某通信局楼柴油发电机系统改造方案.pdf

Telecom Power Technology 237 Aug.10,2023,Vol.40 No.15 2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期运营维护技术DOI：10.19399/ki.tpt.2023.15.076某通信局楼柴油发电机系统改造方案张志敏（安徽电信规划设计有限责任公司，安徽 合肥 230000）摘要：柴油发电机组在通信系统中为备用交流电源，当市电发生异常情况而不能供电时，由柴油发电机组供电以确保交流电源的可靠供应。在“东数西算”的大数据基建时代洪流中，各地通信局楼的单机架功耗及机架数均呈现出迅猛增长的态势，通信机房负荷的增长对局楼现有的柴油发电机组的配置提出了新的挑战。当柴油发电机组的容量不能满足局楼机房未来发展的需求时，该局楼应及时改造柴油发电机系统。关键词：柴油发电机组；东数西算；容量；通信机房Reconstruction Scheme of Diesel Generator System in a Communication Office Building ZHANG Zhimin(Anhui Telecom Planning and Design Co.,Ltd.,Hefei 230000,China)Abstract:The diesel generator set is the backup AC power supply in the communication system.When the mains power is abnormal and cannot be supplied,the diesel generator set is supplied to ensure the reliable supply of AC power.In the big data infrastructure era of“counting in the east and counting in the west”,the power consumption of single frame and the number of frames of each communication office building show a trend of rapid growth.The increase in the load of the communication room will challenge the configuration of the existing diesel generator sets in the office building.When the capacity of the diesel generator sets cannot meet the needs of the future development of the office room,the diesel generator system of the building should be reformed in a timely manner.Keywords:diesel generator set;east count west count;capacity;communication room0 引 言在“东数西算”国家战略的推进下，运营商某局楼的通信机架的需求数量逐年增加。根据该局楼的规划文件测算，2 年后的柴油发电机系统总容量将不能保障该局楼备用交流电源的需求，因此应及时拿出设计方案改造柴油发电机系统，以适应远期发展规划1。文章首先介绍该局楼的柴油发电机系统现状并指出其不足之处，其次通过负荷计算和高、低压机组的优劣性对比择优选取高压机组，最后详细论述了改造该局楼柴油发电机的配电系统和燃油系统的方案。1 局楼柴油发电机组现状该局楼现有2座变配电室、2座油机室、2座20 m3 地埋油罐。其中：北侧变配电室内设有3台2 000 kVA 干式变压器，变配电系统为“2+1”模式（2 台主用变压器、1 台备用变压器）；北侧油机室内设有 3 台1 600 kW低压柴油发电机，发电系统为“2+1”模式（2台主用柴油发电机、1 台备用柴油发电机）；南侧变配电室内设有 2 台 2 000 kVA 干式变压器，变配电系统为“1+1”模式（1台主用变压器、1台备用变压器）；南侧油机室内设有 2 台 1 600 kW 低压柴油发电机，发电系统为“1+1”模式（1 台主用柴油发电机、1 台备用柴油发电机）；2 座 20 m3地埋油罐分别位于南北 2 座油机室附近2。北侧柴油发电机组配电系统现状（2+1）如图 1 所示。南侧柴油发电机组配电系统现状（1+1）如图 2 所示。局楼现有主用柴油发电机组总容量为 4 800 kW，主用变压器总容量为 6 000 kVA，大于 4 800 kW，柴油发电机组总容量为 4 800 kW，明显不能匹配市电供电总容量 6 000 kVA。前期通信机房负荷容量低的状况不足以凸显柴油发电机组总容量不足的问题，但是随着机架需求的增长，柴油发电机组容量不足的问题日益凸出。2 柴油发电机组改造方案2.1 柴油发电机组配电系统局楼现有的柴油发电机组的容量不足及设备老化问题日渐凸显，最佳的解决方案就是进行柴油发电机组的增容换新。现有的变压器安装总容量为 6 000 kVA，可满足局楼终期的市电用电需求，因此可基于终期市电用电需求，选取本次换新后的柴油发电机组安装总容量标准。本方案拟采用4台2 000 kW 高压（10 kV）柴油发电机组。这 4 台高压机组通过油机并机系统向市电变配电系统供电，以保障局楼的供电可靠性。依据现有柴油发电机组的 N+1 建设原则，本方案拟采用 3 台主用机组和 1 台备用机组作为局楼保障收稿日期：2023-06-10作者简介：张志敏（1990），男，安徽怀宁人，本科，高级工程师，主要研究方向为电气工程及其自动化。2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期Aug.10,2023,Vol.40 No.15Telecom Power Technology 238 电源系统，4 台机组均为高压柴油发电机，其容量均为 2 000 kW。