陳 偉

（杭州越海電力工程技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310012）

0 引 言

近年來，隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，在很多場所，尤其是大的數(shù)據(jù)中心，常用的低壓400 V交流備用柴油發(fā)電機(jī)組由于輸電線線徑大、線損大、橋架多、難于敷設(shè)和造價高等缺陷而難以滿足實際需求，此時10 kV高壓交流備用發(fā)電機(jī)組就充分體現(xiàn)出了它的價值。伴隨高壓交流備用發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用，10 kV中壓ATS自動投切系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心也得到了廣泛的應(yīng)用。

1 數(shù)據(jù)中心綜合供電系統(tǒng)簡介

目前，大型數(shù)據(jù)中心采用多電源系統(tǒng)供電，實現(xiàn)了從單一的電源設(shè)備向綜合供電系統(tǒng)的演變。圖1為數(shù)據(jù)中心綜合供電系統(tǒng)。

系統(tǒng)運行要求具體如下。

（1）正常運行時，兩路10 kV市電電源各帶一段負(fù)荷運行，分段開關(guān)與兩路油機(jī)進(jìn)線開關(guān)處于分閘位置。

（2）其中任何一路市電電源失電時，合分段開關(guān)由另一路市電供電，失電側(cè)進(jìn)線開關(guān)與兩路油機(jī)進(jìn)線開關(guān)處于分閘位置。

（3）兩路市電均失電時，兩市電開關(guān)、分段開關(guān)均分閘，由兩回油機(jī)電源啟動各帶一段母線運行。

（4）任何一路市電恢復(fù)供電時，柴油發(fā)電機(jī)退出運行，分段聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘，由該路市電帶兩段母線負(fù)載運行。

（5）兩路市電均恢復(fù)供電時，恢復(fù)正常運行式。

圖1 數(shù)據(jù)中心綜合供電系統(tǒng)

2 組合式中壓ATS方案（傳統(tǒng)方案）

組合式中壓ATS是采用PLC或綜保搭接方案，涉及兩路市電兩油機(jī)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)共五個開關(guān)，圖2為系統(tǒng)簡圖。

此系統(tǒng)涉及四個進(jìn)線開關(guān)和一個母聯(lián)開關(guān)，中壓配電不同于低壓配電，若考慮整個數(shù)據(jù)中心電力系統(tǒng)的自動切換問題，需要做好完善的備自投、自復(fù)邏輯和系統(tǒng)性問題，而不是只判斷信號來做自動化分合的邏輯。

需要考慮的問題點有3個，具體如下。

（1）五個開關(guān)的聯(lián)鎖問題：本側(cè)兩個電源不能合環(huán)；本側(cè)的任一電源不能與對側(cè)的任一電源合環(huán)[1]。

（2）負(fù)載控制問題：中壓油機(jī)電源有一些特殊性，大負(fù)載在發(fā)電機(jī)組上瞬間會形成較大的沖擊電流，嚴(yán)重時將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組的停運。因此，必須對連接到發(fā)電機(jī)組上的負(fù)載做逐級投切控制系統(tǒng)，在發(fā)電機(jī)電源投入之前，逐級投切功能可對負(fù)載進(jìn)行逐級減載，在發(fā)電機(jī)電源投入之后進(jìn)行逐級加載，保障發(fā)電機(jī)的正常、可靠運行。（順序加載、順序減載）。

（3）運行模式切換問題：完善的自動模式與手動操作模式。

圖2 組合式中壓ATS方案

3 整體式中壓ATS解決方案

圖3中，QS5、QS6、QS7兩進(jìn)線一母聯(lián)做備自投功能，實現(xiàn)單路市電失電，市電優(yōu)先原則先分故障市電進(jìn)線開關(guān)后合母聯(lián)開關(guān)，由正常市電帶兩段母線，實現(xiàn)連續(xù)供電；當(dāng)兩路市電失電，啟動油機(jī)，由中壓ATS切換到油機(jī)電源實現(xiàn)供電。

該方案層級清晰，聯(lián)鎖可靠。QS5、QS6、QS7三個開關(guān)做電氣聯(lián)鎖實現(xiàn)三選二，QS1、QS3（QS2、QS4）兩個開關(guān)做中壓ATS，具備實現(xiàn)二選一。在任何情況下防止電源發(fā)生合環(huán)。

圖3 整體式中壓ATS解決方案

4 組合式中壓ATS方案與整體式中壓ATS方案綜合對比

4.1 兩種方案整體對比

表1為兩種方案整體對比表。

4.2 組合式中壓ATS方案（傳統(tǒng)方案）存在的問題

（1）PLC控制方式的聯(lián)鎖只能做五選二的電氣聯(lián)鎖，聯(lián)鎖失效的概率增大，那10 kV電源出現(xiàn)錯誤合環(huán)的概率就會變大。

（2）PLC控制的邏輯需要考慮完善的備自投和自復(fù)的邏輯，尤其是自復(fù)的邏輯極其復(fù)雜，以一個狀態(tài)點為例：兩油機(jī)開關(guān)在分別帶兩段母線，母聯(lián)開關(guān)處于分閘狀態(tài)時，如果其中一路市電恢復(fù)，按運行要求來講需要恢復(fù)市電運行方式，但此時的自復(fù)邏輯的充分條件如何來完成？

（3）PLC控制五個開關(guān)的邏輯同時，還需要考慮負(fù)載的控制問題，因為中壓油機(jī)的對負(fù)載的突加與突減是有相應(yīng)的性能要求的，需要對負(fù)載做順序的投切。

表1 兩種方案整體對比表

表2 兩種方案功能、性能及可操作性的對比

4.3 兩種方案功能、性能及可操作性的對比

表2為兩種方案功能、性能及可操作性的對比比較[2-6]。

5 結(jié) 論

目前，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心有些采用整體式中壓ATS方案，還有一部分采用組合式中壓ATS方案。組合式中壓ATS方案控制邏輯復(fù)雜、安全性相對不可靠、價格相對低，而整體式中壓ATS方案對比組合式中壓ATS方案恰恰反之。