데이터 센터 디젤 발전기 세트에 대한 거짓 부하를 선택하는 방법

데이터 센터 디젤 발전기 세트에 대한 가부하 선정은 백업 전력 시스템의 신뢰성에 직접적인 영향을 미치므로 매우 중요합니다. 아래에서는 핵심 원칙, 주요 매개변수, 부하 유형, 선정 단계 및 모범 사례를 다루는 포괄적인 가이드를 제공합니다.

1. 핵심 선택 원칙

허위 부하의 근본적인 목적은 디젤 발전기 세트의 종합적인 시험 및 검증을 위해 실제 부하를 시뮬레이션하여 주전원 고장 시에도 전체 중요 부하를 즉시 감당할 수 있도록 하는 것입니다. 구체적인 목표는 다음과 같습니다.

1. 탄소 침전물 연소: 저부하 또는 무부하로 주행하면 디젤 엔진에서 "습식 스태킹(wet stacking)" 현상이 발생합니다(미연소 연료와 탄소가 배기 시스템에 축적됨). 과부하는 엔진 온도와 압력을 상승시켜 이러한 침전물을 완전히 연소시킬 수 있습니다.
2. 성능 검증: 발전기 세트의 전기적 성능(출력 전압, 주파수 안정성, 파형 왜곡(THD), 전압 조절 등)이 허용 한도 내에 있는지 테스트합니다.
3. 부하 용량 테스트: 발전기 세트가 정격 전력에서 안정적으로 작동할 수 있는지 확인하고 갑작스러운 부하 적용 및 거부를 처리하는 능력을 평가합니다.
4. 시스템 통합 테스트: ATS(자동 전환 스위치), 병렬 시스템 및 제어 시스템을 사용하여 공동 시운전을 수행하여 전체 시스템이 긴밀하게 함께 작동하는지 확인합니다.

2. 주요 매개변수 및 고려 사항

거짓 부하를 선택하기 전에 다음 발전기 세트 및 테스트 요구 사항 매개변수를 명확히 해야 합니다.

1. 정격 전력(kW/kVA): 가부하의 총 전력 용량은 발전기 세트의 총 정격 전력보다 크거나 같아야 합니다. 일반적으로 과부하 용량 시험을 위해 세트 정격 전력의 110%~125%를 선택하는 것이 좋습니다.
2. 전압 및 위상: 발전기 출력 전압(예: 400V/230V) 및 위상(3상 4선)과 일치해야 합니다.
3. 주파수(Hz): 50Hz 또는 60Hz.
4. 연결 방법: 발전기 출력에 어떻게 연결하나요? 일반적으로 ATS 하류 또는 전용 테스트 인터페이스 캐비닛을 통해 연결됩니다.
5. 냉각 방법:
   • 공기 냉각: 저전력에서 중전력(일반적으로 1000kW 미만)에 적합하며 비용이 낮지만 소음이 크고 뜨거운 공기는 장비실에서 적절히 배출해야 합니다.
   • 수랭식: 중간에서 높은 전력에 적합하며, 조용하고 냉각 효율이 더 높지만, 보조 냉각수 시스템(냉각탑이나 건식 쿨러)이 필요하므로 초기 투자 비용이 더 많이 듭니다.
6. 제어 및 자동화 수준:
   • 기본 제어: 수동 단계 로딩/언로딩.
   • 지능형 제어: 프로그래밍 가능한 자동 부하 곡선(램프 부하, 스텝 부하), 전압, 전류, 전력, 주파수, 유압, 수온 등의 매개변수 실시간 모니터링 및 기록, 그리고 테스트 보고서 생성 기능을 제공합니다. 이는 데이터 센터 규정 준수 및 감사에 매우 중요합니다.

3. 주요 허위 하중 유형

1. 저항부하(순수 활성부하 P)

• 원리: 전기 에너지를 열로 변환하여 팬이나 수냉식으로 방출합니다.
• 장점: 구조가 간단하고, 비용이 저렴하고, 제어가 쉽고, 순수한 유효 전력을 제공합니다.
• 단점: 유효 전력(kW)만 테스트할 수 있고, 발전기의 무효 전력(kvar) 조절 기능을 테스트할 수 없습니다.
• 적용 시나리오: 주로 엔진 부분(연소, 온도, 압력)을 테스트하는 데 사용되지만 테스트가 불완전합니다.

2. 반응성 부하(순수 반응성 부하 Q)

• 원리: 인덕터를 사용하여 무효 전력을 소모합니다.
• 장점: 반응성 부하를 제공할 수 있습니다.
• 단점: 단독으로 사용되지 않고 저항성 부하와 함께 사용됩니다.

