Избор на подходящ трансформатор за център за обработка на данни: плътност на мощността и ефективност

Избор на подходящ трансформатор за център за обработка на данни: плътност на мощността и ефективност

Работните натоварвания от изкуствен интелект са увеличили мощното потребление на стойка от 10 kW до 50 kW и повече за по-малко от пет години. Когато една стойка може да консумира повече ток от малка жилищна сграда, трансформатор за център за обработка на данни който я захранва, престава да бъде обикновен стоков артикул — той става ключово решение в електрическата архитектура. Доставяли сме сухи трансформатори за проекти на центрове за обработка на данни в Северна Америка и Югоизточна Азия, а въпросите, които ни задават, са едни и същи: колко висока може да бъде плътността, каква трябва да бъде ефективността и какъв точно размер трансформатор всъщност ни е необходим?

Това ръководство разглежда тези три въпроса, като използва числата, с които нашите инженери работят при цитиране на мощността на обект: характеристики на натоварването, компромис между плътност и ефективност, изчисления за размери, архитектура на напрежението и сертификатите, които са задължителни за проекти в САЩ.

Какво прави трансформатора за центрове за обработка на данни различен

Натоварването на център за обработка на данни почти не прилича на натоварването на търговска сграда. Импулсните източници на захранване и системите за непрекъснато захранване (UPS) консумират ток в кратки импулси, а не в гладки синусоидни вълни, което води до значително по-високо хармонично изкривяване в сравнение с това, за което е проектиран стандартният разпределителен трансформатор. Затова инженерите избират единици с класификация K — K-13 или K-20 — които са проектирани да издържат допълнителното топлинно натоварване от нелинейни натоварвания.

Режимът на работа е още един отличителен фактор. Центърът за обработка на данни работи при високо натоварване през цялото денонощие, а не само осем часа дневно, поради което термичното проектиране и класът на изолация имат по-голямо значение, отколкото при какъвто и да е друг вид сградно приложение. А целевата наличност от 99,999 % означава, че трансформаторът рядко може да бъде единствената точка на отказ — оттам и резервната конфигурация N+1, при която всеки блок е проектиран така, че да поеме цялото натоварване на обекта в случай на отказ на неговия двойник.

Плътност на мощността срещу ефективност: истинската компромисна зависимост

Площта на пода в център за обработка на данни струва повече на квадратен метър, отколкото в почти всяка друга промишлена сграда, което насочва проектите към по-висока мощностна плътност : повече kVA на квадратен фут, понякога с използване на трансформатори с леяна смола в компактни вътрешни шахти. Но плътността и ефективността са противоположни величини — силно навитата, високоплътна намотка се нагрява по-силно, а по-горещите намотки губят ефективност с течение на времето.

Числените стойности за ефективност имат значение при мащабиране. Вземете, например, трансформатор от 2500 kVA сухи трансформатори за центрове за обработка на данни задължение: при ефективност от 98,5 % разсейва 37,5 kW топлина; при 99 % това намалява на 25 kW. През цяла година с непрекъснато (24/7) функциониране разликата е приблизително 110 MWh — топлина, която охладителната инсталация също трябва да отстрани. Затова нивата на ефективност на Министерството на енергетиката на САЩ (DOE), включително изменените стандарти, които сега са задължителни за разпределителни трансформатори, трябва да се считат за минимум, а не за цел. Поискайте от доставчика измерените стойности за загубите при празен ход и при натоварване от рутинните изпитания, а не средните стойности от каталозите.

Определяне на мощността на трансформатора: от kW на стойка до kVA

The трансформатор за център за обработка на данни процесът на определяне на мощността започва с товара от ИТ оборудване, а не с номиналната мощност в kVA. Работете в обратна посока: брой стойки × средна мощност на стойка = общ товар от ИТ оборудване; приложете коефициент на спад (0,8–0,9 е типичен за смесен колокационен товар); след това разделете получената стойност на коефициента на мощност, за да получите kVA.

