데이터센터 디젤 발전기 세트의 가상 부하를 선택하는 방법

데이터센터 디젤 발전기 세트의 가상 부하 선택은 백업 전력 시스템의 신뢰성에 직접적인 영향을 미치므로 매우 중요합니다. 아래에서는 핵심 원칙, 주요 매개변수, 부하 유형, 선택 단계 및 모범 사례를 다루는 종합적인 가이드를 제공합니다.

1. 핵심 선발 원칙

가상 부하의 근본적인 목적은 디젤 발전기 세트의 종합적인 테스트 및 검증을 위해 실제 부하를 모사하여 주 전원 공급 장치 고장 발생 시 전체 중요 부하를 즉시 처리할 수 있는지 확인하는 것입니다. 구체적인 목표는 다음과 같습니다.

1. 탄소 침전물 연소: 저부하 또는 무부하 상태로 운전하면 디젤 엔진에서 "습식 축적" 현상(연소되지 않은 연료와 탄소가 배기 시스템에 축적됨)이 발생합니다. 인위적인 부하를 걸면 엔진 온도와 압력이 상승하여 이러한 침전물이 완전히 연소됩니다.
2. 성능 검증: 발전기 세트의 전기적 성능(예: 출력 전압, 주파수 안정성, 파형 왜곡(THD), 전압 변동률)이 허용 범위 내에 있는지 테스트합니다.
3. 부하 용량 테스트: 발전기가 정격 출력에서 ​​안정적으로 작동할 수 있는지 확인하고 갑작스러운 부하 입력 및 차단에 대한 처리 능력을 평가합니다.
4. 시스템 통합 테스트: 전체 시스템이 유기적으로 연동하여 작동하는지 확인하기 위해 ATS(자동 전환 스위치), 병렬 시스템 및 제어 시스템과 함께 합동 시운전을 수행합니다.

2. 주요 매개변수 및 고려 사항

가상 부하를 선택하기 전에 다음과 같은 발전기 세트 및 테스트 요구 사항 매개변수를 명확히 해야 합니다.

1. 정격 출력(kW/kVA): 가상 부하의 총 전력 용량은 발전기 세트의 총 정격 출력 이상이어야 합니다. 일반적으로 과부하 테스트를 고려하여 발전기 세트 정격 출력의 110%~125%를 선택하는 것이 좋습니다.
2. 전압 및 위상: 발전기 출력 전압(예: 400V/230V) 및 위상(3상 4선식)과 일치해야 합니다.
3. 주파수(Hz): 50Hz 또는 60Hz.
4. 연결 방식: 발전기 출력에 어떻게 연결됩니까? 일반적으로 ATS 하류 또는 전용 테스트 인터페이스 캐비닛을 통해 연결됩니다.
5. 냉각 방식:
   • 공랭식: 저전력에서 중전력(일반적으로 1000kW 미만)에 적합하며 비용이 저렴하지만 소음이 크고 장비실의 뜨거운 공기를 적절하게 배출해야 합니다.
   • 수냉식: 중대형 출력에 적합하며, 소음이 적고 냉각 효율이 높지만, 냉각수 시스템(냉각탑 또는 건식 냉각기)이 필요하므로 초기 투자 비용이 더 높습니다.
6. 제어 및 자동화 수준:
   • 기본 제어: 수동 단계별 적재/하역.
   • 지능형 제어: 프로그래밍 가능한 자동 부하 곡선(램프 부하, 스텝 부하), 전압, 전류, 전력, 주파수, 유압, 수온 등의 매개변수를 실시간으로 모니터링 및 기록하고 테스트 보고서를 생성합니다. 이는 데이터 센터의 규정 준수 및 감사에 매우 중요합니다.

3. 주요 유형의 허위 부하

1. 저항 부하 (순수 능동 부하 P)

• 원리: 전기 에너지를 열로 변환하고, 팬이나 수냉식 냉각 장치를 통해 열을 방출합니다.
• 장점: 간단한 구조, 저렴한 비용, 손쉬운 제어, 순수 유효 전력 제공.
• 단점: 유효 전력(kW)만 측정할 수 있으며, 발전기의 무효 전력(kvar) 조절 능력은 측정할 수 없습니다.
• 적용 시나리오: 주로 엔진 부품(연소, 온도, 압력) 테스트에 사용되지만, 테스트가 불완전합니다.

2. 무효 부하 (순수 무효 부하 Q)

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

3. 저항/리액티브 부하 복합형(R+L 부하, P 및 Q 제공)

• 원리: 저항 뱅크와 리액터 뱅크를 통합하여 능동 부하와 무효 부하를 독립적으로 또는 결합하여 제어할 수 있습니다.
• 장점: 데이터 센터에 가장 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 더 많이 든다.
• 선택 시 유의사항: 역률(PF) 조절 범위에 주의하십시오. 일반적으로 다양한 부하 특성을 시뮬레이션하기 위해 0.8 지연(유도성)에서 1.0까지 조절 가능해야 합니다.

