Hoe selecteer je een valse belasting voor een dieselgenerator in een datacenter?

De keuze van een valse belasting voor de dieselgenerator van een datacenter is cruciaal, omdat deze direct van invloed is op de betrouwbaarheid van het noodstroomvoorzieningssysteem. Hieronder vindt u een uitgebreide handleiding met kernprincipes, belangrijke parameters, belastingstypen, selectiestappen en best practices.

1. Kernselectieprincipes

Het fundamentele doel van een valse belasting is het simuleren van de werkelijke belasting voor uitgebreide tests en validatie van de dieselgenerator, zodat deze direct de volledige kritieke belasting kan overnemen in geval van een stroomstoring. Specifieke doelstellingen zijn onder andere:

1. Het verbranden van koolstofafzettingen: Draaien met een lage belasting of zonder belasting veroorzaakt een "natte stapeling" in dieselmotoren (onverbrande brandstof en koolstof hopen zich op in het uitlaatsysteem). Een valse belasting kan de motortemperatuur en -druk verhogen, waardoor deze afzettingen volledig worden verbrand.
2. Prestatieverificatie: Testen of de elektrische prestaties van de generatorset – zoals uitgangsspanning, frequentiestabiliteit, golfvormvervorming (THD) en spanningsregeling – binnen de toelaatbare limieten vallen.
3. Testen van het belastingsvermogen: Controleren of de generator stabiel kan werken op het nominale vermogen en beoordelen of deze bestand is tegen plotselinge belastingstoename en -afname.
4. Systeemintegratietesten: Het gezamenlijk uitvoeren van een inbedrijfstelling met de ATS (Automatic Transfer Switch), parallelle systemen en besturingssystemen om te garanderen dat het gehele systeem samenhangend functioneert.

2. Belangrijkste parameters en aandachtspunten

Voordat een valse belasting wordt geselecteerd, moeten de volgende parameters met betrekking tot de generatorset en de testvereisten worden verduidelijkt:

1. Nominaal vermogen (kW/kVA): Het totale vermogen van de valse belasting moet groter of gelijk zijn aan het totale nominale vermogen van de generatorset. Het wordt doorgaans aanbevolen om 110%-125% van het nominale vermogen van de set te kiezen, zodat er ruimte is voor overbelastingstests.
2. Spanning en fase: Moet overeenkomen met de uitgangsspanning van de generator (bijv. 400V/230V) en de fase (driefasige vierdraadsaansluiting).
3. Frequentie (Hz): 50Hz of 60Hz.
4. Aansluitmethode: Hoe wordt het aangesloten op de generatoruitgang? Meestal na de ATS of via een speciale testinterfacekast.
5. Koelmethode:
   • Luchtkoeling: Geschikt voor lage tot middelhoge vermogens (doorgaans onder de 1000 kW), lagere kosten, maar lawaaierig, en de warme lucht moet op de juiste manier uit de apparatuurruimte worden afgevoerd.
   • Waterkoeling: Geschikt voor middelhoge tot hoge vermogens, stiller, hogere koelefficiëntie, maar vereist een ondersteunend waterkoelsysteem (koeltoren of droge koeler), wat resulteert in een hogere initiële investering.
6. Controle- en automatiseringsniveau:
   • Basisbediening: Handmatig laden/lossen in stappen.
   • Intelligente besturing: Programmeerbare automatische belastingscurves (hellende belasting, stapsgewijze belasting), realtime bewaking en registratie van parameters zoals spanning, stroom, vermogen, frequentie, oliedruk, watertemperatuur, en het genereren van testrapporten. Dit is cruciaal voor naleving van regelgeving en audits in datacenters.

3. Belangrijkste soorten valse belastingen

1. Resistieve belasting (zuiver actieve belasting P)

• Principe: Zet elektrische energie om in warmte, die wordt afgevoerd door ventilatoren of waterkoeling.
• Voordelen: Eenvoudige structuur, lagere kosten, gemakkelijke bediening, levert zuivere actieve energie.
• Nadelen: Kan alleen het actieve vermogen (kW) testen, niet het reactieve vermogen (kvar) van de generator.
• Toepassingsscenario: Hoofdzakelijk gebruikt voor het testen van motoronderdelen (verbranding, temperatuur, druk), maar de test is onvolledig.

2. Reactieve belasting (zuiver reactieve belasting Q)

• Principe: Gebruikt inductoren om blindvermogen te verbruiken.
• Voordelen: Kan reactieve belasting leveren.
• Nadelen: Wordt doorgaans niet afzonderlijk gebruikt, maar eerder in combinatie met resistieve belastingen.

3. Gecombineerde resistieve/reactieve belasting (R+L-belasting, levert P en Q)

• Principe: Integreert weerstandsbanken en reactorbanken, waardoor onafhankelijke of gecombineerde aansturing van actieve en reactieve belasting mogelijk is.
• Voordelen: De voorkeursoplossing voor datacenters. Kan realistische gemengde belastingen simuleren en zo de algehele prestaties van de generatorset, inclusief de AVR (automatische spanningsregelaar) en het regelsysteem, uitgebreid testen.
• Nadelen: Hogere kosten dan zuiver resistieve belastingen.
• Aanwijzing bij de selectie: Let op het instelbare vermogensfactorbereik (PF), dat doorgaans moet worden ingesteld van 0,8 (inductief) tot 1,0 om verschillende belastingstypen te simuleren.

