34,5 кВ немесе 13,8 кВ: Деректер орталығының кампусы үшін орта кернеулі трансформаторды таңдау

Әрқайсысы 60 МВт болатын төрт зал, осы аймақтың жанынан өтіп жатқан желіге сәйкес 13,8 кВ беретін электр желісі және ешкім авариялық есептеулерді жүргізбеген кезде тапсырыс берілген қосқыш құрылғыларының жинағы. Алты айдан кейін құрылғылардың орналасуы электр бөлмесіне сыймайды, қоректендіруші сызықтардың саны екі есе көбейеді, ал 480 В шинасындағы қолжетімді апаттық ток қайтарылмайтын құрылғылардың реттелген мәнінен асады. Бұлардың ешқайсысы трансформатордың істен шығуы емес. Кампус қуаттың орташа кернеу класын таңдаған кезде мыс, қосқыш құрылғылары мен еден аумағына қанша шығын келтіретінін есептеген жоқ.

Aдеректер орталығының трансформаторы әдетте жеке сызықтың соңғы элементі ретінде қарастырылады, яғни 34,5 кВ-ті 480Y/277 В-қа айналдыратын қатынас. Шын мәнінде біріншілік кернеу класы — бұл кабельдік кестелерге, қосқыш құрылғыларының реттелген мәндеріне, доғалық жарық шығу зерттеулеріне және 2024 жылдан бастап АҚШ-тың энергоэффективтілік нормаларының қолданылу аясына әсер ететін жүйелік шешім. Оны концепциялық кезеңде дұрыс таңдау инженерлік жұмысқа бір апта уақыт алады. Ал қате таңдау қосқыш құрылғыларын қайтадан тапсыруға алып келеді.

Келесіде біз екі класқа клиенттермен қалай салыстырамыз, баға бермес бұрын сұрайтын сандар және бірліктің жиырма бес жыл бойы жұмыс істеуін немесе үшінші жылы кепілдік бойынша талас туғызуын шешетін үш техникалық сипаттама нүктесі көрсетілген.

 

 

Неге деректер орталығының трансформаторының сипаттамасы кернеу класынан басталады

Трансформатордың коэффициенті — бұл бірінші реттік параметр, сонымен қатар таза арифметика. Берілген МВА үшін ток кернеуге кері пропорционал төмендейді. 60 МВт залы 13,8 кВ-та шамамен 2510 А, ал 34,5 кВ-та шамамен 1004 А тартады. Осы 2,5:1 қатынасы электр желісінің әрбір фидерінің ток көрсеткішінде, пайдаланылатын параллель фидерлер санында және олардың үстіндегі кабельдік лотоктың енінде көрінеді.

Ақаулық тогы кері бағытта өтеді. Санағыштың артында 500 МВА көзі болған кезде 13,8 кВ шинасындағы қатал ақаулық шамамен 20,9 кА болады; 34,5 кВ де осы көз шамамен 8,4 кА береді. Төмен ақаулық тогы кампус қондырғысының орта кернеулі қосқыштары үшін төмен өшіру сипаттамасын пайдалануына мүмкіндік береді, бұл қосқыштардың жеткізу мерзімі трансформаторлардың жеткізу мерзімінен ұзағырақ болатын нарықта маңызды.

Бұл бастапқы кездесуде ұмытылатын бөлім. 34,5 кВ қондырғысы 13,8 кВ қондырғысынан физикалық тұрғыдан кішірек емес — аралықтар ұзындау, ал негізгі изоляция деңгейі 13,8 кВ класы үшін 95 кВ болғанда, 34,5 кВ класы үшін 200 кВ құрайды, сондықтан шкафтар биіктеу және тереңдеу болады. Жоғары класс тек әр мегаватқа келетін токтың төмендеуі мен ақаулық деңгейінің төмендеуін ғана қамтамасыз етеді, бұл кампустың масштабында қоректендірушілер санын және құрылғылардың сипаттамасын азайтады. Бұл екі әртүрлі үнем, бірақ кабельдік кестеде тек біреуі көрінеді.

 

34,5 кВ және 13,8 кВ қатар-қатар

Төмендегі салыстыру 60 МВт зал мен 500 МВА қолжетімді көзін пайдаланады. Кез келген енгізу мәнін өзгерту қорытындыны өзгертеді, сондықтан біз трансформатордың бағасын бермес бұрын қолданыс қызметінің апат хатын сұраймыз. ортаңғы аралықты трансформатор кампус үшін.