3 台主用机组安装总容量为 6 000 kW。由于总容量大于 5 700 kW，新建的 3+1 柴油发电机组安装总容量可以匹配市电安装总容量，可以保障局楼终期的用电需求，如图 3 所示。新建柴油发电机组配电系统由 4 台油机输入柜、2 台油机出线柜、1 台高压电压互感器（Potential Transformer，PT）柜以及 1 台机组假负载测试柜组成。当 2 路外市电均断电时，2 路高压双电源切换开关由市电侧切换到油机侧，柴油发电机组收到信号后全部启动。由于 3 台机组的总容量即可保障局楼终期负载的用电需求，机组控制系统根据负载测算对第 4 台机组发出停机指令并退出并机系统。第4台油机作为备用机组，以防主用机组发生宕机等无法运行的情况3,4。2.2 高、低压柴油发电机组对比由于低压柴油发电机组电压低、输出电流高，2 000 kW 低压机组并机数量不得超过 2 台。若局楼新建柴油发电机组仍然采用低压机组，则需要建设 60.4 kV0.4 kVATSATS2 000 kW2 000 kW2 000 kW1 600 kW1 600 kW1 600 kWGGG图 1 北侧柴油发电机组配电系统现状（2+1）0.4 kV0.4 kVATSATS0.4 kV2 000 kW2 000 kW1 600 kW1 600 kWGG图 2 南侧柴油发电机组配电系统现状（1+1）10 kV10 kV10 kV2 000 kW2 000 kVA2 000 kW2 000 kVA2 000 kW2 000 kVA2 000 kVA2 000 kVA2 000 kWGGGG图 3 新建柴油发电机组配电系统（3+1）2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期 239 Telecom Power TechnologyAug.10,2023,Vol.40 No.15 张志敏：某通信局楼柴油发电机 系统改造方案台机组（3 套 1+1 油机系统）才能保障局楼的用电。而本方案拟采用的高压柴油发电机组只需 4 台机组即可保障局楼的用电。高压机组与低压机组优劣性比较表，如表 1 所示。表 1 高压机组与低压机组优劣性比较对比内容低压机组高压机组线路损耗电压低，损耗较大电压高，损耗较小输送距离可短距离输电，压降大，长距离输电不经济可长距离输电安装场地宜设在接近负荷中心的位置可以设置在机房楼外，可解决多台发电机组同时运行时的振动、噪声和发电机房的进、出排风问题，可远离负荷中心供电设备只能供低压设备可供高压设备（如 10 kV 冷水机组），经变压器降压后可供低压设备运维较简单，对操作人员的专业要求较低相对复杂，要求具备高压知识和电工证并机系统受低压配电设备电流限制，并机容量小，配置较为简单，输配电基本为标准低压柜等方便实现大功率机组并联成大容量系统，配置较复杂，尤其发电机及输出配电柜全部为高压设备成本设备初期投资较少，维护成本低，低容量、短距离具有较大优势；高容量、长距离使用时，成本将远远高于高压机组设备初期投资较大，维护成本较高，对于大容量、长距离输电时，具有明显优势发展趋势小功率段保持传统市场，大功率段有被高压系统替代趋势大功率段采用高压系统为应用趋势，需求逐渐增大通过高压机组与低压机组在线路损耗、输送距离、并机系统等 8 个方面的对比可知，高压柴油发电机组作为局楼新建机组更合理。2.3 柴油发电机燃油系统现有地埋油罐为单层钢制罐体，其外表面腐蚀严重，在网运行年限过久不符合设备利旧的条件，为满足新建柴油发电机组燃油需求，局楼应新建 2 座20 m3地埋油罐。建设 2 座 20 m3地埋油罐的方案可保证任何 1 台油罐在清洗维护、加油等不能向柴油发电机组供油期间，另一台油罐可正常供油，从而保障了局楼的供电可靠性，而建设 1 座 40 m3地埋油罐的方案不具备这种容错性。数据中心设计规范（GB 50174-2017）规定，A 级数据机房的燃油储量不得小于 12 h5。由于当地的大风、暴雨等恶劣天气较多，局方要求局楼的燃油储量不得小于 20 h，新建 2 000 kW 高压机组满载的每小时油耗为 520 L，3 台主用机组满载 20 h 的运行油耗为 31.2 m3，新建地埋油罐的总储油量为 36 m3，可满足规范和局方的燃油储量要求。柴油发电机组燃油系统由地埋油罐、日用油箱、柴油发电机组、供油管道、回油管道以及可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）控制柜等组成。燃油系统设置 1 台主用 PLC、1 台备用 PLC以及若干单元小 PLC。PLC 控制柜能实时反应燃油系统的相关运行参数，每个日用油箱进、回油管道上均设电动阀，地埋油罐中潜油泵与日用油箱的供、回油电动阀设置连锁。PLC 控制系统根据日用油箱内的液位传感器信号设置超高液位、高液位、低液位以及超低液位 4 个液位状态。3 结 论为保障局楼终期负荷的用电需求，本方案拆除年限已久且无法利旧的低压柴油发电机组和地埋油罐，拟新建 4 台（3 主 1 备）2 000 kW 高压柴油发电机组和 2 座 20 m3地埋油罐。在“东数西算”的大数据基建时代，大多数通信机房的电源系统难以满足机架数量和单机架功耗的日渐增长的需求，因此在通信局楼的新建或改造工程中应有明确的远期规划，提前规划预留出变配电、柴油发电机组和不间断电源等设备的安装空间。参考文献：1 中国电信集团有限公司.中国电信数据中 心 建 设 标 准 EB/OL.（2020-12-07）2023-02-11.https：/ 中华人民共和国住房和城乡建设部.柴油发电机组设计与安装：GB 15D202-2S.北京：中国计划出版社，20153 张国胜，王庆明.应急柴油发电机控制系统数字化改造方案设计 J.自动化博览，2022，39（3）：48-50.4 朱书瑾.某核电厂备用柴油发电机系统 HMI 升级改造 J.科技视界，2019（36）：135-136.5 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.数据中心设计规范：GB 50174-2017S.北京：中国计划出版社，2017.