Comment sélectionner une fausse charge pour un groupe électrogène diesel de centre de données

Le choix d'une charge fictive pour le groupe électrogène diesel d'un centre de données est crucial, car il affecte directement la fiabilité du système d'alimentation de secours. Vous trouverez ci-dessous un guide complet couvrant les principes fondamentaux, les paramètres clés, les types de charge, les étapes de sélection et les bonnes pratiques.

1. Principes de sélection de base

L'objectif fondamental d'une fausse charge est de simuler la charge réelle afin de tester et de valider complètement le groupe électrogène diesel, garantissant ainsi sa capacité à reprendre immédiatement la charge critique en cas de panne de courant. Les objectifs spécifiques incluent :

1. Brûlage des dépôts de carbone : Un fonctionnement à faible charge ou à vide provoque un phénomène d'accumulation de carbone dans les moteurs diesel (le carburant non brûlé et le carbone s'accumulent dans le système d'échappement). Une charge excessive peut augmenter la température et la pression du moteur, brûlant ainsi complètement ces dépôts.
2. Vérification des performances : tester si les performances électriques du groupe électrogène, telles que la tension de sortie, la stabilité de fréquence, la distorsion de forme d'onde (THD) et la régulation de tension, sont dans les limites autorisées.
3. Essai de capacité de charge : vérifier que le groupe électrogène peut fonctionner de manière stable à la puissance nominale et évaluer sa capacité à gérer une application et un rejet de charge soudains.
4. Tests d'intégration du système : réalisation d'une mise en service conjointe avec l'ATS (commutateur de transfert automatique), les systèmes de mise en parallèle et les systèmes de contrôle pour garantir que l'ensemble du système fonctionne de manière cohérente.

2. Paramètres et considérations clés

Avant de sélectionner une fausse charge, les paramètres suivants du groupe électrogène et des exigences de test doivent être clarifiés :

1. Puissance nominale (kW/kVA) : La puissance totale de la charge fictive doit être supérieure ou égale à la puissance nominale totale du groupe électrogène. Il est généralement recommandé de sélectionner 110 % à 125 % de la puissance nominale du groupe électrogène afin de permettre les tests de capacité de surcharge.
2. Tension et phase : doit correspondre à la tension de sortie du générateur (par exemple, 400 V/230 V) et à la phase (triphasé à quatre fils).
3. Fréquence (Hz) : 50 Hz ou 60 Hz.
4. Méthode de connexion : Comment se connectera-t-il à la sortie du générateur ? Généralement en aval de l'ATS ou via une armoire d'interface de test dédiée.
5. Méthode de refroidissement :
   • Refroidissement par air : Convient aux puissances faibles à moyennes (généralement inférieures à 1000 kW), à moindre coût, mais bruyant, et l'air chaud doit être correctement évacué de la salle d'équipement.
   • Refroidissement par eau : Convient aux puissances moyennes à élevées, plus silencieux, efficacité de refroidissement supérieure, mais nécessite un système de refroidissement par eau de support (tour de refroidissement ou refroidisseur à sec), ce qui entraîne un investissement initial plus élevé.
6. Niveau de contrôle et d'automatisation :
   • Contrôle de base : chargement/déchargement manuel par étapes.
   • Contrôle intelligent : Courbes de charge automatiques programmables (chargement progressif, chargement par paliers), surveillance et enregistrement en temps réel de paramètres tels que la tension, le courant, la puissance, la fréquence, la pression d'huile et la température de l'eau, et génération de rapports de test. Ces éléments sont essentiels pour la conformité et l'audit des centres de données.

3. Principaux types de fausses charges

1. Charge résistive (charge purement active P)

• Principe : Convertit l'énergie électrique en chaleur, dissipée par des ventilateurs ou un refroidissement par eau.
• Avantages : Structure simple, coût réduit, contrôle facile, fournit une puissance active pure.
• Inconvénients : Ne peut tester que la puissance active (kW), ne peut pas tester la capacité de régulation de la puissance réactive (kvar) du générateur.
• Scénario d'application : Principalement utilisé pour tester la partie moteur (combustion, température, pression), mais le test est incomplet.

2. Charge réactive (charge purement réactive Q)

• Principe : Utilise des inducteurs pour consommer de la puissance réactive.
• Avantages : Peut fournir une charge réactive.
• Inconvénients : généralement pas utilisé seul, mais plutôt associé à des charges résistives.

