Дереккөздер орталығының қуат жүйелеріндегі гармоникалық бұрмалау: Неге K-факторлы трансформаторлар маңызды?

Дереккөздер орталығының қуат жүйелеріндегі гармоникалық бұрмалау: Неге K-факторлы трансформаторлар маңызды?

Keşiňgі Virginia shıǵysyndaǵy mәlіmetter ortalïғynda keşiňgі jyly GPU serverlerden tұratyn bir rәk qataryny qosqanda, elektrik dizaynerіnіń birinshi qayǵysy quattyn maksimal mömkindіgі emes — garmonikalardıń boluы edі. Syzyqsız jükter qazirgi waqytta IT jükterіnіń típik profіlіn başқarady, jәne k-koefitsienttï transformer rәkter tamamyna dейіn tolyq jüktelmes bürın de taqyryp jүyesіnýyñ ýyssyq bolmasuyn qamtamassyz etedі. Bұl tańdauğa negіzdelgen inženerlik esepter óshіn burada tüsіndіrme berіlgen.

Garmonikalardıń mәlіmetter ortalïғynda qaydan keluі

Әрбір импульстік қуат көзі, UPS кірісі, айнымалы жиілікті басқару құрылғысы (VFD) және GPU сервері токты салыстырмалы түрде тегіс синусоидалдық толқын емес, қысқа импульстер түрінде тартады. Осы импульстер негізгі жиіліктен және оның бүтін санды еселіктерінен — 3-ші, 5-ші, 7-ші және жоғары гармоникалардан тұрады. Гармоникалық құрам неғұрлым жоғары болса, токтың толқыны соғұрлым көп деформацияланады, ал деформация жалпы гармоникалық бұрмалау (THD) ретінде өлшенеді.

Үш еселі гармоникалар — 3-ші, 9-шы, 15-ші — дерекқорлар үшін ерекше мәселені құрайды. Жұлдызша қосылған жүйеде олар нейтралда өзара жойылмайды, бірақ қосылады. Көп жүктемелі 208Y/120 В панелінде нейтрал тогы фазалық токтан жоғары болып шығуы жиі кездеседі; дәл осы жағдай стандартты трансформаторлар мен нейтрал шиналарын қыздырады. Қабылданатын шектерге арналған негізгі дизайн сілтемесі — IEEE 519 , ол ортақ қосылу нүктесіндегі THD мақсаттарын белгілейді.

Неге стандартты трансформаторлар гармоникалық жүктемелерде қызады

Гармоникалар трансформаторларға екі жолмен зиян келтіреді. Біріншіден, орамдар мен құрылымдық бөліктердегі токтардың қозғалысының жоғалтуы жиіліктің квадратына шамамен пропорционал өседі — 300 Гц жиіліктегі 5-ші гармоника 60 Гц жиіліктегі осы токтың қозғалысының жоғалтуынан шамамен 25 есе көп болады. Екіншіден, гармоникалық токтар өзектің және ыдыстың қосымша қызуын туғызады. Нәтижесінде: стандартты трансформатор атаулы жүктеменің 100%-ында жұмыс істеген кезде оның қорғаныс құрылғылары іске қосылмаса да, ол өзінің қауіпсіз жылулық шегінен айтарлықтай асып кетуі мүмкін.

Осы жерде K-коэффициенті пайда болады. K — бұл трансформатордың температураның көтерілу шегінен аспай отырып, қанша гармоникалық токты шыдай алатынын сипаттайтын бағалау көрсеткіші. K-1 тек синусоидалды жұмыс режимін білдіреді; K-13 және K-20 дерек орталары мен өнеркәсіптік жетектер үшін кеңінен қолданылатын нұсқалар. Осы бағалаулардың жүктеменің төмендетілу әдісі ANSI C57.110 стандартында анықталған және ол жобалаушыға белгілі бір гармоникалық спектрде берілген жобалау қанша жүктемені тасымалдай алатынын дәл көрсетеді.

Сатып алушылардың көбісі қараған жері: K-дәрежелі құрылыс тек қана қалыңырақ сым емес. Бұл орамдардағы өздік токтардың шығынын төмендету, бейтарап орамды үлкейту немесе арнайы етіп орналастыру және жиі қызу деңгейін төмендету — әдетте 150°C көтерілу дәрежесі немесе одан да жоғары — дегенді білдіреді, сондықтан құрылғы жүктеме нашар болған кезде де салқын қалады.

