34,5 кВ же 13,8 кВ: дата-база кампусу үчүн орто кернеу трансформаторун тандоо

Ар биринде 60 МВт болгон төрт зал, сайттын жанынан өтүп жаткан сызыкка ылайык 13,8 кВ берген электр станциясы жана кыймылдатуу эсептөөсүн ишке ашырбай турганда башкарылуучу коммутациялык түзүлүш пакети. Алты айдан кийин комплект электр бөлмөсүнө сыйбай калды, фидерлердин саны эки эсе көбөйдү жана 480 В шинасындагы жетиштүү авариялык ток чоңдугу кайтарылбай турган жабдуулардын баасынан жогору турат. Булардын эч бири трансформатордун иштебеюсү эмес. Кампус ортоңку кернеу классын тандашып, меднин, коммутациялык түзүлүштүн жана пол талаасынын чыгымдарын эсептегенге чейин чечим кабыл алган.

А датасентердин трансформатору адатта бир линиядагы акыркы элемент катары каралат, бул 34,5 кВ ди 480Y/277 В га айландырат. Амалда биринчи кернеу классы – бул кабельдик распис, коммутациялык түзүлүштүн баалары, дуга жаныгышы боюнча изилдөөлөр жана 2024-жылдан баштап АКШдагы эффективдүүлүк нормаларынын көлөмүнө таасир этүүчү системалык чечим. Бул маселени концепциялык этапта туура чечүү инженердик иштерди бир аптага узартат. Ал эми туура чечүүгө көнбөй калса, коммутациялык түзүлүштү кайрадан бүтүрүү талап кылынат.

Төмөнкүлөр — бул биз клиенттер менен эки классын салыштыруу ыкмасы, цитатаны бергенден мурун биз талап кылган сандар жана бирдик 25 жыл ичинде иштей турган же 3-жылда гарантиялык талашка айланганын чечет турган үч техникалык көрсөткүч.

 

 

Неге дата-орталыгынын трансформаторунун техникалык талаптары кернеэ класынан башталат

Трансформатордун коэффициенти — бул биринчи регулятор, жана ал таза арифметика. Белгилүү МВА үчүн ток кернеэге карама-каршы пропорцияда төмөндөйт. 60 МВт зал 13,8 кВ токтунда 2510 А, ал эми 34,5 кВ токтунда 1004 А токтундуруп турат. Бул 2,5:1 коэффициент утилитанын туташуу чекитинен бирдиктин подстанциясына чейинки ар бир фидердин токтундургуч кабылдоочулугунда, ар бир фидер үчүн параллель иштеген кабельдердин санында жана алардын үстүндөгү кабельдик трассанын туурасында көрүнөт.

Катуу ток башка багытта жүрөт. Санаарчынын артында 500 МВА булганда, 13,8 кВ шинасындагы катуу ток чамасы 20,9 кА; 34,5 кВ де ошол эле булак 8,4 кА ток берет. Токтун төмөнкү деңгээли кампус үчүн орто кернеүлүү өчүрүүчү қондуруулуурдун төмөнкү өчүрүүчү сыйымдуулугун колдонууга мүмкүндүк берет, бул трансформатордун иштөө мөөнөтүнөн узун болгон өчүрүүчү қондуруулуурдун иштөө мөөнөтү бар рынокто маанилүү.

Бул башталган жыйындыда унутулуп калган бөлүгү. 34,5 кВ қондуруулуур 13,8 кВ қондуруулуурга караганда физикалык кичине эмес — аралыктар узун, негизги изоляциялык деңгээли 13,8 кВ класы үчүн 95 кВ болгондо, 34,5 кВ класы үчүн 200 кВ, ошондуктан кубиктар бийик жана терең. Жогорку класстын артыкчылыгы — мегаваттын бир бирдигине токтун төмөнкү деңгээли жана токтун төмөнкү деңгээли, бул кампус масштабында фидерлердин санын жана қондуруулуурдун сыйымдуулугун кичирейтет. Бул эки ар башка үнөм, бир гана үнөм кабелдик расписьде көрүнөт.

 

34,5 кВ жана 13,8 кВ бирден-бир

Төмөнкү салыштыруу 60 МВт зал жана 500 МВА баштапкы чыганакты колдонот. Экинчи киргизүүлөрдүн бири өзгөрсө, натыйжа да өзгөрөт, ошондуктан биз сизге цитата бергенден мурун электр тармагынын авариялык катын сурабыз. орточо күчтүк трансформатор кампус үчүн.

