Hoe een valse belasting voor een dieselgeneratorset voor een datacenter te selecteren

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

1. Kernprincipes voor selectie

Het fundamentele doel van een valse belasting is het simuleren van de werkelijke belasting voor uitgebreide tests en validatie van de dieselgeneratorset, zodat deze bij een stroomstoring direct de volledige kritische belasting kan overnemen. Specifieke doelen zijn onder meer:

1. Verbranding van koolstofafzettingen: Draaien met lage belasting of geen 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 verbranden.
2. Prestatieverificatie: testen of de elektrische prestaties van de generatorset, zoals uitgangsspanning, frequentiestabiliteit, golfvormvervorming (THD) en spanningsregeling, binnen de toegestane grenzen vallen.
3. Testen van de belastingcapaciteit: controleren of de generatorset stabiel kan werken op het nominale vermogen en beoordelen of de generatorset plotselinge belasting en afwijzing aankan.
4. Systeemintegratietesten: het gezamenlijk in bedrijf stellen van de ATS (Automatic Transfer Switch), het parallel schakelen van systemen en besturingssystemen om te garanderen dat het hele systeem samenhangend samenwerkt.

2. Belangrijkste parameters en overwegingen

Voordat u een valse belasting selecteert, moeten de volgende parameters voor de generatorset en de testvereisten worden verduidelijkt:

1. Nominaal vermogen (kW/kVA): Het totale vermogen van de valse belasting moet groter zijn dan 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 selecteren om overbelastingstests mogelijk te maken.
2. Spanning en fase: Moeten overeenkomen met de uitgangsspanning van de generator (bijv. 400V/230V) en fase (drie fasen, vier draden).
3. Frequentie (Hz): 50Hz of 60Hz.
4. Verbindingsmethode: Hoe wordt de verbinding met de generatoruitgang tot stand gebracht? Meestal stroomafwaarts van de ATS of via een speciale testinterfacekast.
5. Koelmethode:
   • Luchtkoeling: Geschikt voor lage tot gemiddelde vermogens (meestal onder 1000 kW), goedkoper, maar lawaaierig. De warme lucht moet op de juiste manier uit de apparatuurruimte worden afgevoerd.
   • Waterkoeling: Geschikt voor gemiddelde tot hoge vermogens, stiller, hogere koelefficiëntie, maar vereist een ondersteunend koelwatersysteem (koeltoren of droge koeler), wat resulteert in een hogere initiële investering.
6. Besturings- en automatiseringsniveau:
   • Basisbediening: handmatig stapsgewijs laden/lossen.
   • Intelligente besturing: programmeerbare automatische laadcurves (ramp loading, step loading), realtime monitoring en registratie van parameters zoals spanning, stroom, vermogen, frequentie, oliedruk en watertemperatuur, en het genereren van testrapporten. Dit is cruciaal voor de naleving en auditing van datacenters.

3. Belangrijkste soorten valse lasten

1. Resistieve belasting (zuiver actieve belasting P)

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

2. Reactieve belasting (zuivere reactieve belasting Q)

• Principe: Gebruikt inductoren om reactief vermogen te verbruiken.
• Voordelen: Kan een reactieve belasting leveren.
• Nadelen: Wordt meestal niet alleen gebruikt, maar vaak in combinatie met ohmse belastingen.

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

• Principe: Integreert weerstandsbanken en reactorbanken, waardoor onafhankelijke of gecombineerde regeling van actieve en reactieve belasting mogelijk is.
• Voordelen: De voorkeursoplossing voor datacenters. Kan echte gemengde belastingen simuleren en de algehele prestaties van de generatorset uitgebreid testen, inclusief de AVR (Automatic Voltage Regulator) en het regulateursysteem.
• Nadelen: Hogere kosten dan zuiver ohmse belastingen.
• Opmerking bij selectie: let op het instelbare vermogensfactorbereik (PF). Normaal gesproken moet dit instelbaar zijn van 0,8 naijlend (inductief) tot 1,0 om verschillende belastingaarden te simuleren.

