Com seleccionar una càrrega falsa per a un grup electrogen dièsel de centre de dades

La selecció d'una càrrega falsa per al grup electrogen dièsel d'un centre de dades és crucial, ja que afecta directament la fiabilitat del sistema d'alimentació de reserva. A continuació, proporcionaré una guia completa que cobreix els principis bàsics, els paràmetres clau, els tipus de càrrega, els passos de selecció i les millors pràctiques.

1. Principis bàsics de selecció

El propòsit fonamental d'una càrrega falsa és simular la càrrega real per a proves i validacions exhaustives del grup electrogen dièsel, garantint que pugui assumir immediatament tota la càrrega crítica en cas de fallada de la xarxa elèctrica. Els objectius específics inclouen:

1. Combustió dels dipòsits de carboni: El funcionament a baixa càrrega o sense càrrega provoca un fenomen d'"apilament humit" en els motors dièsel (el combustible i el carboni no cremats s'acumulen al sistema d'escapament). Una càrrega falsa pot augmentar la temperatura i la pressió del motor, cremant completament aquests dipòsits.
2. Verificació del rendiment: provar si el rendiment elèctric del grup electrogen, com ara la tensió de sortida, l'estabilitat de freqüència, la distorsió de la forma d'ona (THD) i la regulació de la tensió, està dins dels límits permesos.
3. Prova de capacitat de càrrega: verificació que el grup electrogen pot funcionar de manera estable a la potència nominal i avaluació de la seva capacitat per gestionar l'aplicació i el rebuig sobtats de càrrega.
4. Proves d'integració de sistemes: realització de la posada en marxa conjunta amb l'ATS (commutador de transferència automàtica), posada en paral·lel de sistemes i sistemes de control per garantir que tot el sistema funcioni conjuntament de manera cohesionada.

2. Paràmetres i consideracions clau

Abans de seleccionar una càrrega falsa, cal aclarir els següents paràmetres del grup electrogen i els requisits de prova:

1. Potència nominal (kW/kVA): La capacitat de potència total de la càrrega falsa ha de ser superior o igual a la potència nominal total del grup electrogen. Normalment es recomana seleccionar entre el 110% i el 125% de la potència nominal del grup electrogen per permetre la prova de capacitat de sobrecàrrega.
2. Voltatge i fase: Han de coincidir amb el voltatge de sortida del generador (per exemple, 400 V/230 V) i la fase (trifàsic de quatre fils).
3. Freqüència (Hz): 50 Hz o 60 Hz.
4. Mètode de connexió: Com es connectarà a la sortida del generador? Normalment aigües avall de l'ATS o mitjançant un armari d'interfície de prova dedicat.
5. Mètode de refredament:
   • Refrigeració per aire: adequada per a potències baixes o mitjanes (normalment inferiors a 1000 kW), de menor cost, però sorollosa, i l'aire calent s'ha d'expulsar correctament de la sala d'equips.
   • Refrigeració per aigua: adequada per a potències mitjanes o altes, més silenciosa, amb una eficiència de refrigeració més alta, però requereix un sistema de refrigeració per aigua de suport (torre de refrigeració o refrigerador sec), cosa que suposa una inversió inicial més elevada.
6. Nivell de control i automatització:
   • Control bàsic: Càrrega/descàrrega manual per passos.
   • Control intel·ligent: Corbes de càrrega automàtiques programables (càrrega en rampa, càrrega per passos), monitorització i registre en temps real de paràmetres com ara voltatge, corrent, potència, freqüència, pressió de l'oli, temperatura de l'aigua i generació d'informes de prova. Això és crucial per al compliment i l'auditoria dels centres de dades.

3. Principals tipus de càrregues falses

1. Càrrega resistiva (càrrega purament activa P)

• Principi: Converteix l'energia elèctrica en calor, que es dissipa mitjançant ventiladors o refrigeració per aigua.
• Avantatges: estructura simple, menor cost, fàcil control, proporciona potència activa pura.
• Desavantatges: Només es pot provar la potència activa (kW), no es pot provar la capacitat de regulació de la potència reactiva (kvar) del generador.
• Escenari d'aplicació: S'utilitza principalment per provar la part del motor (combustió, temperatura, pressió), però la prova és incompleta.

2. Càrrega reactiva (càrrega purament reactiva Q)

• Principi: Utilitza inductors per consumir energia reactiva.
• Avantatges: Pot proporcionar càrrega reactiva.
• Desavantatges: No s'utilitza normalment sol, sinó que es combina amb càrregues resistives.