Залдын току, шинадагы авариялык деңгээли, изоляция деңгээли, фидерлердин саны жана коммутациялык жабдуулардын аянты бардыгы бирге өзгөрөт. Фидерлердин санын жарымга кыскантылган кампус адатта трансформатордун өзүндө эмес, кабелдер менен терминалдарда чыгымдарды кыскартат.

Параметр (60 МВт зал)	13,8 kV	34,5 кВ
Толук зал жүктөмүндөгү ток	~2 510 А	~1 004 А
Авариялык ток, 500 МВА чыганак	~20,9 кА	~8,4 кА
Стандартдык негизги изоляция деңгээли	95 кВ	200 кВ
Бир залга биринчи ток өткөрүүчүлөр	Көбүрөөк параллель өткөрүүчүлөр	Азыраак өткөрүүчүлөр
Кичириштеги өчүрүүчүлөрдүн аралыгы	Кыска, бир нече кубик	Узун, азыраак кубик

Эч бир тилкеде жеңишке жетпейт. Эгерде электр станциясы 13,8 кВ гана берсе, кампус ичинде 34,5 кВ га көтөрүп, ошол деңгээлде таратууга болот — бирок ар бир көтөрүү трансформаторду талап кылат, өтүштүн чоңдугунун жакында бир проценти жоголот, жана карау үчүн дагы бир актив кошулот. Бул алмашуу үчүн модельдөөгө турган баалуулук бар, ал эми жөнөкөй жоромолдоо жетишсиз.

 

480 В шинасында негизги болгон нерсе импеданстар

Пайыздык импеданс — бул жерде трансформатордун импедансы катыштык түрүндөн коргоо маселесине айланат. 5,75% импеданстык 2000 кВАлык агрегатты 480Y/277 В ичинде караңыз. Кабельдин импедансы жана мотордун салымы кошулбаганда, экинчи тараптагы терминалдарда кыска токтун чоңдугу 41,8 кА түзүлөт: 2 000 000 / (1,732 × 480 × 0,0575).

Импедансты 6,5 пайызга көтөрүп, сан 37 кАга чейин төмөндөйт. Алып баруучулар бул жерде коопсуздуктун жакшыртылганын окушат. Бул автоматтык түрдө ошондой эмес. Инциденттеги энергия ток менен айрылуу убактысына бирге таянат, ошондуктан жогорку токтун тез иштеген чекитинен төмөн турган ток дуга узакка созулуп, коркунучту көтөрөт. Ошондуктан дуга чачырандысы боюнча изилдөөнү типтүү мааниден гана эмес, нааданын өзүнө карата жүргүзүш керек; иштөө эрежелери NFPA 70E да, 2027-жылдагы азыркы басылышы.

Экинчи жарымы трансформатордун импедансы төзүмдүүлүк тууралуу. Гарантияланган импеданс адатта плюс же минус 7,5 пайызга чейин сакталат, ошондуктан 5,75 пайызга буйрууланган эки бирдик экстремалдуу учурда бири-бири менен 15 пайызга чейин айырылып кетиши мүмкүн. Аларды параллель туташтырып, алардын айырымдыгы аткаруу чегине жетпей турганда эле циркуляциялык токту жана барабар эмес жүктөлүүнү тудурат. Эгердэ проект параллель иштөөгө негизделген болсо, номинал маанини гана эмес, импеданстын терезесин белгилөө керек.

 

Эки-орамалдуу, үч-орамалдуу же биринчи-сайланган

Үч түрлүү иреттөө кампусунун көпчүлүк долбоорлорун камтыйт. Эки-орамалдуу бирдиктүү трансформатор станциясы — бул ар бир корпус үчүн бир трансформатор, ал эң жөнөкөй коргоого ээ жана алмаштырууга эң оңой. Үч-орамалдуу бирдиктүү трансформатор бир биринчи орамалды алат жана эки экинчи орамалды камсыз кылат; бул ортоңку кернеүдөгү коммутациялык жабдуу жана кабелдерди кыскартат, бирок корпусдорду электрдик түрдө бири-бири менен байланыштырат — бир экинчи орамалда авария болгондо эки корпус да өчүрүлөт, эгерде коргоо системасы андай учурга ылайыкташтырылбаган болсо. Биринчи-сайланган иреттөө икемдүүлүктү камсыз кылуу үчүн эки шаардык электр чыгаруу сызыгын бир трансформатор аркылуу сайланган переключатель аркылуу бириктирет: бул баштапкы башкаруу баштагычынын иштешүүсүн камсыз кылат, бирок трансформатордун иштешүүсүнө ар кандай иштешүү берилбейт.