Залдағы ток, шиналардағы апат деңгейі, оқшаулану деңгейі, қоректендірушілер саны және қосқыш құрылғысының аумағы бірге өзгереді. Қоректендірушілер санын екі есе азайтатын кампус әдетте трансформатордың өзінен гөрі кабель мен аяқтау элементтерінде үнемдейді.

Параметр (60 МВт зал)	13,8 кВ	34,5 кВ
Толық зал жүктемесіндегі ток	~2 510 А	~1 004 А
Апат тогы, 500 МВА көзі	~20,9 кА	~8,4 кА
Стандарттық негізгі изоляция деңгейі	95 кВ	200 кВ
Бір залға келетін біріншілік өткізгіштер	Көбірек параллель өткізгіштер	Аз өткізгіштер
Қосқыш құрылғыларының аралығы	Қысқа, бірақ көп шкафтар	Ұзын, бірақ аз шкафтар

Ешқайсысы баған өзінше жеңіс таба алмайды. Егер электр желісі тек 13,8 кВ берсе, кампус ішкі деңгейде 34,5 кВ-ға көтеріп, осы деңгейде таратуға болады — бірақ әрбір көтерілу трансформаторды қажет етеді, шамамен өткізілетін қуаттың 1 пайызы шығынға ұшырайды және қолданыстағы активтер санына тағы бір элемент қосылады. Бұл айырбас қалай болғанын болжамдамай, модельдеуге тұрарлық.

 

480 В шинасында не болатынын импеданстің мәні анықтайды

Пайыздық импеданстың маңызы — бұл трансформатордың импедансы тек қана қатынас ретінде емес, қорғау мәселесі ретінде де маңызды. Мысалы, 2000 кВА қуаты бар, 5,75 пайыздық импедансты, 480Y/277 В екіншілік кернеуі бар трансформаторды қарастырайық. Кабель импедансы мен қозғалтқыштардың қосқан үлесін ескермегенде, екіншілік шығыстардағы қысқа тұйықталу тогы шамамен 41,8 кА құрайды: 2 000 000 / (1,732 × 480 × 0,0575).

Кедергіні 6,5 пайызға көтергенде, ток мәні шамамен 37 кА-ге дейін түседі. Сатып алушылар бұл көрсеткішті кейде қауіпсіздік артысы ретінде қабылдайды. Бірақ бұл автоматты түрде солай емес. Инциденттік энергия ток пен ажырату уақытының қосындысына тәуелді, сондықтан жоғарғы құрылғының лездік қосылу порогының төменінде орналасқан төмен авариялық ток доғаның ұзақтығын ұзартып, қауіптілікті арттыруы мүмкін. Сондықтан доғалық жарық шығару зерттеуі типтік мәндерге емес, нақты құрылғыға қатысты жүргізілуі керек; жұмыс ережелері NFPA 70E , 2027 жылғы ағымдағы басылым.

Басқа жартысы — трансформатордың импедансы дәлдік. Кепілденген кедергі әдетте ±7,5 пайыз шегінде ұсталады, сондықтан 5,75 пайызға тапсырыс берілген екі құрылғы экстремалды жағдайларда бір-бірінен шамамен 15 пайызға дейін айырылуы мүмкін. Осы екі құрылғыны параллель қосқанда, олардың сәйкессіздігі аталған қуатқа жеткенге дейін өте ерте кезде айналымдық ток пен теңсіз жүктеме туғызады. Егер жобалау параллель жұмыс істеуге негізделсе, номинал мәнін ғана емес, кедергінің шекті диапазонын көрсету керек.

 

Екі орамды, үш орамды немесе біріншілік таңдаулы

Үш орналастыру негізгі кампус жобасын қамтиды. Екі орамды бірлік трансформаторлық станция — бұл әрбір ғимаратқа бір трансформатор, оны қорғау ең қарапайым және ауыстыру ең оңай. Үш орамды бірлік трансформатор бір бастапқы орамды қабылдап, екі екіншілік шинаға береді; бұл орта кернеулі қосқыш аппараттар мен кабельді азайтады, бірақ ғимараттарды электрлік тұрғыдан байланыстырады — егер бір екіншілікте апат болса, екіншісі де тоқтайды, егер қорғау схемасы оған сәйкес жасалмаған болса. Бастапқы таңдаулы орналастыру екі қуат көзін таңдаушы арқылы бір трансформаторға әкеледі: қуат көзінің резервтілігі бар, бірақ трансформатордың резервтілігі мүлдем жоқ.

