So wählen Sie eine falsche Last für ein Dieselgeneratorset für ein Rechenzentrum aus

Die Auswahl einer Fehllast für das Dieselaggregat eines Rechenzentrums ist entscheidend, da sie die Zuverlässigkeit des Notstromsystems direkt beeinflusst. Im Folgenden stelle ich Ihnen einen umfassenden Leitfaden mit Kernprinzipien, Schlüsselparametern, Lastarten, Auswahlschritten und Best Practices zur Verfügung.

1. Kernprinzipien der Auswahl

Der grundlegende Zweck einer Fehllast besteht darin, die tatsächliche Last zu simulieren, um das Dieselaggregat umfassend zu testen und zu validieren. So wird sichergestellt, dass es bei einem Netzausfall sofort die gesamte kritische Last übernehmen kann. Zu den spezifischen Zielen gehören:

1. Verbrennung von Kohlenstoffablagerungen: Bei Dieselmotoren kommt es bei geringer oder keiner Belastung zum sogenannten „Wet Stacking“-Phänomen (unverbrannter Kraftstoff und Kohlenstoff sammeln sich im Abgassystem). Eine falsche Belastung kann die Motortemperatur und den Motordruck erhöhen und diese Ablagerungen vollständig verbrennen.
2. Leistungsüberprüfung: Testen, ob die elektrische Leistung des Generatorsatzes – wie Ausgangsspannung, Frequenzstabilität, Wellenformverzerrung (THD) und Spannungsregelung – innerhalb der zulässigen Grenzen liegt.
3. Belastungskapazitätsprüfung: Überprüfung, ob das Stromaggregat bei Nennleistung stabil betrieben werden kann, und Beurteilung seiner Fähigkeit, mit plötzlicher Lastanwendung und -abweisung umzugehen.
4. Systemintegrationstests: Durchführung einer gemeinsamen Inbetriebnahme mit dem ATS (Automatic Transfer Switch), Parallelsystemen und Steuerungssystemen, um sicherzustellen, dass das gesamte System reibungslos zusammenarbeitet.

2. Wichtige Parameter und Überlegungen

Vor der Auswahl einer Fehllast müssen folgende Parameter des Generatorsatzes und der Testanforderungen geklärt werden:

1. Nennleistung (kW/kVA): Die Gesamtleistung der Fehllast muss größer oder gleich der Gesamtnennleistung des Generators sein. Es wird normalerweise empfohlen, 110–125 % der Nennleistung des Generators auszuwählen, um die Überlastfähigkeit testen zu können.
2. Spannung und Phase: Muss mit der Ausgangsspannung (z. B. 400 V/230 V) und Phase (dreiphasig, vieradrig) des Generators übereinstimmen.
3. Frequenz (Hz): 50 Hz oder 60 Hz.
4. Verbindungsmethode: Wie wird es mit dem Generatorausgang verbunden? Normalerweise nach dem ATS oder über einen dedizierten Testschnittstellenschrank.
5. Kühlmethode:
   • Luftkühlung: Geeignet für niedrige bis mittlere Leistung (normalerweise unter 1000 kW), geringere Kosten, aber laut, und die heiße Luft muss ordnungsgemäß aus dem Geräteraum abgeführt werden.
   • Wasserkühlung: Geeignet für mittlere bis hohe Leistung, leiser, höhere Kühleffizienz, erfordert jedoch ein unterstützendes Kühlwassersystem (Kühlturm oder Trockenkühler), was zu höheren Anfangsinvestitionen führt.
6. Steuerungs- und Automatisierungsebene:
   • Grundlegende Steuerung: Manuelles schrittweises Laden/Entladen.
   • Intelligente Steuerung: Programmierbare automatische Ladekurven (Rampen- und Stufenladefunktion), Echtzeitüberwachung und -aufzeichnung von Parametern wie Spannung, Stromstärke, Leistung, Frequenz, Öldruck und Wassertemperatur sowie die Erstellung von Testberichten. Dies ist entscheidend für die Einhaltung von Vorschriften und Audits im Rechenzentrum.

3. Haupttypen von Fehlbelastungen

1. Ohmsche Last (rein aktive Last P)

• Prinzip: Wandelt elektrische Energie in Wärme um, die durch Lüfter oder Wasserkühlung abgeführt wird.
• Vorteile: Einfache Struktur, geringere Kosten, einfache Steuerung, liefert reine Wirkleistung.
• Nachteile: Es kann nur die Wirkleistung (kW) getestet werden, die Fähigkeit zur Regelung der Blindleistung (kvar) des Generators kann nicht getestet werden.
• Anwendungsszenario: Wird hauptsächlich zum Testen des Motorteils (Verbrennung, Temperatur, Druck) verwendet, der Test ist jedoch unvollständig.

2. Blindlast (reine Blindlast Q)

• Prinzip: Verwendet Induktoren zum Verbrauch von Blindleistung.
• Vorteile: Kann Blindlast bereitstellen.
• Nachteile: Wird normalerweise nicht allein verwendet, sondern eher in Kombination mit ohmschen Lasten.

