Jak vybrat falešné zatížení pro dieselový generátor datového centra

Výběr falešné zátěže pro dieselový generátor datového centra je klíčový, protože přímo ovlivňuje spolehlivost záložního napájecího systému. Níže uvedu komplexního průvodce, který zahrnuje základní principy, klíčové parametry, typy zátěží, kroky výběru a osvědčené postupy.

1. Principy výběru jádra

Základním účelem falešného zatížení je simulovat skutečné zatížení pro komplexní testování a validaci dieselového generátoru, aby bylo zajištěno, že v případě výpadku napájení ze sítě může okamžitě převzít celé kritické zatížení. Mezi specifické cíle patří:

1. Spalování uhlíkových usazenin: Běh s nízkým zatížením nebo bez zatížení způsobuje u vznětových motorů jev „mokrého usazování“ (nespálené palivo a uhlík se hromadí ve výfukovém systému). Falešné zatížení může zvýšit teplotu a tlak motoru a tyto usazeniny důkladně spálit.
2. Ověření výkonu: Testování, zda je elektrický výkon generátorového soustrojí – jako je výstupní napětí, stabilita frekvence, zkreslení tvaru vlny (THD) a regulace napětí – v povolených mezích.
3. Zkouška nosnosti: Ověření, zda generátorové soustrojí může stabilně pracovat při jmenovitém výkonu, a posouzení jeho schopnosti zvládat náhlé přivedení a odebrání zátěže.
4. Testování systémové integrace: Provádění společného uvedení do provozu s ATS (automatickým přepínačem), paralelními systémy a řídicími systémy, aby se zajistila soudržná spolupráce celého systému.

2. Klíčové parametry a aspekty

Před výběrem falešného zatížení je nutné vyjasnit následující parametry generátorového agregátu a požadavky na zkoušky:

1. Jmenovitý výkon (kW/kVA): Celkový výkon falešné zátěže musí být větší nebo roven celkovému jmenovitému výkonu generátorového soustrojí. Obvykle se doporučuje zvolit 110 %–125 % jmenovitého výkonu soustrojí, aby bylo možné provést testování přetížitelnosti.
2. Napětí a fáze: Musí odpovídat výstupnímu napětí generátoru (např. 400 V/230 V) a fázi (třífázový čtyřvodič).
3. Frekvence (Hz): 50 Hz nebo 60 Hz.
4. Způsob připojení: Jak se připojí k výstupu generátoru? Obvykle za ATS nebo přes vyhrazenou rozvaděč testovacího rozhraní.
5. Způsob chlazení:
   • Chlazení vzduchem: Vhodné pro nízký až střední výkon (obvykle pod 1000 kW), levnější, ale hlučné a horký vzduch musí být řádně odváděn z místnosti s vybavením.
   • Vodní chlazení: Vhodné pro střední až vysoký výkon, tišší provoz, vyšší chladicí účinnost, ale vyžaduje podpůrný systém chlazení vodou (chladicí věž nebo suchý chladič), což má za následek vyšší počáteční investici.
6. Úroveň řízení a automatizace:
   • Základní ovládání: Ruční krokové nakládání/vykládání.
   • Inteligentní řízení: Programovatelné automatické zatěžovací křivky (náběhové zatížení, skokové zatížení), monitorování a záznam parametrů v reálném čase, jako je napětí, proud, výkon, frekvence, tlak oleje, teplota vody, a generování zkušebních protokolů. To je zásadní pro shodu s předpisy a audit datových center.

3. Hlavní typy falešných zatížení

1. Odporová zátěž (čistě aktivní zátěž P)

• Princip: Přeměňuje elektrickou energii na teplo, které je rozptylováno ventilátory nebo vodním chlazením.
• Výhody: Jednoduchá konstrukce, nižší náklady, snadné ovládání, poskytuje čistý činný výkon.
• Nevýhody: Lze testovat pouze činný výkon (kW), nelze testovat schopnost regulace jalového výkonu generátoru (kVAr).
• Scénář použití: Používá se hlavně pro testování části motoru (spalování, teplota, tlak), ale test je neúplný.

2. Reaktivní zátěž (čistě reaktivní zátěž Q)

• Princip: Používá induktory k odběru jalového výkonu.
• Výhody: Může poskytovat jalovou zátěž.
• Nevýhody: Obvykle se nepoužívá samostatně, ale spíše v kombinaci s odporovou zátěží.