Tier III немесе Tier IV топологиясы үшін шешім әдетте сізге беріледі. Резервтілік тек қуат көзінде емес, трансформаторда да болуы керек. Әрқайсысы 2000 кВА-лық екі бірлік, әрқайсысы жартылық жүктемеде жұмыс істейді, бір 2000 кВА-лық бірліктің толық жүктемеде жұмыс істеуіне қарағанда суықтауы жақсы, себебі бос жүрістегі шығын өзектің өлшеміне пропорционал, ал жүктемелі шығын токтың квадратына пропорционал. Қосымша құны екінші өзекте, мыста емес.

Бюджет шектеулі болғанда, ашық компромисс — бұл орнатылмаған, әкеле жатқан қосымша құрылғы емес, сақтау қоймасындағы қосымша құрылғы. 34,5 кВ-тық құрылғы бір жыл бойы өндіріс кезегінде тұра алатын нарықта қоймадағы қосымша құрылғы — бұл электрлік емес, уақыттастыру шешімі. құрғақ типті трансформатор қосымша құрылғы қоймада тұрғанда, ол өндіріс кезегінде бір жыл тұра алады, сондықтан қоймадағы қосымша құрылғы — бұл электрлік емес, уақыттастыру шешімі.

 

Гармоникалар, K-коэффициенті және нейтрал өткізгіш

Серверлік қоректендіру көздері жақсарды, бірақ олар сызықтық болмады. Әрекеттегі қуат коэффициентін түзетумен жабдықталған заманауи импульсті қоректендіру көзі жоғары төбе коэффициенті бар токты және жетінші гармоникадан аса жететін тақ гармоникалық спектрді тартады. Триплет гармоникалар — үшінші, тоғызыншы, он бесінші — нейтралда қосылады, бірақ басып тасталмайды, сондықтан нейтрал фазалық өткізгішке қарағанда көбірек ток өткізуі мүмкін.

AK-koefitsienttï transformer бұл көрсеткіш орамдардағы осы спектрдің туғызатын қосымша айналмалы және шашыраған жоғалтуларға төтеп беруге арналған. K-13 көрсеткіші аралас офис және деректер жүктемесін қамтиды; K-20 әдетте тығыз сервер қоректендірулерімен толтырылған зал үшін таңдалады. K көрсеткіші шина бойынша кернеу бұрмалануын азайтпайды. Бұл — жүйелік мәселе, оны шешу үшін IEEE 519 стандартында 69 кВ-ға дейінгі жүйелер үшін ортақ қосылу нүктесіндегі жалпы гармоникалық бұрмаланудың 5 пайыздық жобалау деңгейі белгіленген; шешім ретінде көп импульсті түзеткіштер, белсенді сүзгілер немесе үлкен нейтраль қолданылады.

Біздің дерекқор трансформаторы үшін әдетті техникалық талаптар: минимум K-13 орам, 200 пайыздық нейтраль және жалпы K санына емес, өлшенген спектрге негізделген гармоникалық жоғалтуларды есептеу. Осы есептеу сізге 2000 кВА өлшемді трансформатордың осы жүктемеде шынымен 2000 кВА болатынын көрсетеді.

 

 

DOE 2029 желісі дәл 34,5 кВ-та орналасқан

AQSh-tiń tiımdılıq taǵayyndawları kópshilik campus jumıs ushınshy tóbişta ańlatadı. 10 CFR 431.192-de anıqlanǵan tarmaq trafoŕmatorı – bұl kirişi 34,5 kV nemese odan támen, shıǵısı 600 V nemese odan támen, 60 Gc deyinǵi tezliktegi, sıyımlılıǵı sıwıq-ótıratın birlikler úshin 10–2500 kVA, al ótıratın birlikler úshin 15–2500 kVA bolatın trafoŕmator. құрғақ типті трансформатор anıqlama menen taǵayyndaw merziıleri AQSh Energetika departamenti .

Eki nátiyje payda boladı. 34,5 kV-dan 480Y/277 V-ǵa dейińgi birlikli podstansiya – tarmaq trafoŕmatorı bolıp tabıladı da, tiımdılıq kesteşi boyınsha talaplarǵa saı kelmeli. Al 34,5 kV-dan 4,16 kV-ǵa dейińgi birlik – kúsh trafoŕmatorı bolıp tabıladı da, olarǵa bu talaplar qollanılmaydı. 2024-jılıǵı aqırǵı qáráralıqta qabıl etilgen ózgertilgen standarttar 2029-jılı 23-aprelde nemese odan keyin ishlep shıǵarılatın birlikler úshin qollanıladı. Sondyqtan, 2029-jılı ya da 2030-jılı campusqa elektr toǵı beriletin bolса, jáne tenderde osı haqqında aıtylmasa da, jáne jańa keste boyınsha birlikterdi tańdap aluǵa baslaydı.

