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。
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。
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: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600～650转,这称为怠速。一切正常后再加速到每分钟1500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400V(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。