3. Charge résistive/réactive combinée (charge R+L, fournit P et Q)

• Principe : Intègre des bancs de résistances et des bancs de réacteurs, permettant un contrôle indépendant ou combiné de la charge active et réactive.
• Avantages : Solution privilégiée pour les centres de données. Permet de simuler des charges mixtes réelles et de tester de manière exhaustive les performances globales du groupe électrogène, y compris le régulateur automatique de tension (AVR) et le système de régulation.
• Inconvénients : Coût plus élevé que les charges résistives pures.
• Remarque sur la sélection : faites attention à sa plage de facteur de puissance (PF) réglable, qui doit généralement être réglable de 0,8 en retard (inductif) à 1,0 pour simuler différentes natures de charge.

4. Charge électronique

• Principe : Utilise la technologie de l'électronique de puissance pour consommer de l'énergie ou la réinjecter dans le réseau.
• Avantages : Haute précision, contrôle flexible, potentiel de régénération d'énergie (économie d'énergie).
• Inconvénients : Extrêmement coûteux, nécessite un personnel de maintenance hautement qualifié et sa propre fiabilité doit être prise en compte.
• Scénario d'application : plus adapté aux laboratoires ou aux usines de fabrication qu'aux tests de maintenance sur site dans les centres de données.

Conclusion : Pour les centres de données, il convient de sélectionner une « fausse charge combinée résistive/réactive (R+L) » avec contrôle automatique intelligent.

4. Résumé des étapes de sélection

1. Déterminer les exigences de test : s'agit-il uniquement de tests de combustion, ou une certification de performance à pleine charge est-elle nécessaire ? Des rapports de test automatisés sont-ils requis ?
2. Rassembler les paramètres du groupe électrogène : répertoriez la puissance totale, la tension, la fréquence et l’emplacement de l’interface pour tous les générateurs.
3. Déterminer le type de fausse charge : sélectionnez une fausse charge R+L, intelligente et refroidie par eau (à moins que la puissance ne soit très faible et que le budget soit limité).
4. Calculer la capacité de puissance : capacité de charge totale = puissance unitaire maximale × 1,1 (ou 1,25). Si vous testez un système en parallèle, la capacité doit être ≥ à la puissance totale en parallèle.
5. Sélectionnez la méthode de refroidissement :
   • Puissance élevée (>800kW), espace limité dans le local technique, sensibilité au bruit : privilégiez le refroidissement par eau.
   • Faible puissance, budget limité, espace de ventilation suffisant : le refroidissement par air peut être envisagé.
6. Évaluer le système de contrôle :
   • Doit prendre en charge le chargement automatique par étapes pour simuler un engagement de charge réel.
   • Doit être capable d'enregistrer et de produire des rapports de tests standard, y compris les courbes de tous les paramètres clés.
   • L'interface prend-elle en charge l'intégration avec les systèmes de gestion des bâtiments ou de gestion de l'infrastructure du centre de données (DCIM) ?
7. Envisagez une installation mobile ou fixe :
   • Installation fixe : Installation dans une salle ou un conteneur dédié, au sein de l'infrastructure. Câblage fixe, tests faciles, esthétique soignée. Le choix privilégié pour les grands centres de données.
   • Mobile monté sur remorque : Monté sur une remorque, il peut desservir plusieurs centres de données ou plusieurs unités. Coût initial réduit, mais déploiement complexe, nécessitant un espace de stockage et des opérations de connexion.

5. Meilleures pratiques et recommandations

• Planification des interfaces de test : Pré-concevez les armoires d'interface de test de fausse charge dans le système de distribution d'énergie pour rendre les connexions de test sûres, simples et standardisées.
• Solution de refroidissement : En cas de refroidissement par eau, assurez-vous que le système de refroidissement par eau est fiable ; en cas de refroidissement par air, il faut concevoir des conduits d'évacuation appropriés pour empêcher l'air chaud de recirculer dans la salle d'équipement ou d'affecter l'environnement.
• La sécurité avant tout : Les fausses charges génèrent des températures extrêmement élevées. Elles doivent être équipées de dispositifs de sécurité tels qu'une protection contre la surchauffe et des boutons d'arrêt d'urgence. Les opérateurs doivent être formés professionnellement.
• Tests réguliers : selon l'Uptime Institute, les normes Tier, ou recommandations du fabricant, sont généralement effectuées mensuellement avec une charge nominale d'au moins 30 %, et un test de charge complète est effectué annuellement. La fausse charge est un outil essentiel pour satisfaire à cette exigence.

Recommandation finale :
Pour les centres de données recherchant une haute disponibilité, il ne faut pas faire d'économies sur les fausses charges. Investir dans un système de fausses charges fixe, dimensionné de manière adéquate, intelligent, refroidi par eau et à rotation directe est indispensable pour garantir la fiabilité du système d'alimentation critique. Il permet d'identifier les problèmes, de prévenir les pannes et de répondre aux exigences d'exploitation, de maintenance et d'audit grâce à des rapports de test complets.