3. Kombinovaná odporová/reaktivní zátěž (zátěž R+L, poskytuje P a Q)

• Princip: Integruje rezistory a reaktory, což umožňuje nezávislé nebo kombinované řízení činné a jalové zátěže.
• Výhody: Preferované řešení pro datová centra. Dokáže simulovat reálné smíšené zátěže a komplexně testovat celkový výkon generátorového soustrojí, včetně AVR (automatického regulátoru napětí) a systému regulace.
• Nevýhody: Vyšší cena než u čistě odporových zátěží.
• Poznámka k výběru: Věnujte pozornost nastavitelnému rozsahu účiníku (PF), který je obvykle nastavitelný od 0,8 (indukční) do 1,0 pro simulaci různých typů zátěže.

4. Elektronická zátěž

• Princip: Využívá technologii výkonové elektroniky ke spotřebě energie nebo jejímu zpětnému dodávání do sítě.
• Výhody: Vysoká přesnost, flexibilní regulace, potenciál pro rekuperaci energie (úspora energie).
• Nevýhody: Extrémně drahé, vyžaduje vysoce kvalifikovaný personál údržby a je třeba zvážit i jejich vlastní spolehlivost.
• Scénář použití: Vhodnější pro laboratoře nebo výrobní závody než pro testování údržby na místě v datových centrech.

Závěr: Pro datová centra by měla být zvolena „kombinovaná odporová/reaktivní (R+L) falešná zátěž“ s inteligentním automatickým řízením.

4. Shrnutí kroků výběru

1. Určete požadavky na zkoušky: Jde pouze o zkoušky spalování, nebo je vyžadována certifikace výkonu při plném zatížení? Jsou vyžadovány automatizované zkušební protokoly?
2. Shromážděte parametry generátorového agregátu: Uveďte celkový výkon, napětí, frekvenci a umístění rozhraní pro všechny generátory.
3. Určení typu falešné zátěže: Vyberte inteligentní, vodou chlazenou falešnou zátěž typu R+L (pokud není výkon velmi malý a rozpočet omezený).
4. Výpočet výkonové kapacity: Celková falešná zatěžovací kapacita = Největší výkon jedné jednotky × 1,1 (nebo 1,25). Pokud se testuje paralelní systém, musí být kapacita ≥ celkový paralelní výkon.
5. Vyberte způsob chlazení:
   • Vysoký výkon (>800 kW), omezený prostor v místnosti s vybavením, citlivost na hluk: Zvolte vodní chlazení.
   • Nízká spotřeba energie, omezený rozpočet, dostatečný větrací prostor: Lze zvážit chlazení vzduchem.
6. Vyhodnoťte řídicí systém:
   • Musí podporovat automatické krokové zatěžování pro simulaci skutečného zatížení.
   • Musí být schopen zaznamenávat a vytvářet standardní zkušební protokoly, včetně křivek všech klíčových parametrů.
   • Podporuje rozhraní integraci se systémy správy budov nebo správy infrastruktury datových center (DCIM)?
7. Zvažte mobilní vs. pevnou instalaci:
   • Pevná instalace: Instalace ve vyhrazené místnosti nebo kontejneru jako součást infrastruktury. Pevné zapojení, snadné testování, úhledný vzhled. Preferovaná volba pro velká datová centra.
   • Mobilní zařízení montované na přívěs: Montované na přívěs, může obsluhovat více datových center nebo více jednotek. Nižší počáteční náklady, ale nasazení je těžkopádné a vyžaduje úložný prostor a připojovací operace.

5. Nejlepší postupy a doporučení

• Plánování testovacích rozhraní: Předem navrhněte skříně rozhraní pro testování falešné zátěže v systému distribuce energie, aby testovací připojení byla bezpečná, jednoduchá a standardizovaná.
• Řešení chlazení: V případě vodního chlazení je nutné zajistit spolehlivost systému chladicí vody; v případě vzduchového chlazení je nutné navrhnout vhodné odsávací potrubí, aby se zabránilo recirkulaci horkého vzduchu do strojovny nebo ovlivňování životního prostředí.
• Bezpečnost především: Falešné zátěže generují extrémně vysoké teploty. Musí být vybaveny bezpečnostními opatřeními, jako je ochrana proti přehřátí a tlačítka nouzového zastavení. Obsluha musí být odborně vyškolena.
• Pravidelné testování: Podle standardů Uptime Institute nebo doporučení výrobců se testy Tier obvykle provádějí měsíčně s nejméně 30 % jmenovitého zatížení a každoročně s plným zátěžovým testem. Falešné zatížení je klíčovým nástrojem pro splnění tohoto požadavku.

Závěrečné doporučení:
Datová centra usilující o vysokou dostupnost by neměla šetřit náklady na falešné zátěži. Investice do pevného, ​​dostatečně dimenzovaného, ​​inteligentního, vodou chlazeného systému falešné zátěže typu R+L je nezbytnou investicí k zajištění spolehlivosti kritického napájecího systému. Pomáhá identifikovat problémy, předcházet poruchám a splňuje požadavky na provoz, údržbu a audit prostřednictvím komplexních testovacích protokolů.