【技术分析】柴油发电机并机母线之间母联的设置分析

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在数据中心设计中,柴油发电机N+1配置做双母线并机输出时,常常在公司内部设计汇报、设计评审等会议时,被领导、专家等人士提出需要在并机母线之间增加母联,那这个母联是否为必需的呢?在哪种情况下需要添加?在哪种情况下又不需要加呢?

 

1、并机母线间母联的“产生”

 

翻看国内早些的设计认证案例图纸或早期高等级的数据中心设计架构图纸时,可以看到柴油发电机的配置几乎都是2N配置,即下图所示:

 

 

A系统:9台持续功率1800kW的柴油发电机a1-G01~ a1-G09

 

B系统:9台持续功率1800kW的柴油发电机b1-G01~ b1-G09

 

其中,A系统的9台柴油发电机并机到A系统的并机母线,B系统的9台柴油发电机并机到B系统的并机母线。数据中心的总负荷为14400~16200kW之间,即2N配置时,不大于单侧N台柴油发电机运行的总负荷。(注:下面均是在市电全部丢失,运行在柴油发电机情景下进行)

 

当A系统的柴油发电机有任何一台出现故障或整套A系统需要维护、维修时,A系统都需要隔离出来,退出运行序列,在此情况下,末端IT设备可以允许单电源运行(即容错:任何故障产生后为N)。但为了进一步提高此期间的可靠性,并机母线间的母联“产生”了。如并机母线间无此母联,即柴油发电机B系统通过并机母线及变压器、UPS等为IT设备单侧供电,当再出现故障时,例如此路径上的UPS故障,末端IT设备将失去全部电源,从而中断运行。如并机母线间增加了母联,B系统柴油发电机的并机母线B段通过母联及并机母线A段为A侧提供配电,末端IT设备可以实现双侧供电,当再出现故障时,例如B路径上的UPS故障,末端IT设备仍有一侧可以正常供电,避免了运行的中断。因此,为了进一步提高在故障后的预防能力,增加了此母联的设置。

 

2、并机母线间母联的“延续”

 

 

我们在业界不断宣传柴油发电机N+1的配置可以达到与2N配置同样的效果,实际指导设计院完成了多个项目柴油发电机N+1配置,并顺利通过Uptime Tier IV设计认证,在保障可靠性的同时,又帮助业主实现了降低成本的要求。但对于柴油发电机N+1配置的情况下,类似开篇的场景就出现了,常常在公司内部设计汇报、设计评审等会议时,被领导、专家等人士要求在并机母线之间增加母联,也就是现在很多数据中心项目图纸上可以看到的柴油发电机N+1配置时,双并机母线之间又设置了母线开关,即对2N配置的一个“延续”,但这个母联开关真的有意义吗?

 

3、N+1配置下并机母线间母联的意义

 

柴油发电机系统:9台(8+1)持续功率1800kW的柴油发电机b1-G01~ b1-G09

 

每台柴油发电机通过双输出柜分别到A侧并机母线B侧并机母线,数据中心的总负荷为12600~14400kW之间,即N+1配置时,不大于N台柴油发电机运行的总负荷。(注:下面均是在市电全部丢失,运行在柴油发电机情景下进行)

 

当柴油发电机有任何一台出现故障或需要维护、维修时,此台柴油发电机可以单独隔离出来,其他柴油发电机可以正常并机输出到双并机母线,为后续设备正常供电,即末端IT设备仍可以双侧供电。当任何一侧的并机母线需要维护、维修时,不论是2N配置还是N+1配置的柴油发电机系统,都只有另一侧的并机母线正常使用。

 

因此,在柴油发电机N+1配置,双并机母线输出的情况下,并机母线之间的母联是没有场景可以应用到的,也无法提高再故障的可靠性,建议在后续的设计中直接删除

 

4、并机母线间母联在Uptime认证中设计要点

 

柴油发电机2N配置:如果为了预防再故障的情景,考虑增加母联,那需要在两条并机母线之间增加2个母联开关,以满足在线维护的要求;

 

柴油发电机N+1配置:无任何场景可以使用上,建议直接取消。

不论以上任何配置,Uptime认证对母联开关的设置均没有硬性要求,因此可以根据实际情况进行增减。

 

2020年6月4日
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