摘要:本文鉴于数据中心用电量大且对供电可靠性要求较高情况,提出由企业自行筹建三联供系统。介绍了该系统的电源接入方式及其继电保护、自动装置、调度自动化方面的配置等。
某数据中心项目用电量较大,单由市电供电,从长远来看是不经济的,但是采用常规配电室方式,只在380V侧配置柴油发电机电源,供电容量、占地面积、维护使用又存在一些问题。为此,考虑由电力主网和自行筹建的以燃气为主的三联供系统来供电。三联供系统是一种建立在能量的梯级利用概念基础上,以天然气为一次能源,产生电、冷、热的联产联供系统。本次考虑配备10kV燃气发电机组直接接至10kV高压开关站,系统简单,机房占地面积较少,从长远效益来看是节省资源且经济的好办法。
1 配置方案介绍
1.1供电方案
工程外部用电从2个不同的变电站分别取电。考虑建3个2进6出分界室、3组10kV高压开关站(总配),每组高压开关站采取单母线分段接线方式,设联络开关。数据中心各层设置10kV分配电间,采取单母线分段接线方式,不设联络开关,每个分配电间各设置2段380V低压段,低压母线设联络开关。
三联供发电机组采用燃气内燃机组,远期建设15台(共3 328kW)、12台运行、3台备用,每5台发电机为一个单元分别接入#1~#3高压开关站。二联供分三期建设,一期建设接入数据中心#1高压开关站,在市电完全停电时需带主要负荷9 048kW,发电效率为68%;二期建设接入#2高压开关站,在市电完全停电时需带主要负荷10 704kW,发电效率为80%;三期建设接入#3高压开关站,在市电完全停电时需带主要负荷10 704kW,发电效率为80%。三联供发电机出口电压为10. 5 kV,工频,发电全部用于数据中心重要负荷。此时,燃气三联供电站和市电同时供电,根据电力电价优惠原则选取主供电源。
三联供采用10kV电压等级多点接入系统。#1、#2发电机组接入#1高压开关站#4母线,#3. #4发电机组接入#1高压开关站#5母线,#5发电机组同时接入#1高压开关站#4、# 5母线,其中#1一#4发电机组运行,#5发电机组备用。#2. #3高压开关站配置发电机组与#1高压开关站相同。
数据中心#1高压配电室(#2. #3同于#1)供电方式如图1所示。燃气三联供电站10kV采取单母线分段接线方式,正常运行时246、256开关断开,#1. #2发电机组接入10kV # 4母线,通过单回10kV线路接入高压开关站10kV # 4母线;#3、#4发电机组接入10kV # 5母线,通过单回10kV线路接入高压开关站10kV # 5母线;#5发电机组分别为10kV 1、11段母线备用。
联供系统投入后与市电网并列运行,发电机组所发电量必须全部在本项目范围内消耗,因此在正常情况下根据电负荷变化调整发电机出力,在保证发电机组高效运行的基础上,控制一定比例用电负荷由市电供给。
1.2继电保护配置
三联供电站投入时,形成变电站与三联供同时向数据中心供电的双电源。数据中心上级变电站10kV出线保护、数据中心高压开关站进线开关处两侧主保护应配置光纤通道电流差动保护,后备保护采用复压闭锁方向过流保护。同理,数据中心高压开关站与三联供联络线两侧均配置光纤通道电流差动保护作为主保护,以便在10kV线路发生短路故障时,保护能快速动作,后备保护采用复压闭锁方向过流保护。
为防止三联供系统配电末端向电网反向送电,在数据中心变电站进线开关处加装逆功率保护。
1.3自动装置配置
三联供电站接入后,若数据中心侧发生短路故障,使得变电站或三联供任一侧开关跳开,则会导致两侧电源不同步,重合会造成非同期电压冲击。为此,必须停用变电站侧、数据中心进线侧和三联供联络线两侧10kV开关的自动重合闸功能。
数据中心在高压开关站(总配)分段开关处设置母联备自投装置、过负荷联切装置。
在数据中心由变电站来进线开关处配置1套低频低压解列装置,在三联供去数据中心联络开关处配置l套过频过压解列装置,其目的都是跳开相应开关,同时由机组顺控系统根据相应状态切除对应发电机组,防止破坏发电机组。