4. 전자 부하

• 원리: 전력 전자 기술을 사용하여 에너지를 소비하거나 전력망으로 되돌려 보냅니다.
• 장점: 높은 정밀도, 유연한 제어, 에너지 회생 가능성(에너지 절약).
• 단점: 가격이 매우 비싸고, 고도의 숙련된 유지보수 인력이 필요하며, 자체적인 신뢰성 문제도 고려해야 합니다.
• 적용 시나리오: 데이터 센터 현장 유지보수 테스트보다는 실험실이나 제조 공장에 더 적합합니다.

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

4. 선정 절차 요약

1. 시험 요구사항을 결정하십시오: 연소 시험만 필요한가요, 아니면 최대 부하 성능 인증이 필요한가요? 자동화된 시험 보고서가 필요한가요?
2. 발전기 세트 매개변수 수집: 모든 발전기의 총 전력, 전압, 주파수 및 인터페이스 위치를 나열하십시오.
3. 가상 부하 유형 결정: R+L 방식의 지능형 수냉식 가상 부하를 선택하십시오(단, 전력 소모가 매우 적고 예산이 제한적인 경우는 제외).
4. 전력 용량 계산: 총 부하 용량 = 최대 단일 장치 전력 × 1.1 (또는 1.25). 병렬 시스템을 테스트하는 경우 용량은 총 병렬 전력 이상이어야 합니다.
5. 냉각 방식을 선택하세요:
   • 고출력(>800kW), 제한된 장비실 공간, 소음 민감도: 수냉식 냉각 방식을 선택하십시오.
   • 저전력, 제한된 예산, 충분한 환기 공간: 공랭식 냉각을 고려할 수 있습니다.
6. 제어 시스템 평가:
   • 실제 부하 작동을 시뮬레이션하기 위해 자동 단계별 부하 조정 기능을 지원해야 합니다.
   • 모든 주요 매개변수의 곡선을 포함한 표준 테스트 보고서를 기록하고 출력할 수 있어야 합니다.
   • 해당 인터페이스는 건물 관리 시스템 또는 데이터 센터 인프라 관리(DCIM) 시스템과의 통합을 지원합니까?
7. 이동식 설치와 고정식 설치를 비교해 보세요:
   • 고정 설치: 인프라의 일부로 전용 공간이나 컨테이너에 설치됩니다. 고정 배선으로 테스트가 용이하고 외관이 깔끔합니다. 대규모 데이터 센터에 적합한 방식입니다.
   • 이동식 트레일러 장착형: 트레일러에 장착되어 여러 데이터 센터 또는 여러 장치에 서비스를 제공할 수 있습니다. 초기 비용은 저렴하지만 구축이 복잡하고 저장 공간 및 연결 작업이 필요합니다.

5. 모범 사례 및 권장 사항

• 테스트 인터페이스 계획: 전력 분배 시스템에 안전하고 간단하며 표준화된 테스트 연결을 위해 가짜 부하 테스트 인터페이스 캐비닛을 사전 설계합니다.
• 냉각 방식: 수냉식인 경우 냉각수 시스템의 신뢰성을 확보해야 하며, 공랭식인 경우 뜨거운 공기가 장비실로 재순환되거나 환경에 영향을 미치지 않도록 적절한 배기 덕트를 설계해야 합니다.
• 안전 제일: 가압 하중은 매우 높은 온도를 발생시키므로 과열 방지 장치 및 비상 정지 버튼과 같은 안전 장치를 갖추어야 합니다. 작업자는 전문적인 교육을 받아야 합니다.
• 정기 테스트: 업타임 인스티튜트(Uptime Institute)의 티어 표준 또는 제조업체 권장 사항에 따르면, 일반적으로 정격 부하의 30% 이상으로 매월 테스트를 실행하고, 연 1회 전체 부하 테스트를 수행해야 합니다. 이러한 요구 사항을 충족하기 위한 핵심 도구로 가짜 부하 테스트가 사용됩니다.

최종 권고사항:
고가용성을 추구하는 데이터 센터의 경우, 가상 부하 비용을 절감해서는 안 됩니다. 적절한 크기의 고정형 R+L 지능형 수냉식 가상 부하 시스템에 투자하는 것은 핵심 전력 시스템의 신뢰성을 보장하는 데 필수적입니다. 이 시스템은 문제를 식별하고, 고장을 예방하며, 포괄적인 테스트 보고서를 통해 운영, 유지 관리 및 감사 요구 사항을 충족하는 데 도움이 됩니다.