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數(shù)據(jù)庫為了確保供電的可靠性，廣泛采用高壓柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源。高壓柴油發(fā)電系統(tǒng)與低壓系統(tǒng)在中性點接地方面有所不同，其接地包括系統(tǒng)接地和保護(hù)接地部分。系統(tǒng)接地指高壓柴油發(fā)電機(jī)的功能接地，保護(hù)接地指高壓單相接地故障的電擊防護(hù)。為了深入了解數(shù)據(jù)中心高壓柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)接地方式的選擇，本刊特地采訪了中國昆侖工程有限公司顧問總工李道本，請他就相關(guān)問題予以解答。
請問李總數(shù)據(jù)中心對于供電有哪些要求？
李道本：GB50174—2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》對于數(shù)據(jù)中心分級規(guī)定了應(yīng)劃分為A、B和C三級。
A級數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)設(shè)施宜按容錯系統(tǒng)配置，在電子信息系統(tǒng)運行期間，基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)在一次意外事故后，或單系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)或檢修時，仍能保證電子信息系統(tǒng)正常運行。
B級數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)按冗余要求配置，在電子信息系統(tǒng)運行期間，基礎(chǔ)設(shè)施在冗余能力范圍內(nèi)，不得因設(shè)備故障而導(dǎo)致電子信息系統(tǒng)運行中斷。
C級數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)按基本需求配置，在基礎(chǔ)設(shè)施正常運行情況下，應(yīng)保證電子信息系統(tǒng)運行不中斷。規(guī)范還要求A級數(shù)據(jù)中心應(yīng)由雙重電源供電，并應(yīng)設(shè)置備用電源。備用電源宜采用獨立于正常電源的柴油發(fā)電機(jī)組。當(dāng)正常電源發(fā)生故障時，備用電源應(yīng)能承擔(dān)數(shù)據(jù)中心正常運行所需要的用電負(fù)荷。
目前數(shù)據(jù)庫的正常電源一般由公用電網(wǎng)按重要客戶提供兩路電源供電，柴油發(fā)電機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)中心的分類采用N、N+1配置，從電源配置角度出發(fā)實現(xiàn)A級數(shù)據(jù)中心機(jī)房的容錯要求。
目前數(shù)據(jù)庫廣泛采用柴油發(fā)電機(jī)組作為公用電網(wǎng)的備用電源系統(tǒng)。隨著數(shù)據(jù)庫用電設(shè)備的增加，因低壓配電成套裝置母線等因素，使高壓柴油發(fā)電機(jī)組得到廣泛應(yīng)用。
柴油發(fā)電機(jī)組接地方式選擇
電氣應(yīng)用：請問李總對于在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的高壓柴油發(fā)電機(jī)組中性點接地問題應(yīng)如何考慮？
李道本：發(fā)電系統(tǒng)中性點接地是一綜合技術(shù)問題，它與系統(tǒng)的供電可靠性、人身保障、設(shè)備保障、絕緣水平、過電壓保護(hù)、繼電保護(hù)、自動裝置的配置、動作狀態(tài)、系統(tǒng)穩(wěn)定及接地裝置等問題有密切關(guān)系。
高壓柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的接地方式有中性點不接地、中性點經(jīng)電阻接地（按電阻值分為低電阻接地和高電阻接地）和中性點經(jīng)消弧線圈接地（諧振接地）。
非有效接地系統(tǒng)與有效接地系統(tǒng)優(yōu)缺點的比較如下。
非有效接地系統(tǒng)優(yōu)點：
1）供電可靠性高。由于系統(tǒng)單相接地時，沒有形成電源的短路回路，而是經(jīng)過三相線路的對地電容形成的電流回路，回路中通過的電容電流較小，達(dá)不到繼電保護(hù)裝置的動作電流值，故障線路不跳閘，只發(fā)出接地報警信號。有關(guān)電力規(guī)程規(guī)定系統(tǒng)可帶單相接地故障點運行2h，在2h內(nèi)排除了故障就可以不停電，從而提高了供電可靠性。
2）單相接地時，不易造成或輕微造成人身和設(shè)備事故。
非有效接地系統(tǒng)缺點：
1）因系統(tǒng)單相接地故障時，非故障相對地電壓升高到正常時的3倍，因此系統(tǒng)的絕緣水平應(yīng)按線電壓設(shè)計。由于電壓等級較高的系統(tǒng)中，絕緣費用在設(shè)備總價格中占有較大的比重，所以此種接地方式對電壓較高的系統(tǒng)不適用。
2）單相接地時，易出現(xiàn)間歇性電弧引起的諧振過電壓，幅值可達(dá)電源相電壓的2.5～3倍，足以危及整個網(wǎng)絡(luò)的絕緣。