Tier III же Tier IV топологиясы үчүн чечим көбүнчө алдын ала белгиленген. Резервдөө трансформатор деңгээлинде болушу керек, баштагычы гана эмес. Ар бири жакында жарым номиналда жүрүп жаткан эки 2000 кВА трансформатор бир 2000 кВА трансформатордун толук жүктөмдө иштегендеги температурасынан төмөн температурада иштейт, анткени жүктөмсүз чыгым трансформатордын өзүнүн өлчөмүнө, ал эми жүктөмдүү чыгым токтун квадратына пропорционалдык менен өзгөрөт. Кошумча чыгым трансформатордун экинчи өзэгиндэ, мыс материалдарында эмес.

Бюжет чектелген учурда, чынчыл компромисс – бул жабдык орнотулган эмес, ага каршы складда тез арада колдонууга даяр болгон резервдеги биримдик. 34,5 кВ жуу түрүндөгү трансформатор бүтүмдөгү өндүрүш кезегинде бир жыл турганы мүмкүн, ошондуктан складдагы резервдеги биримдик – бул электр техникалык эмес, анын орнуна иш жүргүзүүнүн чечими.

 

Гармоникалар, К-фактор жана нейтралдык өткөргүч

Сервердин энергия камсыз кылуу блоктары жакшырды, бирок алар сызыктуу болуп калган эмес. Азыркы заманбап импульстуу режимдеги камсыз кылуу блогу активдүү күч коэффициентин түзөтүү менен жогорку чоку көрсөткүчтүү жана жетинчи гармоникадан ашып кеткен так гармоникалык спектр менен токтун тартуусун жасайт. Триплэн гармоникалар – үчүнчү, тогузунчу, он бешинчи – нейтралдык өткөргүчтө башка токтардын толугу менен жок кылынышы ордуна кошулуп, нейтралдык өткөргүч фазалык өткөргүчтөн көбүрөөк токтун өтүшүн камсыз кылат.

А K-faktorlu transformator буга көрсөтүлгөн токтун айлануу жана чачыранган жоготууларын сымдарда тууралоого ыңгайлуу. K-13 офис жана маалымат жүктөмүнүн аралашын камтыйт; K-20 серверлердин тыгыз орнашкан залы үчүн жалпысынан тандалат. K баасы шиналардагы кернеу бузулушун кемитпейт. Бул системалык маселеде, IEEE 519 стандартында 69 кВ же андан төмөн системалар үчүн жалпы гармоникалык бузулуштун 5 проценттик пландоо деңгээли жалпы бириктирүү чекитинде белгиленген жана бир нече импульсту ректификаторлор, активдүү фильтрлор же ичке нейтралды колдонуу аркылуу чечилет.

Биздин дата-борбордун трансформатору үчүн стандартдык талаптарга ылайык минималдуу K-13 сымдалыш, 200 проценттук нейтрал жана жалпы K саны эмес, өлчөнгөн спектр боюнча гармоникалык жоготуулардын эсеби кирет. Бул эсептөө гана сизге 2000 кВАлык каркас бул жүктөмдө чыныгы 2000 кВАлык каркас экенин көрсөтөт.

 

 

DOE 2029 линиясы так 34,5 кВ деңгээлинде жайгашат

AQSHning energiya effektivduluguna karata talаптары көпчүлүк кампус командасы өзгөртүүлөрдү кийинки этапта гана түшүнөт. 10 CFR 431.192-де аныкталган тармак трансформатору 34,5 kV же андан төмөн кирүүчү кернеэге, 600 V же андан төмөн чыгыш кернеэге, 60 Hz жыштыкка жана суюктук менен изоляцияланган бирдиктер үчүн 10–2500 kVA же жуу түрүндөгү трансформатор талаптардын аныктамасы жана өтүшүнүн датасы AQSH Energiya министрлиги .

Төмөнкү эки натыйжа пайда болот. 34,5 kVдан 480Y/277 Vга чейинки бирдиктеги подстанция тармак трансформатору болуп саналат жана эффективдүүлүк таблицасына ылайык келүүсү зарыл, ал эми 34,5 kVдан 4,16 kVга чейинки бирдик күч трансформатору болуп саналат жана бул талаптардын тышында калат. Ошондой эле, 2024-жылы чыгарылган акыркы эрежеде өзгөртүлгөн стандарттар 2029-жылы 23-апрелден баштап чыгарылган бирдиктерге таасир этет; ошондуктан, 2029-жылы же 2030-жылы кампус ишке киргизилсе, талаа талаптарында муну көрсөтсө да, ал жаңы таблицага ылайык талаптарды белгилеп жатат.