3. Càrrega resistiva/reactiva combinada (càrrega R+L, proporciona P i Q)

• Principi: Integra bancs de resistències i bancs de reactances, permetent un control independent o combinat de la càrrega activa i reactiva.
• Avantatges: La solució preferida per a centres de dades. Pot simular càrregues mixtes reals, provant exhaustivament el rendiment general del grup electrogen, incloent-hi l'AVR (regulador automàtic de voltatge) i el sistema de govern.
• Desavantatges: Cost més elevat que les càrregues resistives pures.
• Nota de selecció: Presteu atenció al seu rang de factor de potència (PF) ajustable, que normalment ha de ser ajustable de 0,8 endarrerit (inductiu) a 1,0 per simular diferents tipus de càrrega.

4. Càrrega electrònica

• Principi: Utilitza tecnologia d'electrònica de potència per consumir energia o retornar-la a la xarxa.
• Avantatges: Alta precisió, control flexible, potencial de regeneració d'energia (estalvi d'energia).
• Desavantatges: Extremadament car, requereix personal de manteniment altament qualificat i cal tenir en compte la seva pròpia fiabilitat.
• Escenari d'aplicació: Més adequat per a laboratoris o plantes de fabricació que per a proves de manteniment in situ en centres de dades.

Conclusió: Per als centres de dades, s'hauria de seleccionar una «càrrega falsa combinada resistiva/reactiva (R+L)» amb control automàtic intel·ligent.

4. Resum dels passos de selecció

1. Determinar els requisits de la prova: Només és per a proves de combustió o cal una certificació de rendiment a plena càrrega? Es requereixen informes de prova automatitzats?
2. Recopilació dels paràmetres del grup electrogen: Enumereu la potència total, el voltatge, la freqüència i la ubicació de la interfície per a tots els generadors.
3. Determinar el tipus de càrrega falsa: Seleccioneu una càrrega falsa intel·ligent, refrigerada per aigua i amb R+L (tret que la potència sigui molt petita i el pressupost sigui limitat).
4. Calcula la capacitat de potència: Capacitat de càrrega falsa total = Potència unitària individual més gran × 1,1 (o 1,25). Si es prova un sistema en paral·lel, la capacitat ha de ser ≥ la potència total en paral·lel.
5. Seleccioneu el mètode de refrigeració:
   • Alta potència (>800 kW), espai limitat a la sala d'equips, sensibilitat al soroll: trieu la refrigeració per aigua.
   • Baixa potència, pressupost limitat, espai de ventilació suficient: es pot considerar la refrigeració per aire.
6. Avaluar el sistema de control:
   • Ha de ser compatible amb la càrrega automàtica per etapes per simular l'acoblament de la càrrega real.
   • Ha de ser capaç de registrar i generar informes de proves estàndard, incloent-hi corbes de tots els paràmetres clau.
   • La interfície admet la integració amb sistemes de gestió d'edificis o de gestió d'infraestructures de centres de dades (DCIM)?
7. Considereu la instal·lació mòbil vs. fixa:
   • Instal·lació fixa: instal·lada en una sala o contenidor dedicat, com a part de la infraestructura. Cablejat fix, proves fàcils, aspecte impecable. L'opció preferida per a grans centres de dades.
   • Muntat en remolc mòbil: Muntat en un remolc, pot donar servei a diversos centres de dades o diverses unitats. Cost inicial més baix, però el desplegament és feixuc i requereix espai d'emmagatzematge i operacions de connexió.

5. Bones pràctiques i recomanacions

• Planificació de les interfícies de prova: Predissenyeu els armaris d'interfícies de prova de càrrega falsa al sistema de distribució d'energia per fer que les connexions de prova siguin segures, senzilles i estandarditzades.
• Solució de refrigeració: si es refrigera per aigua, assegureu-vos que el sistema d'aigua de refrigeració sigui fiable; si es refrigera per aire, cal dissenyar conductes d'escapament adequats per evitar que l'aire calent recirculi a la sala d'equips o afecti el medi ambient.
• Seguretat primer: Les càrregues falses generen temperatures extremadament altes. Han d'estar equipades amb mesures de seguretat com ara protecció contra sobretemperatura i botons d'aturada d'emergència. Els operadors necessiten formació professional.
• Proves regulars: Segons l'Uptime Institute, els estàndards Tier o les recomanacions del fabricant, normalment s'executen mensualment amb una càrrega nominal no inferior al 30% i es realitza una prova de càrrega completa anualment. La càrrega falsa és una eina clau per complir aquest requisit.

Recomanació final:
Per als centres de dades que busquen una alta disponibilitat, no s'hauria d'estalviar costos en la càrrega falsa. Invertir en un sistema de càrrega falsa fix, de mida adequada, R+L, intel·ligent i refrigerat per aigua és una inversió necessària per garantir la fiabilitat del sistema d'alimentació crític. Ajuda a identificar problemes, prevenir fallades i compleix els requisits d'operació, manteniment i auditoria mitjançant informes de proves complets.