3. Kombinierte ohmsche/blinde Last (R+L-Last, liefert P und Q)

• Prinzip: Integriert Widerstandsbänke und Reaktorbänke und ermöglicht so eine unabhängige oder kombinierte Steuerung der aktiven und reaktiven Last.
• Vorteile: Die bevorzugte Lösung für Rechenzentren. Kann echte gemischte Lasten simulieren und die Gesamtleistung des Generatorsatzes, einschließlich des AVR (Automatic Voltage Regulator) und des Reglersystems, umfassend testen.
• Nachteile: Höhere Kosten als reine Widerstandslasten.
• Auswahlhinweis: Achten Sie auf den einstellbaren Leistungsfaktorbereich (PF). Normalerweise muss dieser von 0,8 (induktiv) bis 1,0 einstellbar sein, um unterschiedliche Lastarten zu simulieren.

4. Elektronische Last

• Prinzip: Nutzt Leistungselektronik, um Energie zu verbrauchen oder ins Netz zurückzuspeisen.
• Vorteile: Hohe Präzision, flexible Steuerung, Potenzial zur Energierückgewinnung (Energieeinsparung).
• Nachteile: Extrem teuer, erfordert hochqualifiziertes Wartungspersonal und die eigene Zuverlässigkeit muss berücksichtigt werden.
• Anwendungsszenario: Eher für Labore oder Produktionsanlagen geeignet als für Wartungstests vor Ort in Rechenzentren.

Fazit: Für Rechenzentren sollte eine «Kombinierte ohmsche/reaktive (R+L) Fehllast» mit intelligenter automatischer Regelung gewählt werden.

4. Zusammenfassung der Auswahlschritte

1. Testanforderungen festlegen: Sollen nur Verbrennungstests durchgeführt werden oder ist eine Leistungsbescheinigung für Volllast erforderlich? Sind automatisierte Testberichte erforderlich?
2. Generatorsatzparameter erfassen: Listen Sie die Gesamtleistung, Spannung, Frequenz und Schnittstellenposition für alle Generatoren auf.
3. Falschlasttyp bestimmen: Wählen Sie eine intelligente, wassergekühlte R+L-Falschlast (es sei denn, die Leistung ist sehr gering und das Budget begrenzt).
4. Berechnen Sie die Leistungskapazität: Gesamte falsche Lastkapazität = Leistung der größten Einzeleinheit × 1,1 (oder 1,25). Beim Testen eines parallel geschalteten Systems muss die Kapazität ≥ der gesamten parallel geschalteten Leistung sein.
5. Kühlmethode auswählen:
   • Hohe Leistung (>800 kW), begrenzter Platz im Geräteraum, Geräuschempfindlichkeit: Wählen Sie Wasserkühlung.
   • Geringe Leistung, begrenztes Budget, ausreichend Belüftungsraum: Eine Luftkühlung kann in Betracht gezogen werden.
6. Kontrollsystem bewerten:
   • Muss automatisches schrittweises Laden unterstützen, um eine echte Lastaufnahme zu simulieren.
   • Muss in der Lage sein, Standardtestberichte aufzuzeichnen und auszugeben, einschließlich Kurven aller wichtigen Parameter.
   • Unterstützt die Schnittstelle die Integration mit Gebäudemanagement- oder Data Center Infrastructure Management (DCIM)-Systemen?
7. Mobile Installation vs. Festinstallation:
   • Festinstallation: Installation in einem dedizierten Raum oder Container als Teil der Infrastruktur. Festverdrahtung, einfache Prüfung, ansprechendes Erscheinungsbild. Die bevorzugte Wahl für große Rechenzentren.
   • Mobile Anhängermontage: Auf einem Anhänger montiert, kann mehrere Rechenzentren oder mehrere Einheiten bedienen. Niedrigere Anschaffungskosten, aber die Bereitstellung ist umständlich und erfordert Speicherplatz und Verbindungsvorgänge.

5. Best Practices und Empfehlungen

• Planen Sie Testschnittstellen: Entwerfen Sie im Voraus Testschnittstellenschränke mit falscher Belastung im Stromverteilungssystem, um Testverbindungen sicher, einfach und standardisiert zu gestalten.
• Kühllösung: Bei Wasserkühlung ist auf die Zuverlässigkeit des Kühlwassersystems zu achten; bei Luftkühlung sind geeignete Abluftkanäle vorzusehen, um zu verhindern, dass heiße Luft in den Geräteraum zurückströmt oder die Umwelt beeinträchtigt.
• Sicherheit geht vor: Falsche Beladungen erzeugen extrem hohe Temperaturen. Sie müssen mit Sicherheitsvorkehrungen wie Übertemperaturschutz und Not-Aus-Schaltern ausgestattet sein. Das Bedienpersonal benötigt eine professionelle Schulung.
• Regelmäßige Tests: Gemäß den Tier-Standards des Uptime Institute oder den Empfehlungen des Herstellers sollte der Test monatlich mit mindestens 30 % der Nennlast durchgeführt werden. Ein Volllasttest sollte jährlich durchgeführt werden. Die Fehllast ist ein wichtiges Instrument zur Erfüllung dieser Anforderung.

Abschließende Empfehlung:
Rechenzentren, die hohe Verfügbarkeit anstreben, sollten nicht an der Fehllast sparen. Die Investition in ein festes, ausreichend dimensioniertes, intelligentes, wassergekühltes Fehllastsystem mit R+L-Technologie ist eine notwendige Investition, um die Zuverlässigkeit des kritischen Stromversorgungssystems zu gewährleisten. Es hilft, Probleme zu erkennen, Ausfälle zu vermeiden und erfüllt durch umfassende Testberichte die Anforderungen an Betrieb, Wartung und Audits.