डेटा सेंटर कैंपस के लिए मध्यम वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर का चयन: ३४.५ केवी बनाम १३.८ केवी

चार हॉल, प्रत्येक 60 मेगावाट के, एक उपयोगिता जो 13.8 किलोवोल्ट प्रदान करती है क्योंकि यह लाइन पहले से ही साइट के पास से गुजर रही है, और एक स्विचगियर पैकेज जिसे किसी ने भी दोष गणना नहीं करने के पहले ऑर्डर किया था। छह महीने बाद लाइनअप अब विद्युत कमरे में फिट नहीं होता, फीडर की संख्या दोगुनी हो गई है, और 480 वोल्ट बस पर उपलब्ध दोष धारा उस उपकरण की रेटिंग से ऊपर है जिसे वापस नहीं किया जा सकता। इनमें से कोई भी बात ट्रांसफॉर्मर विफलता के कारण नहीं हुई। कैंपस ने तांबे, स्विचगियर और फर्श के स्थान की लागत की गणना करने से पहले मध्यम वोल्टेज वर्ग का चुनाव कर लिया।

ए डेटा सेंटर ट्रांसफॉर्मर आमतौर पर इसे एकल लाइन के अंतिम आइटम के रूप में माना जाता है, एक अनुपात जो 34.5 किलोवोल्ट को 480Y/277 वोल्ट में बदल देता है। व्यवहार में प्राथमिक वोल्टेज वर्ग एक प्रणाली निर्णय है जो केबल अनुसूचियों, स्विचगियर रेटिंग्स, आर्क फ्लैश अध्ययनों तक फैला हुआ है और, 2024 से, अमेरिका में दक्षता विनियमन के क्षेत्र में भी शामिल है। अवधारणा चरण में इसे सही तरीके से तय करने में एक सप्ताह का इंजीनियरिंग समय लगता है। गलत तरीके से तय करने पर स्विचगियर को फिर से ऑर्डर करना पड़ता है।

इसके बाद जो आता है, वह है हमारा ग्राहकों के साथ दोनों वर्गों की तुलना करने का तरीका, कोटेशन देने से पहले हम जिन संख्याओं की माँग करते हैं, और वे तीन विशिष्टता बिंदु जो यह तय करते हैं कि इकाई पच्चीस वर्षों तक काम करेगी या तीसरे वर्ष में वारंटी विवाद का विषय बन जाएगी।

 

 

डेटा सेंटर ट्रांसफॉर्मर विशिष्टता का वोल्टेज वर्ग से शुरू होना क्यों आवश्यक है

ट्रांसफॉर्मर अनुपात पहला नियंत्रण बिंदु है, और यह शुद्ध अंकगणित है। एक दिए गए एमवीए के लिए, धारा वोल्टेज के व्युत्क्रमानुपात में घटती है। एक ६० एमडब्ल्यू हॉल १३.८ केवी पर लगभग २,५१० ए और ३४.५ केवी पर लगभग १,००४ ए की खपत करता है। यह २.५ से १ का अनुपात उपयोगिता के संपर्क बिंदु और इकाई उप-केंद्र के बीच प्रत्येक फीडर की धारा क्षमता में, प्रत्येक फीडर के लिए समानांतर रनों की संख्या में, और उनके ऊपर केबल ट्रे की चौड़ाई में दिखाई देता है।

दोष धारा विपरीत दिशा में प्रवाहित होती है। मीटर के पीछे 500 एमवीए स्रोत के साथ, 13.8 केवी बस पर बोल्टेड दोष लगभग 20.9 केए है; 34.5 केवी पर वही स्रोत लगभग 8.4 केए प्रदान करता है। कम दोष धारा के कारण कैंपस मध्यम वोल्टेज स्विचगियर पर कम अंतरण रेटिंग का उपयोग कर सकता है, जो एक ऐसे बाज़ार में महत्वपूर्ण है जहाँ स्विचगियर की डिलीवरी अवधि ट्रांसफॉर्मर की डिलीवरी अवधि से अधिक है।

