ข่าว - วิธีการเลือกโหลดจำลองสำหรับชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลของศูนย์ข้อมูล

การเลือกโหลดจำลองสำหรับชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลของศูนย์ข้อมูลมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากส่งผลโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือของระบบไฟฟ้าสำรอง ด้านล่างนี้ ผมจะให้คำแนะนำอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับหลักการพื้นฐาน พารามิเตอร์สำคัญ ประเภทโหลด ขั้นตอนการเลือก และแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด

1. หลักการคัดเลือกที่สำคัญ

วัตถุประสงค์พื้นฐานของการใช้โหลดจำลองคือการจำลองโหลดจริงเพื่อการทดสอบและตรวจสอบความถูกต้องของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลอย่างครอบคลุม เพื่อให้มั่นใจว่าเครื่องสามารถรับโหลดวิกฤตทั้งหมดได้ทันทีในกรณีที่ไฟฟ้าหลักดับ เป้าหมายเฉพาะได้แก่:

การเผาไหม้คราบคาร์บอน: การทำงานที่โหลดต่ำหรือไม่มีโหลดจะทำให้เกิดปรากฏการณ์ "การสะสมแบบเปียก" ในเครื่องยนต์ดีเซล (เชื้อเพลิงที่เผาไหม้ไม่หมดและคาร์บอนสะสมอยู่ในระบบไอเสีย) การเพิ่มโหลดเทียมสามารถเพิ่มอุณหภูมิและความดันของเครื่องยนต์ ซึ่งจะช่วยเผาไหม้คราบสะสมเหล่านี้ได้อย่างหมดจด
การตรวจสอบประสิทธิภาพ: การทดสอบว่าประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เช่น แรงดันเอาต์พุต ความเสถียรของความถี่ การบิดเบือนของรูปคลื่น (THD) และการควบคุมแรงดันไฟฟ้า อยู่ในขอบเขตที่ยอมรับได้หรือไม่
การทดสอบความสามารถในการรับโหลด: ตรวจสอบว่าชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถทำงานได้อย่างเสถียรที่กำลังไฟฟ้าตามพิกัด และประเมินความสามารถในการรับมือกับการเพิ่มและลดโหลดอย่างฉับพลัน
การทดสอบการบูรณาการระบบ: ดำเนินการทดสอบการทำงานร่วมกันระหว่าง ATS (Automatic Transfer Switch), ระบบขนาน และระบบควบคุม เพื่อให้มั่นใจว่าระบบทั้งหมดทำงานร่วมกันได้อย่างลงตัว

2. พารามิเตอร์และข้อควรพิจารณาที่สำคัญ

ก่อนที่จะเลือกโหลดจำลอง ต้องชี้แจงพารามิเตอร์ของชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและข้อกำหนดการทดสอบต่อไปนี้ให้ชัดเจน:

กำลังไฟฟ้าพิกัด (kW/kVA): กำลังไฟฟ้ารวมของโหลดจำลองต้องมากกว่าหรือเท่ากับกำลังไฟฟ้าพิกัดรวมของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยทั่วไปแนะนำให้เลือก 110%-125% ของกำลังไฟฟ้าพิกัดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เพื่อให้สามารถทดสอบความสามารถในการรับโหลดเกินพิกัดได้
แรงดันและเฟส: ต้องตรงกับแรงดันเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (เช่น 400V/230V) และเฟส (สามเฟส สี่สาย)
ความถี่ (เฮิร์ตซ์): 50 เฮิร์ตซ์ หรือ 60 เฮิร์ตซ์
วิธีการเชื่อมต่อ: จะเชื่อมต่อกับเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอย่างไร? โดยปกติจะเชื่อมต่อหลัง ATS หรือผ่านตู้เชื่อมต่อทดสอบเฉพาะ
วิธีการระบายความร้อน:
- ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ: เหมาะสำหรับกำลังไฟต่ำถึงปานกลาง (โดยทั่วไปต่ำกว่า 1000 กิโลวัตต์) ต้นทุนต่ำ แต่มีเสียงดัง และต้องระบายอากาศร้อนออกจากห้องอุปกรณ์อย่างเหมาะสม
- ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ: เหมาะสำหรับเครื่องยนต์ขนาดกลางถึงสูง เงียบกว่า ประสิทธิภาพการระบายความร้อนสูงกว่า แต่ต้องใช้ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำเพิ่มเติม (หอระบายความร้อนหรือระบบระบายความร้อนแบบแห้ง) ทำให้ต้องลงทุนเริ่มต้นสูงกว่า
ระดับการควบคุมและระบบอัตโนมัติ:
- การควบคุมพื้นฐาน: การโหลด/ขนถ่ายสินค้าด้วยตนเองทีละขั้นตอน
- ระบบควบคุมอัจฉริยะ: สามารถตั้งโปรแกรมเส้นโค้งการโหลดอัตโนมัติ (การโหลดแบบค่อยเป็นค่อยไป การโหลดแบบขั้นบันได) ตรวจสอบและบันทึกพารามิเตอร์แบบเรียลไทม์ เช่น แรงดัน กระแส กำลังไฟฟ้า ความถี่ แรงดันน้ำมัน อุณหภูมิน้ำ และสร้างรายงานการทดสอบ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปฏิบัติตามข้อกำหนดและการตรวจสอบของศูนย์ข้อมูล

