系統(tǒng)。 圖1和圖2是具有10kV發(fā)電機的2N電源系統(tǒng)和具有400V發(fā)電機的2N電源系統(tǒng)的架構示意圖,。 數(shù)據(jù)中心的負載能力和建設規(guī)模不同,，系統(tǒng)配置不同或設備容量不同，或者系統(tǒng)架構是以上示意圖中多個模塊的組合,。 在比較這兩種體系結構的優(yōu)缺點時,，在每個數(shù)據(jù)中心的設計過程中也是激烈討論的主題。 本文不討論“環(huán)又粗又細,，各有千秋”,，但是這兩種系統(tǒng)體系結構，設備之間的匹配邏輯問題或設備選擇不當都會對設備進行保護,。 發(fā)電機停機和其他問題：
·發(fā)電機具有左右振動的機械振動和聲音波動,； 突然的電壓和頻率變化會導致UPS切換到逆變器，旁路并關閉,；
·UPS被燒毀,；
·發(fā)電機保護關閉...
1例1
在圖1中具有10 kV發(fā)電機的2N電源系統(tǒng)中，如果 變壓器前端的10 kV總線上有多個變壓器，當兩條主線發(fā)生故障時,，機油會發(fā)動,。當發(fā)動機啟動時，柴油機輸出電路將向2N電路中的所有變壓器供電（容量 是發(fā)電機容量的兩倍）,，并且電路中會立即產生高啟動電流,，從而使電動機停止保護。
（1）故障分析
閉合變壓器時產生的浪涌電流,，使浪涌電流勵磁,，浪涌電流可以達到電流的6至8倍 額定值，并且電流值在開始時,。在半個周期內達到大值,，小型變壓器可以在幾個周期后達到穩(wěn)態(tài)值，而大型變壓器則需要幾秒鐘或10秒鐘以上的時間才能恢復到額定值,。 穩(wěn)定狀態(tài),。 但是，當多個變壓器同時啟動時,，浪涌電流在環(huán)路中重疊,。 短時間內的電流強度非常令人驚訝。 如果不能通過技術手段避免,，發(fā)電機肯定會在此時死掉,。 而且，幾個大型變壓器同時連接到同一條總線,。 啟動和進入公用電網(wǎng)還會導致公用電網(wǎng)電壓立即下降,，或者會導致前斷路器過電流保護或差動保護錯誤。行動,。
（2）解決方案
每個變壓器的前輸入開關的繼電器保護均配置有因電壓損失和自動點火而跳閘的功能,，以及點火延遲時間 自動功率可調。 一段母線中兩個變壓器啟動之間的時間間隔大于20 s,； 在兩臺發(fā)電機并聯(lián)穩(wěn)定之后,，功率被發(fā)送到背景變壓器電路。
2情況2
在圖2中配置有400 V發(fā)電機的2N電源系統(tǒng)中,，當兩條電源線均發(fā)生故障時,，柴油發(fā)動機啟動，所有UPS均打開,。 2N電路（占所有UPS的10％）,，在負載狀態(tài)下，所有UPS的總額定容量約為單臺柴油機總容量的2倍,。 發(fā)電機表現(xiàn)出左右振蕩的機械振動和漣漪聲,，并且在異常操作后發(fā)電機停止15秒鐘,。
（1）故障分析
圖3是發(fā)電機的功率圓圖,。 它是數(shù)據(jù)中心中常見的發(fā)電機功率輸出圖,，反映了發(fā)電機的安全運行范圍，給出了超出機組運行極限的情況,。
數(shù)據(jù)中心發(fā)電機,、變壓器和UPS匹配的邏輯探討