有效接地系統(tǒng)或大電流接地系統(tǒng)優(yōu)點包括：系統(tǒng)過電壓水平和輸變電設(shè)備所需的絕緣水平較低。系統(tǒng)的動態(tài)電壓升高不超過系統(tǒng)額定電壓的80%，在高電壓電網(wǎng)中采用此種接地方式可降低設(shè)備及線路造價，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
有效接地系統(tǒng)或大電流接地系統(tǒng)缺點：單相接地故障時，單相接地電流很大，致使斷路器跳閘，影響供電可靠性。由于單相短路電流有可能超過三相短路電流，影響對斷路器的分?jǐn)嗄芰Φ倪x擇，且對通信線路產(chǎn)生干擾。
中性點接地方式的適用范圍如下。
1）單相故障接地電流不大于規(guī)定值時，宜采用中性點不接地方式，或經(jīng)消弧線圈接地方式。
2）10kV的電子系統(tǒng)，單相接地故障電流較小時，為防止諧振、間歇性電弧接地過電壓對設(shè)備的損害，可采用經(jīng)高電阻接地方式。
3）非有效接地系統(tǒng)根據(jù)保護(hù)選擇性需要設(shè)定單相接地電流跳閘值，可采用經(jīng)高電阻接地方式。
電氣應(yīng)用：請問李總數(shù)據(jù)中心高壓柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中性點接地方式應(yīng)如何進(jìn)行選擇？
李道本：數(shù)據(jù)中心高壓柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中性點接地宜與正常電源系統(tǒng)接地一致。
數(shù)據(jù)中心10kV配電站一般按公用電網(wǎng)作為正常電源來設(shè)計，接入的10kV電源其系統(tǒng)接地是由上級公用電網(wǎng)的35～110kV區(qū)域變電站確定的，即公用電網(wǎng)10kV系統(tǒng)接地為中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，或中性點經(jīng)低電阻接地方式。
數(shù)據(jù)中心10kV配電站的設(shè)計須依據(jù)電力系統(tǒng)的系統(tǒng)接地來設(shè)計高壓配電裝置系統(tǒng)的一次及二次線。根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計規(guī)范的要求，采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，其饋出線路裝設(shè)過電流保護(hù)即可；當(dāng)采用中性點經(jīng)低電阻接地系統(tǒng)時，除饋出線路裝設(shè)過電流保護(hù)，其進(jìn)線和饋出回路還需設(shè)置零序電流保護(hù)。鑒于系統(tǒng)接地的不同，其設(shè)計要求也不同。高壓柴油發(fā)電系統(tǒng)作為正常電源的公用電網(wǎng)的備用系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心10kV配電站系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)綜合考慮正常電源的公用電網(wǎng)與備用電源的高壓柴油發(fā)電系統(tǒng)在繼電保護(hù)方面的共用問題。
正常電源失電，改由高壓柴油發(fā)電設(shè)備來供電后，高壓柴油發(fā)電系統(tǒng)的中性點接地方式就是供電系統(tǒng)的接地方式。
若高壓柴油發(fā)電系統(tǒng)的中性點接地方式與公用電網(wǎng)的系統(tǒng)接地做法一致，則繼電保護(hù)系統(tǒng)不需要改變，方便了正常電源與備用電源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。例如同為中性點經(jīng)低電阻接地方式；或正常電源為經(jīng)消弧線圈接地方式與備用電源系統(tǒng)同為非有效接地系統(tǒng)時。
數(shù)據(jù)中心高壓柴油發(fā)電系統(tǒng)宜依據(jù)系統(tǒng)的單相接地故障電容電流確定其電源中性點接地方式。
電網(wǎng)中的單相接地電容電流由電力線路和電力設(shè)備（同步發(fā)電機(jī)、大容量同步電動機(jī)及變壓器等）兩部分的電容電流組成，但是電力設(shè)備的電容電流比線路的電容電流小得多，故一般工程設(shè)計中忽略不計。
《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊第三版》提供了電纜線路的單相接地電容電流的估算公式為Ic=0.1UrL。式中，Ur為線路額定線電壓，kV；L為線路長度，km；Ic為接地電容電流。架空線路的單相接地電容電流的估算公式Ic=UrL/350。10kV變電站增加的接地電容電流值16%，可以估算出單相接地電容電流。由《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊第三版》可以查得10kV電纜線路的以下各截面積電纜每千米接地電容電流的平均值，例如：70mm2是0.09A/km，95mm2是1.0A/km，120mm2是1.1A/km，150mm2是1.3A/km，185mm2是1.4A/km。
以北京電網(wǎng)城區(qū)為例，110kV變電站10/110kV主變壓器一般單臺容量為50MV·A，其系統(tǒng)接地為中性點低電阻接地方式，采用電纜向用戶供電。但數(shù)據(jù)中心用戶的10kV電氣設(shè)備及電纜數(shù)量有限，其單相接地故障電容電流一般超過30A或100A的可能性不大。若依照單相接地故障電容電流來選擇柴油發(fā)電系統(tǒng)的接地方式，則宜選擇中性點不接地系統(tǒng)或經(jīng)消弧線圈接地方式。