3. ประเภทหลักของแรงโหลดเท็จ

1. โหลดต้านทาน (โหลดแอคทีฟล้วน P)

หลักการ: แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อน ซึ่งระบายออกโดยพัดลมหรือระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ
ข้อดี: โครงสร้างเรียบง่าย ต้นทุนต่ำ ควบคุมง่าย ให้พลังงานไฟฟ้าบริสุทธิ์
ข้อเสีย: สามารถทดสอบได้เฉพาะกำลังไฟฟ้าจริง (kW) เท่านั้น ไม่สามารถทดสอบความสามารถในการควบคุมกำลังไฟฟ้าเสมือน (kvar) ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้
สถานการณ์การใช้งาน: ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการทดสอบชิ้นส่วนเครื่องยนต์ (การเผาไหม้ อุณหภูมิ ความดัน) แต่การทดสอบนั้นไม่สมบูรณ์

2. โหลดปฏิกิริยา (โหลดปฏิกิริยาล้วนๆ Q)

หลักการ: ใช้ตัวเหนี่ยวนำเพื่อลดกำลังไฟฟ้าเชิงปฏิกิริยา
ข้อดี: สามารถจ่ายโหลดแบบรีแอคทีฟได้
ข้อเสีย: โดยปกติจะไม่ใช้เพียงลำพัง แต่จะใช้ร่วมกับโหลดต้านทาน

3. โหลดแบบผสมระหว่างความต้านทานและรีแอกทีฟ (โหลด R+L ซึ่งให้กำลังไฟฟ้าและปริมาณกระแสไฟฟ้า)

หลักการ: ผสานรวมชุดตัวต้านทานและชุดตัวเหนี่ยวนำเข้าด้วยกัน ทำให้สามารถควบคุมโหลดแอคทีฟและโหลดรีแอคทีฟได้อย่างอิสระหรือพร้อมกัน
ข้อดี: เป็นโซลูชันที่ได้รับความนิยมสำหรับศูนย์ข้อมูล สามารถจำลองโหลดแบบผสมจริงได้อย่างครอบคลุม ทดสอบประสิทธิภาพโดยรวมของชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า รวมถึง AVR (Automatic Voltage Regulator) และระบบควบคุมความเร็วรอบ
ข้อเสีย: ต้นทุนสูงกว่าโหลดแบบต้านทานล้วนๆ
หมายเหตุในการเลือก: โปรดสังเกตช่วงค่าตัวประกอบกำลัง (Power Factor หรือ PF) ที่ปรับได้ ซึ่งโดยทั่วไปจะต้องปรับได้ตั้งแต่ 0.8 แบบล้าหลัง (แบบเหนี่ยวนำ) ถึง 1.0 เพื่อจำลองลักษณะโหลดที่แตกต่างกัน

4. โหลดอิเล็กทรอนิกส์

หลักการ: ใช้เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลังเพื่อใช้พลังงานหรือส่งพลังงานกลับคืนสู่ระบบไฟฟ้า
ข้อดี: ความแม่นยำสูง ควบคุมได้ยืดหยุ่น มีศักยภาพในการสร้างพลังงานใหม่ (ประหยัดพลังงาน)
ข้อเสีย: มีราคาแพงมาก ต้องใช้บุคลากรบำรุงรักษาที่มีทักษะสูง และความน่าเชื่อถือของตัวเครื่องเองก็ต้องได้รับการพิจารณาด้วย
สถานการณ์การใช้งาน: เหมาะสำหรับห้องปฏิบัติการหรือโรงงานผลิตมากกว่าการทดสอบบำรุงรักษาในสถานที่จริง เช่น ศูนย์ข้อมูล

สรุป: สำหรับศูนย์ข้อมูล ควรเลือกใช้ «โหลดจำลองแบบผสมระหว่างความต้านทานและปฏิกิริยา (R+L)» ที่มีการควบคุมอัตโนมัติอัจฉริยะ