K-коэффициенті мен Дельта-Жұлдыз салыстырмасы: Гармоникаларды басқарудың екі тәсілі

Фактор	K-рейтингті трансформатор	Дельта-Жұлдыз қосылуы
Үш еселі (3-ші/9-шы) гармоникалар	Оларды тасымалдауға реттелген	Бастапқы жағынан блокталған
Бейтарап өткізгіш	Гармоникалық токқа өлшемделген	Стандартты өлшемдеу
Қосымша құн	Орташа (5–15%)	Кішкентай
Ең тиімдісі	АҚ, UPS, АЖИ жүктемелері	Аралас жүктемелер, қоректендіру желісінің изоляциясы
UL тізіміне енгізілген	UL 1561 стандарты бойынша K бағасы	UL 1561 стандарты бойынша құрылған қондырғы

Екі тәсіл әртүрлі мәселелерді шешеді. Дельта-жұлдыз трансформаторы үш еселі гармоникаларды жоғарғы деңгейдегі көзге қайта оралудан тоқтатады; K бағалы қондырғы жүктемеде болатын гармоникаларға төзімді. Серьездық деңгейдегі дерекқор құрылысы үшін жобалаушылар көбінесе екеуін де қолданады — қызмет кірісінде дельта-жұлдыз және стойкалар қатарында K бағалы қондырғылар. Біреуі екіншісінің орнына қойылмайды.

Келесі құрылысыңыз үшін K бағалы трансформаторды қалай көрсетуге болады

K деңгейін жүктеме бойынша бағалаудан бастаңыз, керісінше емес. Жалпы офис және аралас коммерциялық жүктемелер K-4 деңгейінде жұмыс істейді; дерекқорлар, медициналық суреттер алу жабдықтары және көп UPS құрылғылары бар жүктемелер K-13 деңгейінде; айнымалы жиілікті қозғалтқыштар (VFD) көп болатын өнеркәсіптік жүктемелер немесе жоғары тығыздықты GPU қатарлары K-20 деңгейін қажет етуі мүмкін. Егер жүктеме профилі белгісіз болса, шешім қабылдағанға дейін салыстырмалы қолданыстағы объектіде ток спектрін өлшеңіз.

Содан кейін kVA мәнін қосымша қуатпен сәйкестендіріңіз. K-13 бағалы дерекқорлар үшін құрғақ типтегі трансформатор жұмыс істеу жағдайы әдетте жылулық шектеуін сақтау үшін гармоникалық жүктеменің құрамын ескере отырып, номинал мәннің 80–85%-ында көрсетіледі. Тастамаңыз, UL тіркелген трансформатор тақырыбын ұсынатын тақырып uL 1561 стандарты бойынша K-рейтингін растай алады және осы нақты конструкция үшін сынақ есебін көрсетуге қабілетті. Дереккөз парағында көрсетілген K-рейтингі сынақ залында дәлелденген K-рейтингімен бірдей емес.

K-рейтингілі құрылғыны жіберуге дейін біз нені сынағанымыз

Біздің зауытта K-рейтингілі құрылғы стандартты құрылғылардың тәртібімен — айналымдар қатынасы, жүксіз және жүктемелі жоғалту, диэлектрлік сынақ — бірге гармоникаларға арналған екі қосымша сынақтан өтеді. Температураның көтерілуі сынағы K-рейтингілі ток профилі бойынша жүргізіледі, ал нейтраль орамы номинал мәні бойынша емес, оның рейтингіленген гармоникалық тогы бойынша тексеріледі. Өлшенген мәндер құрылғымен бірге жіберілетін сынақ есебіне енгізіледі.

Бір мысал бізге ұзақ уақыт есімізде қалды: Оңтүстік-Шығыс Азиядағы бір колокация операторы 2,4 МВт қуатты жобалау үшін К-13 қондырғыларын тапсырды. Біз 112,5 кВА қондырғыларын, үлкейтілген нейтралды терминалдармен жеткіздік, гармоникалық профиль бойынша температураның көтерілуін сынақтан өткіздік және іске қосу инженері орамдардың температурасының есептеулермен бірнеше градус айырылмайтынын растады. Осы — бұл k-koefitsienttï transformer сатып алу сезімі болуы керек — жүктеме қосылған кезде ешқандай таңғалдырғыш жағдайлар болмауы керек.

Деректер орталығын немесе жоғары тығыздықтағы ИТ жобасын жоспарлайсыз ба? Жүктеме профиліңізді және гармоникалық бағалауыңызды бізге жіберіңіз, содан кейін біз К деңгейін растаймыз, кВА мөлшерін анықтаймыз және UL тізіміне енгізілген техникалық сауалнама береміз. Тегін техникалық сауалнама алыңыз біздің байланыс беті арқылы.