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數據庫為了確保供電的可靠性，廣泛采用高壓柴油發電機作為備用電源。高壓柴油發電系統與低壓系統在中性點接地方面有所不同，其接地包括系統接地和保護接地部分。系統接地指高壓柴油發電機的功能接地，保護接地指高壓單相接地故障的電擊防護。為了深入了解數據中心高壓柴油發電機系統接地方式的選擇，本刊特地采訪了中國昆侖工程有限公司顧問總工李道本，請他就相關問題予以解答。
請問李總數據中心對于供電有哪些要求？
李道本：GB50174—2017《數據中心設計規范》對于數據中心分級規定了應劃分為A、B和C三級。
A級數據庫的基礎設施宜按容錯系統配置，在電子信息系統運行期間，基礎設施應在一次意外事故后，或單系統設備維護或檢修時，仍能保證電子信息系統正常運行。
B級數據庫的基礎設施應按冗余要求配置，在電子信息系統運行期間，基礎設施在冗余能力范圍內，不得因設備故障而導致電子信息系統運行中斷。
C級數據庫的基礎設施應按基本需求配置，在基礎設施正常運行情況下，應保證電子信息系統運行不中斷。規范還要求A級數據中心應由雙重電源供電，并應設置備用電源。備用電源宜采用獨立于正常電源的柴油發電機組。當正常電源發生故障時，備用電源應能承擔數據中心正常運行所需要的用電負荷。
目前數據庫的正常電源一般由公用電網按重要客戶提供兩路電源供電，柴油發電機根據數據中心的分類采用N、N+1配置，從電源配置角度出發實現A級數據中心機房的容錯要求。
目前數據庫廣泛采用柴油發電機組作為公用電網的備用電源系統。隨著數據庫用電設備的增加，因低壓配電成套裝置母線等因素，使高壓柴油發電機組得到廣泛應用。
柴油發電機組接地方式選擇
電氣應用：請問李總對于在數據中心應用的高壓柴油發電機組中性點接地問題應如何考慮？
李道本：發電系統中性點接地是一綜合技術問題，它與系統的供電可靠性、人身保障、設備保障、絕緣水平、過電壓保護、繼電保護、自動裝置的配置、動作狀態、系統穩定及接地裝置等問題有密切關系。
高壓柴油發電機系統的接地方式有中性點不接地、中性點經電阻接地（按電阻值分為低電阻接地和高電阻接地）和中性點經消弧線圈接地（諧振接地）。
非有效接地系統與有效接地系統優缺點的比較如下。
非有效接地系統優點：
1）供電可靠性高。由于系統單相接地時，沒有形成電源的短路回路，而是經過三相線路的對地電容形成的電流回路，回路中通過的電容電流較小，達不到繼電保護裝置的動作電流值，故障線路不跳閘，只發出接地報警信號。有關電力規程規定系統可帶單相接地故障點運行2h，在2h內排除了故障就可以不停電，從而提高了供電可靠性。
2）單相接地時，不易造成或輕微造成人身和設備事故。
非有效接地系統缺點：
1）因系統單相接地故障時，非故障相對地電壓升高到正常時的3倍，因此系統的絕緣水平應按線電壓設計。由于電壓等級較高的系統中，絕緣費用在設備總價格中占有較大的比重，所以此種接地方式對電壓較高的系統不適用。
2）單相接地時，易出現間歇性電弧引起的諧振過電壓，幅值可達電源相電壓的2.5～3倍，足以危及整個網絡的絕緣。
有效接地系統或大電流接地系統優點包括：系統過電壓水平和輸變電設備所需的絕緣水平較低。系統的動態電壓升高不超過系統額定電壓的80%，在高電壓電網中采用此種接地方式可降低設備及線路造價，有顯著的經濟效益。
有效接地系統或大電流接地系統缺點：單相接地故障時，單相接地電流很大，致使斷路器跳閘，影響供電可靠性。由于單相短路電流有可能超過三相短路電流，影響對斷路器的分斷能力的選擇，且對通信線路產生干擾。
中性點接地方式的適用范圍如下。
1）單相故障接地電流不大于規定值時，宜采用中性點不接地方式，或經消弧線圈接地方式。
2）10kV的電子系統，單相接地故障電流較小時，為防止諧振、間歇性電弧接地過電壓對設備的損害，可采用經高電阻接地方式。
3）非有效接地系統根據保護選擇性需要設定單相接地電流跳閘值，可采用經高電阻接地方式。
電氣應用：請問李總數據中心高壓柴油發電機系統中性點接地方式應如何進行選擇？
李道本：數據中心高壓柴油發電機系統中性點接地宜與正常電源系統接地一致。
數據中心10kV配電站一般按公用電網作為正常電源來設計，接入的10kV電源其系統接地是由上級公用電網的35～110kV區域變電站確定的，即公用電網10kV系統接地為中性點經消弧線圈接地方式，或中性點經低電阻接地方式。