Уйгулдуруу негизинен негизги болоттун ичинде сатылат. 2029-жылдагы жүктөмсүз чыгымдардын чектерине жетишип алуу адатта ичке талаа, жакшыртылган кристаллдык баагытталган же аморфтуу материал жана автономдуу бирдиктин массасынын орчуулушу менен байланышкан — бул жеткирүүнүн массасын, эгиздиктеги жүктөмдү жана астындагы конструкциялык болоттун өзгөрүшүн талап кылат. Бүгүнкү күндө 2029-жылдагы таблицага карата чыгымдардын пакети жок тендер — буйрук берилгенден кийин өзгөртүүлөрдүн күтүп турган тендер. Ар бир иштеп чыгаруучуну эки таблицанын баасын көрсөтүүнү сураныңыз, анда айырма сатып алуу буйругу берилгенге чейин көрүнүшү керек, андан кийин эмес.

 

Биз кандай нерселерди жасабыз жана аларды кантип текшеребиз

Ryan Electric компаниясы 2007-жылдан бери Цзянсу провинциясындагы Хайан шаарындагы 120 000 м² аянтта трансформаторлорду иштеп чыгарат, ал 180-ден ашык өндүрүш жана сыноо жабдууларын жана кургак типтеги жана суюктукка батырылган дизайндар боюнча 37 патентти камтыйт. Бирдиктер UL, CSA, IEEE, IEC жана DEKRA стандарттарына ылайык иштеп чыгарат, CNAS-тун аккредитацияланган сыноолору менен, 2023-жылдан бери компания Eaton менен биргелешкендеги иштеп чыгаруучу сергектеш.

34,5 кВ класста жуу түрүндөгү трансформатор , бул кернеэдеги маанилүү сыноолор талкуулоого жатпайт. 200 кВ негизги изоляция деңгээлиндеги импульс төзүмдүүлүгү орамдын изоляциясынын координациясын далилдейт. Куймалуу смоладагы жарымчалуу разряд 1,5 эсе номинал кернеэдээ чейин 10 пК же андан жакшы сакталат; 50 пК деңгээлинде жөнөкөй өтүп кеткен биримдик заводдук кабыл алуу сыноосун өтөт, бирок иштеп жүрүштө таанып алынат. Температуранын көтөрүлүшү белгиленип берилген амбиент температурасында изоляция классынын чегине ылайыктуулугун тастыктайт, ал эми коэффициент, импеданс жана аваз деңгээли грузовикте ташылып жаткан биримдиктин изилденген модельге туура келүүнү тастыктайт.

Эгер 34,5 кВ кампус өлчөмүнүн техникалык талаптары биздин колдонуу башкарганыбызга келсе, биринчи эки суроо — байланыш чекитинде жеткиликтүү электр тармагынын кыска токтун ток чоңдугу жана UPS жана сервер жүктөмүнүн өлчөнгөн гармоникалык спектри болот. Алардын эч бири типтүү кВА таблицасында көрсөтүлбөйт, бирок алардын ар кайсысы дизайнды өзгөртөт. Бул сүйлөшүү бир нече долбоорду бир гана ири бирдиктен кичине К-баа белгилүү бирдиктердин жуптарына өзгөрттү, ошондой эле долбоорлорго кереги жок К-20 орамы үчүн төлөөнү токтотту.

Эгер бул чейректе дата-борбордун трансформатору үчүн бир гана линияны токтотуп коюусуңуз келсе, залдын мегаваттарын, электр тармагынын кыска ток турганы жөнүндөгү катты жана жүктөм спектрин жөнөтүңүз. Биз сизге эки керне классынын жанынан салыштыруусун, орточо күчтүк трансформатор жана коммутациялык жабдуулардын натыйжаларын жана 2029-жылдын таблицасына каршы чыгыш пакетин кайтарып беребиз. Баштаңыз: жардам үчүн инженердик командабызга кайрылыңыз .

 

Автор тууралуу: Бул көрсөтмө Райан Электрик (Цзянсу Райан Трансформерлер) компаниясынын энергетика инженерлеринин тобу тарабынан жазылган, ал компания Цзянсу провинциясындагы Хайан шаарында жайгашкан трансформаторларды өндүрүүчү компания, кургак түрдөгү суюк-батырылган жана башкаруу подстанциясынын трансформаторларын дүйнө жүзүндөгү маалыматтарды иштетүү борборлоруна, коммуналдык жана өнөрөттүк долбоорлорго.