यह वह हिस्सा है जिसे किकऑफ बैठक में अक्सर नज़रअंदाज़ कर दिया जाता है। 34.5 केवी उपकरण, 13.8 केवी उपकरण की तुलना में भौतिक रूप से छोटा नहीं होता — निर्वहन दूरियाँ अधिक होती हैं और मानक मूल विद्युत रोधन स्तर 13.8 केवी वर्ग के लिए 95 केवी के मुकाबले 200 केवी होता है, इसलिए क्यूबिकल्स ऊँचे और गहरे होते हैं। उच्च वर्ग के द्वारा प्राप्त किया गया लाभ कम धारा प्रति मेगावाट और कम दोष स्तर है, जिससे कैंपस स्तर पर फीडरों की संख्या और उपकरणों की रेटिंग कम हो जाती है। ये दो अलग-अलग बचतें हैं, और उनमें से केवल एक केबल अनुसूची में दिखाई देती है।

 

34.5 केवी और 13.8 केवी एक साथ

नीचे दी गई तुलना में ६० एमडब्ल्यू के हॉल और ५०० एमवीए उपलब्ध स्रोत का उपयोग किया गया है। किसी भी इनपुट को बदलने पर निष्कर्ष बदल सकता है, जिसी कारण हम कोटेशन देने से पहले उपयोगिता द्वारा जारी किए गए दोष पत्र की माँग करते हैं। मध्य वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर कैंपस के लिए।

हॉल के लिए धारा, बस पर दोष स्तर, विद्युत रोधन स्तर, फीडर संख्या और स्विचगियर का आकार सभी एक साथ परिवर्तित होते हैं। एक कैंपस जो फीडर संख्या को आधा कर देता है, आमतौर पर ट्रांसफॉर्मर की तुलना में केबल और टर्मिनेशन में बचत पाता है।

पैरामीटर (६० एमडब्ल्यू हॉल)	13.8 केवी	३४.५ केवी
पूर्ण हॉल लोड पर धारा	लगभग २,५१० ए	लगभग १,००४ ए
दोष धारा, ५०० एमवीए स्रोत	लगभग २०.९ केए	लगभग ८.४ केए
मानक मूल विद्युत रोधन स्तर	९५ केवी	२०० केवी
प्रति हॉल प्राथमिक फीडर	अधिक समानांतर धाराएँ	कम धाराएँ
स्विचगियर अंतराल	छोटे, अधिक क्यूबिकल	लंबे, कम क्यूबिकल

कोई भी कॉलम अकेले जीत नहीं सकता। यदि उपयोगिता केवल 13.8 केवी आपूर्ति करेगी, तो एक कैंपस आंतरिक रूप से 34.5 केवी तक बढ़ा सकता है और उस स्तर पर वितरण कर सकता है — लेकिन प्रत्येक परिवर्तन एक ट्रांसफॉर्मर जोड़ता है, जो लगभग प्रवाह का एक प्रतिशत हानि का कारण बनता है, और रखरखाव के लिए एक और संपत्ति। यह सौदा मॉडलिंग के लिए मूल्यवान है, न कि धारणा पर आधारित होना चाहिए।

 

480 वी बस पर क्या होता है, यह प्रतिबाधा तय करती है

प्रतिशत प्रतिबाधा वह स्थान है जहाँ ट्रांसफॉर्मर प्रतिबाधा एक अनुपात होने के बजाय एक सुरक्षा समस्या बन जाता है। 5.75 प्रतिशत प्रतिबाधा वाली 2,000 केवीए इकाई पर विचार करें, जिसका द्वितीयक 480Y/277 वी है। केबल प्रतिबाधा और मोटर योगदान को जोड़े जाने से पहले द्वितीयक टर्मिनलों पर बोल्टेड दोष धारा लगभग 41.8 केए है: 2,000,000 को (1.732 × 480 × 0.0575) से विभाजित करने पर।

प्रतिबाधा को ६.५ प्रतिशत तक बढ़ाएँ, और संख्या लगभग ३७ केए तक गिर जाती है। कभी-कभी खरीदार इसे सुरक्षा में सुधार के रूप में पढ़ते हैं। यह स्वतः सुधार नहीं है। घटना ऊर्जा वर्तमान और स्पष्टीकरण समय दोनों पर निर्भर करती है, इसलिए ऊपर की ओर के उपकरण की तात्कालिक ट्रिप सीमा से नीचे स्थित कम दोष वर्तमान चाप अवधि को लम्बा कर सकता है और खतरे को बढ़ा सकता है। यही कारण है कि चाप फ्लैश अध्ययन को वास्तविक इकाई के खिलाफ चलाना आवश्यक है, न कि किसी सामान्य मान के खिलाफ; कार्य करने के नियम एनएफपीए 70ई के वर्तमान संस्करण २०२७ में हैं।