4. Elektronische belasting

• Principe: Maakt gebruik van vermogenselektronicatechnologie om energie te verbruiken of terug te leveren aan het elektriciteitsnet.
• Voordelen: hoge precisie, flexibele besturing, mogelijkheid tot energieterugwinning (energiebesparing).
• Nadelen: Extreem duur, vereist hooggekwalificeerd onderhoudspersoneel en de betrouwbaarheid ervan moet in overweging worden genomen.
• Toepassingsscenario: Meer geschikt voor laboratoria of productiebedrijven dan voor onderhoudstests op locatie in datacenters.

Conclusie: Voor datacenters dient een "gecombineerde resistieve/reactieve (R+L) valse belasting" met intelligente automatische regeling te worden gekozen.

4. Samenvatting van de selectiestappen

1. Bepaal de testvereisten: Gaat het alleen om verbrandingstesten, of is een certificering voor prestaties onder volledige belasting vereist? Zijn geautomatiseerde testrapporten nodig?
2. Verzamel parameters voor de generatorset: Geef het totale vermogen, de spanning, de frequentie en de locatie van de interface voor alle generatoren weer.
3. Bepaal het type valse belasting: selecteer een R+L, intelligente, watergekoelde valse belasting (tenzij het vermogen zeer laag is en het budget beperkt is).
4. Bereken het vermogen: Totale schijnbelastingscapaciteit = Grootste vermogen van een enkele eenheid × 1,1 (of 1,25). Bij het testen van een parallel geschakeld systeem moet de capaciteit ≥ het totale parallel geschakelde vermogen zijn.
5. Selecteer de koelmethode:
   • Hoog vermogen (>800 kW), beperkte ruimte in de apparatuurruimte, geluidsgevoeligheid: kies voor waterkoeling.
   • Laag stroomverbruik, beperkt budget, voldoende ventilatieruimte: luchtkoeling kan worden overwogen.
6. Evalueer het besturingssysteem:
   • Moet automatische stapsgewijze belasting ondersteunen om de daadwerkelijke belasting te simuleren.
   • Moet in staat zijn om standaard testrapporten op te stellen en te genereren, inclusief grafieken van alle belangrijke parameters.
   • Biedt de interface ondersteuning voor integratie met gebouwbeheersystemen of datacenterinfrastructuurbeheersystemen (DCIM)?
7. Overweeg de keuze tussen een mobiele en een vaste installatie:
   • Vaste installatie: Geïnstalleerd in een aparte ruimte of container, als onderdeel van de infrastructuur. Vaste bekabeling, eenvoudig te testen, nette uitstraling. De voorkeurskeuze voor grote datacenters.
   • Mobiel, op een trailer gemonteerd: Gemonteerd op een trailer, kan meerdere datacenters of meerdere units bedienen. Lagere initiële kosten, maar de implementatie is omslachtig en vereist opslagruimte en aansluitwerkzaamheden.

5. Beste praktijken en aanbevelingen

• Plan voor testinterfaces: Ontwerp vooraf testkasten voor valse belastingsinterfaces in het stroomdistributiesysteem om testverbindingen veilig, eenvoudig en gestandaardiseerd te maken.
• Koeloplossing: Bij waterkoeling dient het koelwatersysteem betrouwbaar te zijn; bij luchtkoeling dienen geschikte afvoerkanalen te worden ontworpen om te voorkomen dat warme lucht terug de apparatuurruimte in circuleert of het milieu aantast.
• Veiligheid voorop: Valse ladingen genereren extreem hoge temperaturen. Ze moeten daarom zijn uitgerust met veiligheidsmaatregelen zoals oververhittingsbeveiliging en noodstopknoppen. Bedieningsmedewerkers hebben een professionele opleiding nodig.
• Regelmatige tests: Volgens de normen van het Uptime Institute of de aanbevelingen van de fabrikant, wordt er doorgaans maandelijks getest met een belasting van minimaal 30% van het nominale vermogen, en wordt er jaarlijks een volledige belastingstest uitgevoerd. De test met een valse belasting is een essentieel hulpmiddel om aan deze eis te voldoen.

Eindaanbeveling:
Voor datacenters die streven naar hoge beschikbaarheid, mag er niet bezuinigd worden op de valse belasting. Investeren in een vast, adequaat gedimensioneerd, intelligent, watergekoeld vals-belastingssysteem met R+L-functionaliteit is een noodzakelijke investering om de betrouwbaarheid van het kritieke voedingssysteem te garanderen. Het helpt bij het identificeren van problemen, het voorkomen van storingen en voldoet aan de eisen voor gebruik, onderhoud en audits dankzij uitgebreide testrapporten.