北京城區(qū)電網(wǎng)供電的數(shù)據(jù)中心其10kV配電站按照系統(tǒng)接地為中性點經(jīng)低電阻接地系統(tǒng)來設(shè)計，柴油發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)接地也采用中性點經(jīng)低電阻接地方式，對繼電保護(hù)部分不作修改，其供電可靠性不變，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理。
公用電網(wǎng)的系統(tǒng)接地是中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，高壓柴油發(fā)電系統(tǒng)中性點采用經(jīng)高電阻接地方式需通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來確定。
若公用電網(wǎng)的系統(tǒng)接地是中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，數(shù)據(jù)中心的高壓柴油發(fā)電系統(tǒng)替代公用電網(wǎng)供電，其單相接地電容電流不超過30A或100A時，宜選擇中性點不接地系統(tǒng)，或采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。
高壓柴油發(fā)電系統(tǒng)的中性點不接地及經(jīng)消弧線圈接地方式，與采用中性點經(jīng)高電阻接地方式同為非有效接地系統(tǒng)，供電可靠性可以得到保證，但中性點接地方式采用經(jīng)高電阻接地較中性點不接地系統(tǒng)，在初期投資和以后的運維成本要大。中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地在實現(xiàn)繼電保護(hù)選擇性方面較困難，公用電網(wǎng)系統(tǒng)接地為經(jīng)消弧線圈接地方式時，選擇高壓柴油發(fā)電系統(tǒng)中性點經(jīng)高電阻接地方式需通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來確定。
公用電網(wǎng)系統(tǒng)接地是中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，高壓柴油發(fā)電系統(tǒng)接地不推薦采用中性點經(jīng)低電阻接地方式。
中性點采用經(jīng)消弧線圈接地方式可帶單相接地故障點運行2h，在2h內(nèi)排除了故障就可以不停電。而經(jīng)低電阻接地方式在發(fā)生單相接地故障時，因單相接地電流很大，致使斷路器跳閘，影響供電可靠性。顯然經(jīng)消弧線圈接地較經(jīng)低電阻接地方式系統(tǒng)供電可靠性高。雖然10kV配電裝置中已普遍采用綜合保護(hù)器（數(shù)字式保護(hù)繼電器），實現(xiàn)零序電流、零序電壓的監(jiān)視、控制很容易，但沒有必要采用影響供電可靠性的方案，所以公用電網(wǎng)系統(tǒng)接地為中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，高壓柴油發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)接地不推薦采用經(jīng)低電阻接地方式。
依據(jù)國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，對于數(shù)據(jù)中心中高壓柴油發(fā)電系統(tǒng)的功能接地方式提出下列建議供同行參考。
1）高壓柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)供電時的系統(tǒng)接地方式應(yīng)根據(jù)單相接地故障電容電流值來確定。
2）高壓柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)供電時，其系統(tǒng)接地方式宜與公用電網(wǎng)的系統(tǒng)接地方式一致，即公用電力網(wǎng)系統(tǒng)接地為中性點經(jīng)消弧線圈接地方式時，高壓柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的功能接地方式應(yīng)采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式或不接地方式；公用電力網(wǎng)系統(tǒng)接地為中性點經(jīng)低電阻接地方式時，高壓柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的功能接地方式應(yīng)采用中性點經(jīng)低電阻接地方式。
3））公用電力網(wǎng)系統(tǒng)接地為經(jīng)消弧線圈接地方式時，高壓柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的功能接地方式通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時，可采用中性點經(jīng)高阻抗接地方式。
本公司經(jīng)營范圍：內(nèi)蒙古發(fā)電機(jī)，內(nèi)蒙古發(fā)電機(jī)租賃方面的業(yè)務(wù)！
