某通信局樓柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)改造方案

張志敏

（安徽電信規(guī)劃設(shè)計有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230000）

0 引 言

在“東數(shù)西算”國家戰(zhàn)略的推進(jìn)下，運(yùn)營商某局樓的通信機(jī)架的需求數(shù)量逐年增加。根據(jù)該局樓的規(guī)劃文件測算，2 年后的柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)總?cè)萘繉⒉荒鼙Ｕ显摼謽莻溆媒涣麟娫吹男枨?，因此?yīng)及時拿出設(shè)計方案改造柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，以適應(yīng)遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃[1]。文章首先介紹該局樓的柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)狀并指出其不足之處，其次通過負(fù)荷計算和高、低壓機(jī)組的優(yōu)劣性對比擇優(yōu)選取高壓機(jī)組，最后詳細(xì)論述了改造該局樓柴油發(fā)電機(jī)的配電系統(tǒng)和燃油系統(tǒng)的方案。

1 局樓柴油發(fā)電機(jī)組現(xiàn)狀

該局樓現(xiàn)有2 座變配電室、2 座油機(jī)室、2 座20 m3地埋油罐。其中：北側(cè)變配電室內(nèi)設(shè)有3 臺2 000 kVA干式變壓器，變配電系統(tǒng)為“2+1”模式（2 臺主用變壓器、1 臺備用變壓器）；北側(cè)油機(jī)室內(nèi)設(shè)有3 臺1 600 kW 低壓柴油發(fā)電機(jī)，發(fā)電系統(tǒng)為“2+1”模式（2臺主用柴油發(fā)電機(jī)、1 臺備用柴油發(fā)電機(jī)）；南側(cè)變配電室內(nèi)設(shè)有2 臺2 000 kVA 干式變壓器，變配電系統(tǒng)為“1+1”模式（1 臺主用變壓器、1 臺備用變壓器）；南側(cè)油機(jī)室內(nèi)設(shè)有2 臺1 600 kW 低壓柴油發(fā)電機(jī)，發(fā)電系統(tǒng)為“1+1”模式（1 臺主用柴油發(fā)電機(jī)、1 臺備用柴油發(fā)電機(jī)）；2 座20 m3地埋油罐分別位于南北2 座油機(jī)室附近[2]。北側(cè)柴油發(fā)電機(jī)組配電系統(tǒng)現(xiàn)狀（2+1）如圖1 所示。南側(cè)柴油發(fā)電機(jī)組配電系統(tǒng)現(xiàn)狀（1+1）如圖2 所示。

圖1 北側(cè)柴油發(fā)電機(jī)組配電系統(tǒng)現(xiàn)狀（2+1）

圖2 南側(cè)柴油發(fā)電機(jī)組配電系統(tǒng)現(xiàn)狀（1+1）

局樓現(xiàn)有主用柴油發(fā)電機(jī)組總?cè)萘繛? 800 kW，主用變壓器總?cè)萘繛? 000 kVA，大于4 800 kW，柴油發(fā)電機(jī)組總?cè)萘繛? 800 kW，明顯不能匹配市電供電總?cè)萘? 000 kVA。前期通信機(jī)房負(fù)荷容量低的狀況不足以凸顯柴油發(fā)電機(jī)組總?cè)萘坎蛔愕膯栴}，但是隨著機(jī)架需求的增長，柴油發(fā)電機(jī)組容量不足的問題日益凸出。

2 柴油發(fā)電機(jī)組改造方案

2.1 柴油發(fā)電機(jī)組配電系統(tǒng)

局樓現(xiàn)有的柴油發(fā)電機(jī)組的容量不足及設(shè)備老化問題日漸凸顯，最佳的解決方案就是進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)組的增容換新?，F(xiàn)有的變壓器安裝總?cè)萘繛? 000 kVA，可滿足局樓終期的市電用電需求，因此可基于終期市電用電需求，選取本次換新后的柴油發(fā)電機(jī)組安裝總?cè)萘繕?biāo)準(zhǔn)。本方案擬采用4 臺2 000 kW 高壓（10 kV）柴油發(fā)電機(jī)組。這4 臺高壓機(jī)組通過油機(jī)并機(jī)系統(tǒng)向市電變配電系統(tǒng)供電，以保障局樓的供電可靠性。

依據(jù)現(xiàn)有柴油發(fā)電機(jī)組的N+1 建設(shè)原則，本方案擬采用3 臺主用機(jī)組和1 臺備用機(jī)組作為局樓保障電源系統(tǒng)，4 臺機(jī)組均為高壓柴油發(fā)電機(jī)，其容量均為2 000 kW。3 臺主用機(jī)組安裝總?cè)萘繛? 000 kW。由于總?cè)萘看笥? 700 kW，新建的3+1 柴油發(fā)電機(jī)組安裝總?cè)萘靠梢云ヅ涫须姲惭b總?cè)萘?，可以保障局樓終期的用電需求，如圖3 所示。