की दूसरी आधी ट्रांसफॉर्मर प्रतिबाधा कहानी सहनशीलता की है। गारंटीड प्रतिबाधा सामान्यतः प्लस या माइनस ७.५ प्रतिशत तक रखी जाती है, इसलिए ५.७५ प्रतिशत के लिए ऑर्डर की गई दो इकाइयाँ चरम स्थितियों में एक-दूसरे से लगभग १५ प्रतिशत तक भिन्न हो सकती हैं। यदि उन्हें समानांतर में रखा जाए, तो असंगति परिपथीय धारा को उत्पन्न करती है और नामपट्टिक भार तक पहुँचने से काफी पहले ही असमान भारण का कारण बनती है। यदि डिज़ाइन समानांतर संचालन पर निर्भर करती है, तो केवल सामान्य मान के बजाय प्रतिबाधा विंडो को निर्दिष्ट करें।

 

दो-वाइंडिंग, तीन-वाइंडिंग या प्राइमरी-सिलेक्टिव

तीन व्यवस्थाएँ अधिकांश कैंपस डिज़ाइनों को कवर करती हैं। दो-वाइंडिंग यूनिट सबस्टेशन में प्रत्येक हॉल के लिए एक ट्रांसफॉर्मर होता है, जो सुरक्षित करने और बदलने में सबसे सरल होता है। तीन-वाइंडिंग यूनिट में एक प्राइमरी होती है जो दो सेकेंडरी बसों को फीड करती है, जिससे मीडियम वोल्टेज स्विचगियर और केबल की आवश्यकता कम हो जाती है, लेकिन हॉलों को विद्युत रूप से जोड़ देती है — एक सेकेंडरी पर ट्रिप होने से दोनों बंद हो जाते हैं, जब तक कि सुरक्षा व्यवस्था उसके लिए नहीं बनाई गई हो। प्राइमरी-सिलेक्टिव व्यवस्था में एक सिलेक्टर के माध्यम से दो यूटिलिटी फीड एक ट्रांसफॉर्मर में प्रवेश करते हैं: स्रोत अतिरेकता, लेकिन ट्रांसफॉर्मर अतिरेकता बिल्कुल नहीं।

टियर III या टियर IV टॉपोलॉजी के लिए निर्णय आमतौर पर आपके लिए पहले से तय कर दिया जाता है। अतिरेकता को ट्रांसफॉर्मर पर होना चाहिए, केवल स्रोत पर नहीं। प्रत्येक २,००० kVA की दो यूनिटें, जो अपनी आधी रेटिंग के निकट लोड की गई हों, एक २,००० kVA की यूनिट की तुलना में कम गर्म होती हैं जो पूर्ण लोड पर चल रही हो, क्योंकि नो-लोड नुकसान कोर के आकार के अनुपात में बढ़ता है, जबकि लोड नुकसान वर्तमान के वर्ग के अनुपात में बढ़ता है। अतिरिक्त लागत कोर के दूसरे भाग में है, ताँबे में नहीं।

जहाँ बजट सीमित होता है, ईमानदार समझौता एक भंडार में अतिरिक्त इकाई रखना होता है, न कि एक अतिरिक्त इकाई को स्थापित करना। एक ऐसे बाज़ार में, जहाँ एक 34.5 kV ड्राई टाइप ट्रांसफॉर्मर इकाई एक वर्ष तक उत्पादन कतार में पड़ी रह सकती है, शेल्फ पर एक अतिरिक्त इकाई एक अनुसूची निर्णय है, न कि एक विद्युत निर्णय।

 

हार्मोनिक्स, K-फैक्टर और न्यूट्रल कंडक्टर

सर्वर शक्ति आपूर्ति में सुधार हुआ है, लेकिन वे रैखिक नहीं हुए हैं। एक आधुनिक स्विच्ड-मोड आपूर्ति जिसमें सक्रिय शक्ति गुणांक सुधार होता है, उच्च क्रेस्ट फैक्टर के साथ धारा खींचती है और एक विषम हार्मोनिक स्पेक्ट्रम उत्पन्न करती है जो सातवें हार्मोनिक से भी आगे तक फैलता है। त्रिपलन हार्मोनिक्स — तीसरी, नौवीं, पंद्रहवीं — न्यूट्रल में जुड़ जाती हैं, बजाय रद्द होने के, इसलिए न्यूट्रल कंडक्टर अपने संबंधित फेज कंडक्टर की तुलना में अधिक धारा वहन कर सकता है।