4. สรุปขั้นตอนการคัดเลือก

กำหนดข้อกำหนดการทดสอบ: เป็นการทดสอบการเผาไหม้อย่างเดียว หรือจำเป็นต้องมีการรับรองประสิทธิภาพการทำงานเต็มกำลังด้วยหรือไม่? จำเป็นต้องมีรายงานการทดสอบอัตโนมัติหรือไม่?
รวบรวมพารามิเตอร์ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า: แสดงรายการกำลังไฟฟ้ารวม แรงดันไฟฟ้า ความถี่ และตำแหน่งอินเทอร์เฟซสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั้งหมด
กำหนดประเภทโหลดจำลอง: เลือกโหลดจำลองแบบ R+L อัจฉริยะระบายความร้อนด้วยน้ำ (เว้นแต่กำลังไฟจะน้อยมากและงบประมาณมีจำกัด)
คำนวณกำลังไฟฟ้าสูงสุด: กำลังไฟฟ้าสูงสุดรวมที่รับโหลดผิดพลาด = กำลังไฟฟ้าสูงสุดของหน่วยเดี่ยว × 1.1 (หรือ 1.25) หากทดสอบระบบแบบขนาน กำลังไฟฟ้าสูงสุดต้องมากกว่าหรือเท่ากับกำลังไฟฟ้ารวมของระบบแบบขนาน
เลือกวิธีการทำความเย็น:
- กำลังไฟฟ้าสูง (>800 กิโลวัตต์), พื้นที่ห้องอุปกรณ์จำกัด, ไวต่อเสียงรบกวน: ควรเลือกใช้ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ
- ใช้พลังงานต่ำ งบประมาณจำกัด และมีพื้นที่ระบายอากาศเพียงพอ: การระบายความร้อนด้วยอากาศเป็นทางเลือกหนึ่งที่สามารถพิจารณาได้
ประเมินระบบควบคุม:
- ต้องรองรับการโหลดแบบอัตโนมัติเพื่อจำลองการทำงานของโหลดจริง
- ต้องสามารถบันทึกและจัดทำรายงานการทดสอบมาตรฐาน รวมถึงกราฟแสดงค่าพารามิเตอร์สำคัญทั้งหมดได้
- อินเทอร์เฟซนี้รองรับการทำงานร่วมกับระบบการจัดการอาคาร (Building Management) หรือระบบการจัดการโครงสร้างพื้นฐานศูนย์ข้อมูล (Data Center Infrastructure Management: DCIM) หรือไม่?
พิจารณาเปรียบเทียบระหว่างการติดตั้งแบบเคลื่อนที่กับการติดตั้งแบบถาวร:
- การติดตั้งแบบถาวร: ติดตั้งในห้องหรือตู้คอนเทนเนอร์เฉพาะ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างพื้นฐาน การเดินสายไฟแบบตายตัว ทดสอบได้ง่าย และดูเรียบร้อย เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่
- แบบติดตั้งบนรถพ่วงเคลื่อนที่: ติดตั้งบนรถพ่วง สามารถให้บริการศูนย์ข้อมูลหลายแห่งหรือหลายหน่วยได้ ต้นทุนเริ่มต้นต่ำกว่า แต่การติดตั้งค่อนข้างยุ่งยาก และต้องใช้พื้นที่จัดเก็บข้อมูลและการดำเนินการเชื่อมต่อ

5. แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดและข้อแนะนำ

วางแผนสำหรับอินเทอร์เฟซทดสอบ: ออกแบบตู้สำหรับทดสอบโหลดจำลองล่วงหน้าในระบบจ่ายไฟ เพื่อให้การเชื่อมต่อทดสอบปลอดภัย ง่าย และได้มาตรฐาน
ระบบระบายความร้อน: หากใช้ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ ต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าระบบน้ำหล่อเย็นมีความน่าเชื่อถือ หากใช้ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ ต้องออกแบบท่อระบายอากาศที่เหมาะสมเพื่อป้องกันไม่ให้อากาศร้อนไหลเวียนกลับเข้าไปในห้องอุปกรณ์หรือส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
ความปลอดภัยต้องมาก่อน: โหลดที่ไม่ถูกต้องจะทำให้เกิดอุณหภูมิสูงมาก จึงต้องติดตั้งมาตรการความปลอดภัย เช่น ระบบป้องกันอุณหภูมิสูงเกิน และปุ่มหยุดฉุกเฉิน ผู้ปฏิบัติงานต้องได้รับการฝึกอบรมอย่างมืออาชีพ
การทดสอบอย่างสม่ำเสมอ: ตามมาตรฐานระดับ Tier ของ Uptime Institute หรือคำแนะนำของผู้ผลิต โดยทั่วไปแล้วควรทำการทดสอบทุกเดือนด้วยโหลดไม่น้อยกว่า 30% ของพิกัด และทำการทดสอบโหลดเต็มรูปแบบปีละครั้ง โหลดจำลองเป็นเครื่องมือสำคัญในการปฏิบัติตามข้อกำหนดนี้

คำแนะนำสุดท้าย:
สำหรับศูนย์ข้อมูลที่ต้องการความพร้อมใช้งานสูง ไม่ควรประหยัดค่าใช้จ่ายในส่วนของโหลดจำลอง การลงทุนในระบบโหลดจำลองอัจฉริยะแบบระบายความร้อนด้วยน้ำที่มีขนาดเหมาะสมและคงที่นั้นเป็นการลงทุนที่จำเป็นเพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือของระบบไฟฟ้าที่สำคัญ ระบบนี้ช่วยระบุปัญหา ป้องกันความล้มเหลว และตอบสนองความต้องการด้านการปฏิบัติงาน การบำรุงรักษา และการตรวจสอบผ่านรายงานการทดสอบที่ครอบคลุม