Сәйкестік негізінен негізгі болаттан сатып алынады. Жүктемесіз жұмыс істеу кезіндегі шығындардың 2029 жылғы шектеріне сай келу әдетте үлкенірек негіз, жақсырақ бағытталған дән немесе аморфты материал және ауырлау құрылғы дегенді білдіреді — бұл жеткізу салмағын, еденге түсетін жүктемені және оның астындағы құрылыс болатын өзгертеді. 2029 жылғы кестеге сәйкес жүктемесіз жұмыс істеу кезіндегі шығындар пакетінсіз қазір құрастырылған тапсырыс — бұл өзгеріс тапсырысы, оның мерзімі тек күтуде. Әрбір тапсырыс берушіден екі кестеге де баға беруді сұраңыз, сонда айырма сатып алу тапсырысын бергенге дейін, соңынан емес, көрінетін болады.

 

Біз нені жасаймыз және оны қалай растаймыз

Ryan Electric компаниясы 2007 жылдан бастап Цзянсу провинциясындағы Хайан қаласындағы 120 000 м² аумақтағы зауытта трансформаторлар шығарады; онда құрғақ және сұйықпен суланған конструкциялар бойынша 180-нан астам өндіріс пен сынау жабдықтары және 37 патент бар. Құрылғылар UL, CSA, IEEE, IEC және DEKRA стандарттары бойынша жасалады, ал сынаулар CNAS аккредитациясымен жүргізіледі; 2023 жылдан бастап компания Eaton серіктесі ретінде қызмет етеді.

34,5 кВ класы үшін құрғақ типті трансформатор , бұл кернеуде маңызды сынақтар шартты емес. 200 кВ негізгі изоляция деңгейіндегі импульстық төзімділік орамдардың изоляциясының үйлесімділігін растайды. Құйма смоладағы жартылай разряд 1,5 есе номинал кернеуде 10 пК немесе одан жақсы болуы керек; 50 пК-те еркін өтетін құрылғы әлі де зауыттық қабылдау сынағын өтеді, бірақ одан кейін эксплуатация кезінде із қалдырады. Температураның көтерілуі белгіленген ауа температурасында изоляция класының шегін растайды, ал трансформация қатынасы, токқа қарсылық және дыбыс деңгейі автокөлікте орналасқан құрылғының зерттелген модельмен сәйкес келетінін растайды.

34,5 kV-тық кампус сипаттамасы өзіміздің қолданыс кабинетімізге түскен кезде, бірінші екі сұрақ — байланыс нүктесіндегі электр желісінің қолжетімді апаттық тогы мен UPS және сервер жүктемесінің өлшенген гармоникалық спектрі болады. Осы екеуі де типтік кВА кестесінде көрсетілмейді, бірақ екеуі де жобалауды өзгертеді. Осы сұхбат бірнеше жобаны жалғыз үлкен құрылғыдан екі кішірек K-рейтингті құрылғыға ауыстырды, сонымен қатар керек емес K-20 орамы үшін төлем жасауды тоқтатты.

Егер сіз осы ширекте деректер орталығы трансформаторы үшін жалғыз сызықты тоқтатсаңыз, залдың мегаваттарын, электр желісінің апаттық хатын және жүктеме спектрін жіберіңіз. Біз екі кернеу класының қатар-қатар орналасқан салыстыруын, ортаңғы аралықты трансформатор және қосқыш қондырғыларының салдарын және 2029 жылғы кестеге қарағандағы шығындар пакетін қайтарып береміз. Бастау үшін: біздің инженерлік тобымызбен байланысыңыз .

 

Автор туралы: Бұл нұсқаулық «Ryan Electric» (Цзянсу Райан Трансформерлері) компаниясының қуат инженерлік тобы құрастырған, ол Цзянсу провинциясының Хайан қаласында орналасқан, құрғақ типті сұйықта батырылған және бірлік подстанциялық трансформаторларды жеткізетін трансформатор өндірушісі әлем бойынша дерекқорларға, коммуналдық және өнеркәсіптік жобаларға.