ए के-फैक्टर ट्रांसफॉर्मर इसे वाइंडिंग में स्पेक्ट्रम के कारण उत्पन्न होने वाली अतिरिक्त भंवर और बिखरी हुई हानि को सहन करने के लिए रेट किया गया है। के-१३ मिश्रित कार्यालय और डेटा लोड के लिए उपयुक्त है; के-२० आमतौर पर घने सर्वर आपूर्ति से भरे हॉल के लिए चुना जाने वाला विकल्प है। के रेटिंग का यह नहीं करती है कि बस पर वोल्टेज विकृति को कम करे। यह एक प्रणाली समस्या है, जो आईईईई ५१९ के अनुसार ६९ केवी या उससे कम की प्रणालियों के लिए सामान्य संयुक्त बिंदु पर ५ प्रतिशत कुल हार्मोनिक विकृति योजना स्तर द्वारा नियंत्रित होती है, और इसे बहु-पल्स रेक्टिफायर, सक्रिय फ़िल्टर या एक बड़े तटस्थ चालक के साथ हल किया जाता है।

डेटा केंद्र ट्रांसफॉर्मर के लिए हमारे विनिर्देश का डिफ़ॉल्ट एक के-१३ वाइंडिंग को न्यूनतम के रूप में, एक २०० प्रतिशत तटस्थ चालक और मापे गए स्पेक्ट्रम के आधार पर, सामान्य के संख्या के बजाय, हार्मोनिक हानि की गणना करना है। यह गणना ही आपको बताती है कि क्या एक २,००० केवीए फ्रेम वास्तव में इस लोड पर २,००० केवीए फ्रेम है।

 

 

डीओई २०२९ लाइन ठीक ३४.५ केवी पर स्थित है

अमेरिका के दक्षता विनियमन एक सीमा तय करते हैं जिसे अधिकांश कैंपस टीमें देर से पहचानती हैं। एक वितरण ट्रांसफॉर्मर, जैसा कि १० सीएफआर ४३१.१९२ में परिभाषित है, का इनपुट वोल्टेज ३४.५ केवी या उससे कम होता है, आउटपुट ६०० वी या उससे कम होता है, ६० हर्ट्ज़ रेटिंग होती है, और क्षमता तरल-डूबे इकाइयों के लिए १० से २,५०० केवीए के बीच होती है या ड्राई टाइप ट्रांसफॉर्मर इकाइयों के लिए १५ से २,५०० केवीए के बीच होती है। परिभाषि और अनुपालन की तारीखें अमेरिका के ऊर्जा विभाग .

द्वारा प्रकाशित की गई हैं। दो परिणाम इसके बाद आते हैं। एक ३४.५ केवी से ४८०वाई/२७७ वी यूनिट सबस्टेशन एक वितरण ट्रांसफॉर्मर है और दक्षता सारणी को पूरा करना आवश्यक है, जबकि एक ३४.५ केवी से ४.१६ केवी यूनिट एक शक्ति ट्रांसफॉर्मर है और इसके बाहर आती है। और २०२४ के अंतिम नियम में अपडेट किए गए मानक २३ अप्रैल २०२९ या उसके बाद निर्मित इकाइयों पर लागू होते हैं, इसलिए २०२९ या २०३० में बिजली प्राप्त करने वाला कैंपस पहले से ही नई सारणी के अनुसार विनिर्दिष्ट कर रहा है, चाहे टेंडर में ऐसा कहा गया हो या नहीं।

अनुपालन मुख्य रूप से कोर स्टील में खरीदा जाता है। वर्ष २०२९ की बिना भार के हानि सीमाओं को पूरा करने के लिए आमतौर पर एक बड़ा कोर, बेहतर ग्रेन-ओरिएंटेड या अमॉर्फस सामग्री और एक भारी इकाई की आवश्यकता होती है — जिससे परिवहन भार, फर्श भार और उसके नीचे के संरचनात्मक स्टील में परिवर्तन आ जाता है। आज लिखी गई कोई भी टेंडर, जिसमें २०२९ की तालिका के विरुद्ध कोई हानि पैकेज नहीं है, एक बदलाव आदेश की प्रतीक्षा कर रही है। कृपया प्रत्येक बोलीदाता से दोनों तालिकाओं के लिए उद्धरण देने का अनुरोध करें, ताकि खरीद आदेश से पहले ही अंतर स्पष्ट रूप से दिखाई दे सके, न कि उसके बाद।

