数据中心普遍应用的发电机组,在市电中断时能自主启动并输出优良的电能代替市电供设备工作,其自启动装置是重要的运作机构。应读者咨询,本文介绍它的运行过程和维护要点。

由同步发电机(柴油、汽油、燃气)发动机、控制柜等组成的发电机组,在数据中心作为市电的备用电源得到大量的安装。它们与其相连的UPS相得益彰,既可在市电中断时靠UPS将电池组的直流电能逆变成交流供给负载设备,又可在市电长时间停电蓄电池容量不够时由发电机组供UPS连续工作,确保数据中心不可断电设备的用电安全。发电机组由平时的待机状态能随时自动运转起来并发出合格的电力,这些关键的转换过程是由自动启动装置完成的。

一、自启动装置的运行过程

　　 　　发电机组的自启动装置主要是由自动切换开关(ATS)、发电机组控制柜、直流启动电机、蓄电池组及充电器联合构成。如图1所示: 　　 　　ATS是由两台电动切换开关和以可编程控制器(PLC)或微处理器作为控制器而构成的,是自启动装置的核心。在数据中心的应用中,一般将所用UPS的输入电压和频率的可变化范围的上、下限值以及切换开关延时动作的时间等参数预设定在ATS控制器中。智能化的控制器实时监测着进入ATS的市电或发电机组的电压和频率,若超出预先设定好的限值,即判定为电力异常,发出报警并进入切换程序。ATS内的两台电动切换开关分别管制市电接入和发电机接入,它们何时动作完全受控制器的操纵,并遵循着先断开一个开关后再合上另一开关、杜绝同时合闸的基本规则,有步骤地执行预先设定的每一条指令。虽然各种品牌的ATS自有特色,但其工作原理、程序逻辑、延时参数的预设等大同小异。一般程序指令运行的过程是: 　　 　　1.电力异常时间0.5秒ATS不予响应,以防电网窜入的干扰造成ATS不停地切换。 　　 　　2.超过0.5秒,再经5秒的判别,ATS控制器确认市电故障后,报警并指令市电切换开关在0.2秒内断开市电侧,机械电气互锁部件随即锁定此断开状态。然后在3秒内向发电机组的控制柜传递开启发动机的指令。由于数据中心的不可断电设备均是由UPS供电,所以ATS的判别、切换等动作不会影响它们的工作。 　　 　　3.发电机组的发动机飞轮两侧各有一台直流启动电机,通电后带动飞轮和曲轴旋转,发动机进入启动状态。 　　 　　4.发动机在发电机组控制柜的指令下应在8～10秒内启动成功。否则每隔8～10秒再启动一次,最多3次,仍不成功则报警并关闭机组。经验锝出:第一次就可顺畅地将发电机组开动起来,说明平时维护、保养到位。 　　 　　5.发动机启动成功后,控制柜指令其转速升到每分钟～转,这称为怠速。一切正常后再加速到每分钟转的额定转速。 　　 　　6.发电机组的同步发电机在额定转速下15秒内即可稳定输出额定V(线电压)和50HZ频率的电力。 　　 　　7.ATS控制器根据用户在0～5分钟范围内选定的时刻,指令ATS切换到发电机组供电侧,并由互锁部件锁紧。UPS变为发电机组供电。 　　 　　8.市电恢复正常后,ATS控制器根据用户在1～30分钟范围内选定的时刻指令ATS切换到市电供电侧,并将关闭发电机组的指令传给控制柜,延时1～3秒后控制柜指令发动机怠速运转1～5分钟后停机。 　　

二、自启动装置的维护提要

　　自启动装置是发电机组能否开动的关键机构。熟悉它们的工作原理和过程有助于提高运维工作的效率。对数据中心常用的中、大功率发电机组而言,在维护实践中有些 　　 　　1.市电直接接入ATS,雷电出现时窜入电力网的高压尖峰有可能击坏电力采样传感器、控制器。所以ATS柜和与它相连的输入配电柜必须做好防雷措施。 　　 　　2.连接ATS柜和发电机组控制柜的信号线须采用横截面积大于2平方毫米且带有屏蔽层的电缆,以减少控制脉冲信号损失和电磁场的干扰。 　　 　　3.常用两个12V～AH的铅酸蓄电池串联成24V电池组,用来启动发电机组的发动机。除此,电池组还是发电机组控制柜和ATS控制器的电源,其性能至关重要。蓄电池内阻的变化是考量标志,一般大于15mΩ的已不宜再做启动电池,因为瞬间启动电流太大。 　　 　　4.市电正常时由发电机组控制柜的充电器对电池组充电,面板上的电压表指示27V左右,表明处于浮充状态。市电中断时,发电机组开始供电,机组自带的硅整流充电发电机及其电压调节器给电池组充电。此时应查看电压表的示值是否正常、稳定。否则维护时需仔细检查。 　　 　　5.发动机飞轮两侧的直流驱动电机,在启动时它们的传动齿轮自动伸出并与飞轮外齿圈啮合,带动曲轴、飞轮转动。发动机启动成功后它会自动脱离啮合。当发动机启动无力时,可能是飞轮外齿圈油泥过多或啮合不到位所致。启动成功后,驱动电机传动齿轮若脱离不到位,就会发出噪声。应停机检查。 　　 　　6.对于待机状态的发电机组,无论何时何地,只要接到启动指令就应随即开动并发出额定电力。这是对运维工作的根本要求。第二次指令才启动成功的发电机组,表明其油路、汽路、电路等环节中尚有维护不足之处。第三次启动成功的可能性是很小的。应查明原因进行深一步的维护保养工作。 　　 　　7.ATS大都具有自动测试功能,这种操作模式是根据用户预设定参数,在指定的时刻运行启动发电机组的指令。待机组运行平稳且输出额定电力后,ATS控制器指令断开市电侧开关然后接通发电机组开关,负载变为发电机组供电工作。运行15~30分钟后,控制器指令发电机组开关断开,市电开关闭合,变为市电供电。然后指令发电机组停机。自动测试过程不仅是对ATS各相关装置软、硬件的全面检验,也是对发电机组自动启动装置各功能部件的测试。每隔十天半月运行一次自动测试程序,是运维工作的一项内容。

（来源：《数据中心建设+》杂志）