圖3 新建柴油發(fā)電機(jī)組配電系統(tǒng)（3+1）

新建柴油發(fā)電機(jī)組配電系統(tǒng)由4 臺油機(jī)輸入柜、2 臺油機(jī)出線柜、1 臺高壓電壓互感器（Potential Transformer，PT）柜以及1 臺機(jī)組假負(fù)載測試柜組成。當(dāng)2 路外市電均斷電時，2 路高壓雙電源切換開關(guān)由市電側(cè)切換到油機(jī)側(cè)，柴油發(fā)電機(jī)組收到信號后全部啟動。由于3 臺機(jī)組的總?cè)萘考纯杀Ｕ暇謽墙K期負(fù)載的用電需求，機(jī)組控制系統(tǒng)根據(jù)負(fù)載測算對第4 臺機(jī)組發(fā)出停機(jī)指令并退出并機(jī)系統(tǒng)。第4 臺油機(jī)作為備用機(jī)組，以防主用機(jī)組發(fā)生宕機(jī)等無法運(yùn)行的情況[3,4]。

2.2 高、低壓柴油發(fā)電機(jī)組對比

由于低壓柴油發(fā)電機(jī)組電壓低、輸出電流高，2 000 kW 低壓機(jī)組并機(jī)數(shù)量不得超過2 臺。若局樓新建柴油發(fā)電機(jī)組仍然采用低壓機(jī)組，則需要建設(shè)6臺機(jī)組（3 套1+1 油機(jī)系統(tǒng)）才能保障局樓的用電。而本方案擬采用的高壓柴油發(fā)電機(jī)組只需4 臺機(jī)組即可保障局樓的用電。高壓機(jī)組與低壓機(jī)組優(yōu)劣性比較表，如表1 所示。

表1 高壓機(jī)組與低壓機(jī)組優(yōu)劣性比較

通過高壓機(jī)組與低壓機(jī)組在線路損耗、輸送距離、并機(jī)系統(tǒng)等8 個方面的對比可知，高壓柴油發(fā)電機(jī)組作為局樓新建機(jī)組更合理。

2.3 柴油發(fā)電機(jī)燃油系統(tǒng)

現(xiàn)有地埋油罐為單層鋼制罐體，其外表面腐蝕嚴(yán)重，在網(wǎng)運(yùn)行年限過久不符合設(shè)備利舊的條件，為滿足新建柴油發(fā)電機(jī)組燃油需求，局樓應(yīng)新建2 座20 m3地埋油罐。建設(shè)2 座20 m3地埋油罐的方案可保證任何1 臺油罐在清洗維護(hù)、加油等不能向柴油發(fā)電機(jī)組供油期間，另一臺油罐可正常供油，從而保障了局樓的供電可靠性，而建設(shè)1 座40 m3地埋油罐的方案不具備這種容錯性。

《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》（GB 50174-2017）規(guī)定，A 級數(shù)據(jù)機(jī)房的燃油儲量不得小于12 h[5]。由于當(dāng)?shù)氐拇箫L(fēng)、暴雨等惡劣天氣較多，局方要求局樓的燃油儲量不得小于20 h，新建2 000 kW 高壓機(jī)組滿載的每小時油耗為520 L，3 臺主用機(jī)組滿載20 h 的運(yùn)行油耗為31.2 m3，新建地埋油罐的總儲油量為36 m3，可滿足規(guī)范和局方的燃油儲量要求。

柴油發(fā)電機(jī)組燃油系統(tǒng)由地埋油罐、日用油箱、柴油發(fā)電機(jī)組、供油管道、回油管道以及可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）控制柜等組成。燃油系統(tǒng)設(shè)置1 臺主用PLC、1 臺備用PLC以及若干單元小PLC。PLC 控制柜能實時反應(yīng)燃油系統(tǒng)的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，每個日用油箱進(jìn)、回油管道上均設(shè)電動閥，地埋油罐中潛油泵與日用油箱的供、回油電動閥設(shè)置連鎖。PLC 控制系統(tǒng)根據(jù)日用油箱內(nèi)的液位傳感器信號設(shè)置超高液位、高液位、低液位以及超低液位4 個液位狀態(tài)。

3 結(jié) 論

為保障局樓終期負(fù)荷的用電需求，本方案拆除年限已久且無法利舊的低壓柴油發(fā)電機(jī)組和地埋油罐，擬新建4 臺（3 主1 備）2 000 kW 高壓柴油發(fā)電機(jī)組和2 座20 m3地埋油罐。在“東數(shù)西算”的大數(shù)據(jù)基建時代，大多數(shù)通信機(jī)房的電源系統(tǒng)難以滿足機(jī)架數(shù)量和單機(jī)架功耗的日漸增長的需求，因此在通信局樓的新建或改造工程中應(yīng)有明確的遠(yuǎn)期規(guī)劃，提前規(guī)劃預(yù)留出變配電、柴油發(fā)電機(jī)組和不間斷電源等設(shè)備的安裝空間。