 

हम क्या निर्माण करते हैं और इसकी पुष्टि कैसे करते हैं

रायन इलेक्ट्रिक २००७ से हाइआन, जियांगसू में १२०,००० वर्ग मीटर के संयंत्र से ट्रांसफॉर्मर का निर्माण कर रही है, जिसमें शुष्क प्रकार और द्रव-डूबे डिज़ाइनों के लिए १८० से अधिक उत्पादन और परीक्षण उपकरणों के सेट तथा ३७ पेटेंट हैं। इकाइयाँ UL, CSA, IEEE, IEC और DEKRA योजनाओं के अनुसार निर्मित की जाती हैं, जिनका परीक्षण CNAS-मान्यता प्राप्त प्रयोगशालाओं में किया जाता है; और २०२३ से कंपनी ईटन के संयुक्त उद्यम भागीदार के रूप में संचालित हो रही है।

३४.५ केवी वर्ग के लिए ड्राई टाइप ट्रांसफॉर्मर , इस वोल्टेज पर जो परीक्षण महत्वपूर्ण हैं, वे अनिवार्य हैं। २०० केवी मूल विद्युत रोधन स्तर पर आवेश झेलने की क्षमता के द्वारा वाइंडिंग रोधन समन्वय की पुष्टि की जाती है। कास्ट रेज़िन पर आंशिक डिसचार्ज को १.५ गुना नाममात्र वोल्टेज पर १० पीसी या उससे कम रखा जाता है; एक ऐसी इकाई जो ५० पीसी पर आसानी से पास हो जाती है, वह फैक्ट्री स्वीकृति परीक्षण में भी पास हो जाएगी, लेकिन सेवा के दौरान उसमें ट्रैकिंग हो सकती है। तापमान वृद्धि निर्दिष्ट वातावरण में रोधन श्रेणी की सुरक्षा सीमा की पुष्टि करती है, और अनुपात, प्रतिबाधा तथा ध्वनि स्तर यह पुष्टि करते हैं कि ट्रक पर लगी इकाई वही है जिसका अध्ययन किया गया था।

जब 34.5 केवी कैंपस विशिष्टता हमारे आवेदन डेस्क पर पहुँचती है, तो पहले दो प्रश्न ये होते हैं: कनेक्शन के बिंदु पर उपयोगिता द्वारा उपलब्ध दोष धारा कितनी है और यूपीएस तथा सर्वर लोड का मापा गया हार्मोनिक स्पेक्ट्रम क्या है। इनमें से कोई भी जानकारी एक सामान्य केवीए टेबल पर नहीं दी गई होती है, और दोनों ही डिज़ाइन को प्रभावित करते हैं। इस चर्चा ने कई परियोजनाओं को एकल बड़ी इकाई से दो छोटी के-रेटेड इकाइयों की ओर ले जाया है, और यह यह भी रोक दी है कि कोई परियोजना ऐसी के-20 वाइंडिंग के लिए भुगतान करे जिसकी उसे आवश्यकता नहीं है।

यदि आप इस तिमाही में किसी डेटा केंद्र ट्रांसफॉर्मर के लिए एकल लाइन को फ्रीज कर रहे हैं, तो कृपया हॉल के मेगावॉट, उपयोगिता दोष पत्र और लोड स्पेक्ट्रम भेजें। हम दोनों वोल्टेज श्रेणियों की एक साथ तुलना, और स्विचगियर के परिणामों के साथ-साथ 2029 टेबल के आधार पर नुकसान पैकेज वापस कर देंगे। यहाँ से शुरू करें: मध्य वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर और स्विचगियर के परिणामों के साथ-साथ 2029 टेबल के आधार पर नुकसान पैकेज हमारी इंजीनियरिंग टीम से संपर्क करें .

 

लेखक के बारे में: यह मार्गदर्शिका रायन इलेक्ट्रिक (जियांगसू रायन ट्रांसफॉर्मर्स) की शक्ति इंजीनियरिंग टीम द्वारा तैयार की गई है, जो कि हाइआन, जियांगसू, चीन में स्थित एक ट्रांसफॉर्मर निर्माता है, जो शुष्क प्रकार का सूखे प्रकार के, द्रव-आविष्ट और यूनिट सबस्टेशन ट्रांसफॉर्मर्स दुनिया भर के डेटा केंद्र, उपयोगिता और औद्योगिक परियोजनाओं के लिए।