Пример, който нашите инженери използват: 500 рафта по 20 kW всеки дават 10 MW ИТ натоварване. При коефициент на спрос 0,85 това е 8,5 MW, а при коефициент на мощност 0,9 се получава около 9,4 MVA — което обикновено конфигурираме като две единици по 5 MVA в режим N+1, а не като една единица от 10 MVA. Най-честата грешка, която забелязваме, е изборът на прекалено голям трансформатор: трансформатор с прекалено голяма мощност работи при нисък коефициент на натоварване, при който ефективността му рязко спада, а загубите при празен ход водят до загуба на пари всеки час от всеки ден.

Избор на архитектура на напрежението

Повечето обекти намаляват напрежението два пъти: от средно напрежение до 480 V чрез трансформатора, а след това от 480 V до 208 V на ниво PDU за разпределение към рафтовете. Трансформаторът, който избирате, е фидерът за 480 V — един сухи трансформатори за центрове за обработка на данни проект е стандартен за Северна Америка, тъй като изискванията за вътрешна инсталация и противопожарните норми изключват употребата на маслени трансформатори вътре в сградния обем.

Входното средно напрежение варира в зависимост от електроснабдителната територия: 12,47 kV и 13,8 kV са чести в САЩ, 34,5 kV — за по-големи кампуси, 22 kV — в части от Югоизточна Азия. Разпределението с високо напрежение и постоянен ток (HVDC) набира популярност в обекти, оптимизирани с изкуствен интелект, но слоят с 480 V AC — и трансформаторът зад него — остава практическият избор за повечето колокационни сгради днес.

Сертифициране и съответствие за дата центрове в САЩ

За проекти в САЩ трансформаторът трябва да носи маркировка UL-сертифициран трансформатор според UL 1561 , която обхваща разпределителни трансформатори със сухо охлаждане, а корпусът и изпитанията следват правилата за проектиране на IEEE C57.12.00 . За канадски обекти се изисква допълнително съответствие с CSA C22.2; сертификатът cULus покрива и двата пазара от една производствена линия.

Съответствието с изискванията на Министерството на енергетиката на САЩ (DOE) изисква отделна проверка: DOE промени стандартите за разпределителни трансформатори , като установи задължителни граници за загубите на единиците, продавани в САЩ, а при прегледа на връзката с електрическата мрежа ще бъде поискана документация за ефективността. Запазете изпитателния протокол заедно с табелката — това спестява около седмица обратна връзка по време на пускането в експлоатация.

Защо Ryan Electric за проекти на центрове за обработка на данни

Ryan Electric произвежда както трансформатори със сухо изолиране с лито смолено ядро, така и с вакуумно-пропитана изолация (VPI) на една и съща производствена площадка, което означава, че разработчикът на център за обработка на данни получава един инженерен екип и води само един разговор относно гаранцията, независимо от технологията, предвидена в проекта. Като партньор в съвместно предприятие с Eaton от 2023 г., ние работим в рамките на сертифицирана верига за доставка на компоненти, а нашите сертификати UL, CSA и IEC 60076 обхващат продуктовите линии, необходими за проекти в САЩ.

На последния проект в Югоизточна Азия оператор на колокационен център имаше нужда от дванадесет VPI-единици по 2500 kVA с хармоничен клас K-13 и първично напрежение 22 kV, доставени в една партида. Цялата партида премина рутинните изпитания при пълна товарна мощност — проверка на съотношението, импеданса, загубите при празен ход и при натоварване, както и диелектрични изпитания — и пристигна в рамките на уговорения срок. Всяка трансформатор за център за обработка на данни доставка съдържа пълен протокол от изпитания, тъй като документацията е точно това, което ще проверят както вашият инженер за пускане в експлоатация, така и вашият одитор.

Дясното трансформатор за център за обработка на данни за вашия проект балансира плътността, ефективността и сертифицирането спрямо профила на натоварване, който всъщност имате — а не този, който се предполага в продажната документация. Изпратете ни броя на стойките, средната мощност на стойка и напрежението на електрическата мрежа, и нашите инженери ще ви изпратят препоръчителни размери и безплатно техническо оферта в рамките на 48 часа.