4. Elektronische belasting

• Principe: Gebruikt vermogenselektronicatechnologie om energie te verbruiken of terug te leveren aan het net.
• Voordelen: Hoge precisie, flexibele regeling, potentieel voor energieregeneratie (energiebesparing).
• Nadelen: Extreem duur, vereist zeer bekwaam onderhoudspersoneel en de betrouwbaarheid ervan vereist overweging.
• Toepassingsscenario: Geschikter voor laboratoria of productielocaties dan voor onderhoudstests op locatie in datacenters.

Conclusie: Voor datacenters dient een «Gecombineerde Resistive/Reactive (R+L) False Load» met intelligente automatische regeling te worden gekozen.

4. Samenvatting van de selectiestappen

1. Bepaal de testvereisten: Gaat het alleen om verbrandingstests of is een certificering voor volledige belasting nodig? Zijn geautomatiseerde testrapporten vereist?
2. Verzamel de parameters van de generatorset: noteer het totale vermogen, de spanning, de frequentie en de interfacelocatie voor alle generatoren.
3. Bepaal het type valse belasting: Selecteer een R+L, intelligente, watergekoelde valse belasting (tenzij het vermogen erg klein is en het budget beperkt is).
4. Bereken het vermogen: totale valse belastingcapaciteit = grootste vermogen van de afzonderlijke eenheid × 1,1 (of 1,25). Bij het testen van een parallelgeschakeld systeem moet de capaciteit ≥ het totale parallelgeschakelde vermogen zijn.
5. Selecteer koelmethode:
   • Hoog vermogen (>800kW), beperkte ruimte in de apparatuurruimte, gevoeligheid voor geluid: kies voor waterkoeling.
   • Laag vermogen, beperkt budget, voldoende ventilatieruimte: luchtkoeling kan worden overwogen.
6. Evalueer het controlesysteem:
   • Moet automatische stapbelasting ondersteunen om een ​​daadwerkelijke lastopname te simuleren.
   • Moet standaard testrapporten kunnen vastleggen en uitgeven, inclusief curven van alle belangrijke parameters.
   • Ondersteunt de interface integratie met gebouwbeheer- of datacenterinfrastructuurbeheersystemen (DCIM)?
7. Overweeg mobiele versus vaste installatie:
   • Vaste installatie: Geïnstalleerd in een speciale ruimte of container, als onderdeel van de infrastructuur. Vaste bedrading, eenvoudig te testen, nette uitstraling. De voorkeurskeuze voor grote datacenters.
   • Mobiele trailermontage: Gemonteerd op een trailer, geschikt voor meerdere datacenters of units. Lagere initiële kosten, maar de implementatie is omslachtig en er zijn opslagruimte en verbindingshandelingen nodig.

5. Beste praktijken en aanbevelingen

• Plan voor testinterfaces: ontwerp vooraf valse belastingstestinterfacekasten in het stroomdistributiesysteem om testverbindingen veilig, eenvoudig en gestandaardiseerd te maken.
• Koeloplossing: Zorg bij waterkoeling voor een betrouwbaar koelwatersysteem. Bij luchtkoeling moeten geschikte uitlaatkanalen worden ontworpen om te voorkomen dat warme lucht opnieuw in de apparatuurruimte circuleert of de omgeving aantast.
• Veiligheid voorop: Valse lasten genereren extreem hoge temperaturen. Ze moeten voorzien zijn van veiligheidsmaatregelen zoals oververhittingsbeveiliging en noodstopknoppen. Operators moeten professioneel worden opgeleid.
• Regelmatige tests: Volgens de Tier-normen of aanbevelingen van de fabrikant van Uptime Institute worden tests doorgaans maandelijks uitgevoerd met minimaal 30% van de nominale belasting en jaarlijks een volledige belastingstest. De valse belasting is een belangrijk instrument om aan deze eis te voldoen.

Eindadvies:
Datacenters die hoge beschikbaarheid nastreven, moeten niet besparen op de valse belasting. Investeren in een vast, adequaat gedimensioneerd, R+L, intelligent, watergekoeld systeem met valse belasting is een noodzakelijke investering om de betrouwbaarheid van het kritieke stroomsysteem te garanderen. Het helpt problemen te identificeren, storingen te voorkomen en voldoet aan de operationele, onderhouds- en auditvereisten door middel van uitgebreide testrapporten.