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）

0 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。

图1 北侧柴油发电机组配电系统现状（2+1）

图2 南侧柴油发电机组配电系统现状（1+1）

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。

图3 新建柴油发电机组配电系统（3+1）

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6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

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 h[5]。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。