3. 결합 저항/무효 부하(R+L 부하, P 및 Q 제공)

• 원리: 저항기 뱅크와 리액터 뱅크를 통합하여 활성 및 무효 부하를 독립적으로 또는 결합하여 제어할 수 있습니다.
• 장점: 데이터 센터에 적합한 솔루션입니다. 실제 혼합 부하를 시뮬레이션하여 AVR(자동 전압 조정기) 및 조속기 시스템을 포함한 발전기 세트의 전반적인 성능을 종합적으로 테스트할 수 있습니다.
• 단점: 순수 저항 부하보다 비용이 많이 듭니다.
• 선택 참고사항: 조정 가능한 역률(PF) 범위에 주의하세요. 일반적으로 다양한 부하 특성을 시뮬레이션하기 위해 지연(유도) 0.8에서 1.0까지 조정해야 합니다.

4. 전자 부하

• 원리: 전력 전자 기술을 사용하여 에너지를 소비하거나 전력망에 다시 공급합니다.
• 장점: 높은 정밀도, 유연한 제어, 에너지 재생 가능성(에너지 절약).
• 단점: 매우 비싸고, 고도로 숙련된 유지관리 인력이 필요하며, 자체 신뢰성을 고려해야 합니다.
• 적용 시나리오: 데이터 센터의 현장 유지 관리 테스트보다는 실험실이나 제조 공장에 더 적합합니다.

결론: 데이터 센터의 경우 지능형 자동 제어 기능을 갖춘 "저항/무효(R+L) 결합 거짓 부하"를 선택해야 합니다.

4. 선정 단계 요약

1. 시험 요건 확인: 연소 시험만 필요한가요, 아니면 만재 성능 인증이 필요한가요? 자동화된 시험 보고서가 필요한가요?
2. 발전기 세트 매개변수 수집: 모든 발전기의 총 전력, 전압, 주파수 및 인터페이스 위치를 나열합니다.
3. 거짓 부하 유형 결정: R+L, 지능형, 수냉식 거짓 부하를 선택합니다(전력이 매우 작고 예산이 제한적이지 않은 경우).
4. 전력 용량을 계산하세요. 총 가부하 용량 = 최대 단일 단위 전력 × 1.1 (또는 1.25). 병렬 시스템을 테스트하는 경우, 용량은 총 병렬 전력보다 커야 합니다.
5. 냉각 방법 선택:
   • 고출력(>800kW), 제한된 장비실 공간, 소음에 민감한 경우: 수냉식을 선택하세요.
   • 전력이 부족하고, 예산이 제한적이며, 환기 공간이 충분하다면 공기 냉각을 고려할 수 있습니다.
6. 제어 시스템 평가:
   • 실제 하중 참여를 시뮬레이션하기 위해 자동 단계 로딩을 지원해야 합니다.
   • 모든 주요 매개변수의 곡선을 포함하여 표준 테스트 보고서를 기록하고 출력할 수 있어야 합니다.
   • 해당 인터페이스는 빌딩 관리 또는 데이터 센터 인프라 관리(DCIM) 시스템과의 통합을 지원합니까?
7. 모바일 설치와 고정 설치를 고려해 보세요.
   • 고정 설치: 인프라의 일부로 전용실이나 컨테이너에 설치합니다. 고정 배선, 간편한 테스트, 깔끔한 외관을 자랑합니다. 대규모 데이터 센터에 적합합니다.
   • 이동식 트레일러 장착형: 트레일러에 장착하여 여러 데이터 센터 또는 여러 장치에 서비스를 제공할 수 있습니다. 초기 비용은 낮지만, 구축이 번거롭고 저장 공간과 연결 작업이 필요합니다.

5. 모범 사례 및 권장 사항

• 테스트 인터페이스 계획: 전력 분배 시스템에서 거짓 부하 테스트 인터페이스 캐비닛을 미리 설계하여 테스트 연결을 안전하고 간단하며 표준화합니다.
• 냉각 솔루션: 수냉식인 경우 냉각수 시스템이 안정적인지 확인하고, 공랭식인 경우 뜨거운 공기가 장비실로 재순환하거나 환경에 영향을 미치지 않도록 적절한 배기 덕트를 설계해야 합니다.
• 안전 제일: 가하중은 매우 높은 온도를 발생시킵니다. 과열 방지 장치 및 비상 정지 버튼과 같은 안전 장치를 반드시 장착해야 합니다. 작업자는 전문적인 교육을 받아야 합니다.
• 정기 테스트: Uptime Institute, Tier 표준 또는 제조업체 권장 사항에 따르면 일반적으로 매달 정격 부하의 30% 이상으로 가동하고 매년 최대 부하 테스트를 수행합니다. 가부하는 이 요건을 충족하는 데 중요한 도구입니다.

최종 권장 사항:
고가용성을 추구하는 데이터 센터의 경우, 허위 부하에 대한 비용을 절감해서는 안 됩니다. 고정적이고 적절한 규모의 R+L 지능형 수냉식 허위 부하 시스템에 투자하는 것은 핵심 전력 시스템의 안정성을 보장하는 데 필수적인 투자입니다. 이 시스템은 문제 식별, 고장 방지, 그리고 포괄적인 테스트 보고서를 통해 운영, 유지보수 및 감사 요건 충족에 도움을 줍니다.