數據中心10kV配電站的設計須依據電力系統的系統接地來設計高壓配電裝置系統的一次及二次線。根據現行國家標準設計規范的要求，采用中性點經消弧線圈接地方式，其饋出線路裝設過電流保護即可；當采用中性點經低電阻接地系統時，除饋出線路裝設過電流保護，其進線和饋出回路還需設置零序電流保護。鑒于系統接地的不同，其設計要求也不同。高壓柴油發電系統作為正常電源的公用電網的備用系統，數據中心10kV配電站系統設計應綜合考慮正常電源的公用電網與備用電源的高壓柴油發電系統在繼電保護方面的共用問題。
正常電源失電，改由高壓柴油發電設備來供電后，高壓柴油發電系統的中性點接地方式就是供電系統的接地方式。
若高壓柴油發電系統的中性點接地方式與公用電網的系統接地做法一致，則繼電保護系統不需要改變，方便了正常電源與備用電源系統的轉換。例如同為中性點經低電阻接地方式；或正常電源為經消弧線圈接地方式與備用電源系統同為非有效接地系統時。
數據中心高壓柴油發電系統宜依據系統的單相接地故障電容電流確定其電源中性點接地方式。
電網中的單相接地電容電流由電力線路和電力設備（同步發電機、大容量同步電動機及變壓器等）兩部分的電容電流組成，但是電力設備的電容電流比線路的電容電流小得多，故一般工程設計中忽略不計。
《工業與民用配電設計手冊第三版》提供了電纜線路的單相接地電容電流的估算公式為Ic=0.1UrL。式中，Ur為線路額定線電壓，kV；L為線路長度，km；Ic為接地電容電流。架空線路的單相接地電容電流的估算公式Ic=UrL/350。10kV變電站增加的接地電容電流值16%，可以估算出單相接地電容電流。由《工業與民用配電設計手冊第三版》可以查得10kV電纜線路的以下各截面積電纜每千米接地電容電流的平均值，例如：70mm2是0.09A/km，95mm2是1.0A/km，120mm2是1.1A/km，150mm2是1.3A/km，185mm2是1.4A/km。
以北京電網城區為例，110kV變電站10/110kV主變壓器一般單臺容量為50MV·A，其系統接地為中性點低電阻接地方式，采用電纜向用戶供電。但數據中心用戶的10kV電氣設備及電纜數量有限，其單相接地故障電容電流一般超過30A或100A的可能性不大。若依照單相接地故障電容電流來選擇柴油發電系統的接地方式，則宜選擇中性點不接地系統或經消弧線圈接地方式。
北京城區電網供電的數據中心其10kV配電站按照系統接地為中性點經低電阻接地系統來設計，柴油發電系統的系統接地也采用中性點經低電阻接地方式，對繼電保護部分不作修改，其供電可靠性不變，技術經濟合理。
公用電網的系統接地是中性點經消弧線圈接地方式，高壓柴油發電系統中性點采用經高電阻接地方式需通過技術經濟比較來確定。
若公用電網的系統接地是中性點經消弧線圈接地方式，數據中心的高壓柴油發電系統替代公用電網供電，其單相接地電容電流不超過30A或100A時，宜選擇中性點不接地系統，或采用中性點經消弧線圈接地方式。
高壓柴油發電系統的中性點不接地及經消弧線圈接地方式，與采用中性點經高電阻接地方式同為非有效接地系統，供電可靠性可以得到保證，但中性點接地方式采用經高電阻接地較中性點不接地系統，在初期投資和以后的運維成本要大。中性點不接地或經消弧線圈接地在實現繼電保護選擇性方面較困難，公用電網系統接地為經消弧線圈接地方式時，選擇高壓柴油發電系統中性點經高電阻接地方式需通過技術經濟比較來確定。
公用電網系統接地是中性點經消弧線圈接地方式，高壓柴油發電系統接地不推薦采用中性點經低電阻接地方式。
中性點采用經消弧線圈接地方式可帶單相接地故障點運行2h，在2h內排除了故障就可以不停電。而經低電阻接地方式在發生單相接地故障時，因單相接地電流很大，致使斷路器跳閘，影響供電可靠性。顯然經消弧線圈接地較經低電阻接地方式系統供電可靠性高。雖然10kV配電裝置中已普遍采用綜合保護器（數字式保護繼電器），實現零序電流、零序電壓的監視、控制很容易，但沒有必要采用影響供電可靠性的方案，所以公用電網系統接地為中性點經消弧線圈接地方式，高壓柴油發電系統的系統接地不推薦采用經低電阻接地方式。
依據國家現行標準，對于數據中心中高壓柴油發電系統的功能接地方式提出下列建議供同行參考。
1）高壓柴油發電機系統供電時的系統接地方式應根據單相接地故障電容電流值來確定。
2）高壓柴油發電機系統供電時，其系統接地方式宜與公用電網的系統接地方式一致，即公用電力網系統接地為中性點經消弧線圈接地方式時，高壓柴油發電機系統的功能接地方式應采用中性點經消弧線圈接地方式或不接地方式；公用電力網系統接地為中性點經低電阻接地方式時，高壓柴油發電機系統的功能接地方式應采用中性點經低電阻接地方式。
3））公用電力網系統接地為經消弧線圈接地方式時，高壓柴油發電機系統的功能接地方式通過技術經濟比較合理時，可采用中性點經高阻抗接地方式。
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