Почему центры обработки данных отдают предпочтение трансформаторам сухого типа?

Точки выбора и оценка мощности

Центры обработки данных выбирают трансформаторы сухого типа не потому, что сухие типы дешевле, а потому, что масляные трансформаторы просто невозможно установить в большинстве центров обработки данных — и они никогда не пройдут пожарную проверку. Трансформаторы сухого типа не содержат легковоспламеняющихся изоляционных жидкостей и не несут риска утечки, поэтому их можно размещать непосредственно в напольном распределительном помещении или даже рядом с аппаратной. Настоящая трудность заключается не в том, «сухой тип или масляный тип», а в том, как рассчитать мощность, какой запас по повышению температуры обеспечить, как бороться с гармониками и как трансформатор и распределительное устройство должны работать вместе.

Три жестких ограничения, все из которых являются техническими условиями, а не предпочтениями

1. Противопожарная профилактика и пожарный надзор

Тип с масляной погружением содержит внутри легковоспламеняющуюся изолирующую жидкость; неисправность может привести к выбросу масла и возгоранию, и для этого обычно требуется выделенное трансформаторное помещение, противопожарные стены, яма для хранения масла или средства для слива масла, а также должны соблюдаться противопожарные расстояния. Трансформаторы сухого типа используют твердую изоляцию — литье из эпоксидной смолы или вакуумную пропитку под давлением (ВПИ) — не содержат горючих жидкостей, имеют значительно меньшую пожарную нагрузку и могут устанавливаться вблизи центра нагрузки.

2. Положение установки и транспортировка.

Основные нагрузки центра обработки данных находятся наверху, внутри аппаратной. Масляные агрегаты ограничены весом масла, условиями хранения масла и условиями подъема, что затрудняет их размещение на полу; Агрегаты сухого типа легче и могут перемещаться в здание секциями, поэтому их можно разместить непосредственно в распределительном помещении.

3. Стоимость эксплуатации и технического обслуживания

Маслонаполненные агрегаты требуют регулярного анализа растворенного газа и проверки уровня масла и утечек; Агрегаты сухого типа практически не требуют обслуживания, связанного с маслом, и требуют только контроля температуры, вентиляторов и чистоты.

Три основные точки применения сухих трансформаторов в центрах обработки данных

Трансформаторы сухого типа в основном применяются в центрах обработки данных в трех сценариях:

• Основное понижение входной стороны среднего напряжения:Выдерживает всю нагрузку сайта с наибольшей пропускной способностью, обычно конфигурируется как 2N или N+1.
• Передняя часть ИБП и поэтажное распределение:Небольшая производительность на единицу, но большое количество, требующее стабильной работы и компактной установки.
• Сборные блоки и модульные центры обработки данных:Внешние размеры напрямую определяют размер корпуса, поэтому выбор трансформатора должен быть синхронизирован с общей конструкцией.

Разделение ролей между сухими и масляными трансформаторами

Ключевые моменты выбора сухих трансформаторов для центров обработки данных

Выбор трансформатора для центра обработки данных не может основываться только на мощности; его необходимо оценивать всесторонне с учетом уровня нагрузки, архитектуры резервирования, операционной среды и стандартов сертификации.

Резервирование нагрузки и архитектура N+1/2N

Основная архитектура электропитания для центров обработки данных представляет собой резервирование N+1 или 2N. Трансформатор не может быть рассчитан непосредственно на полную нагрузку сервера; резервирование всегда должно быть зарезервировано. Например: если общая ИТ-нагрузка требует 2000 кВА и принята архитектура N+1, будут настроены три трансформатора по 1000 кВА, чтобы в случае выхода из строя одного из них оставшиеся два могли нести всю нагрузку и обеспечивать бесперебойную работу вычислений.

Тип изоляции: Трансформаторы сухого типа, отлитые из эпоксидной смолы, являются первым выбором.

Почти во всех дата-центрах используются трансформаторы сухого типа, отлитые из эпоксидной смолы. Обмотки герметизированы эпоксидной смолой, что делает их влагонепроницаемыми, защищенными от загрязнений и устойчивыми к воздействию короткого замыкания. По сравнению с сухими трансформаторами открытого типа они более устойчивы к воздействию окружающей среды и хорошо подходят для сценариев сборных салазок.

Параметры повышения температуры и напряжения импеданса

• Класс повышения температуры:Обычно используются класс F (155 ℃) и класс H (180 ℃); центры обработки данных предпочитают класс H из-за его более высокой перегрузочной способности.
• Импедансное напряжение:Обычно 4–6%; Значение импеданса влияет на ток короткого замыкания и должно быть согласовано с защитными устройствами вышестоящего распределительного устройства, чтобы воздействие короткого замыкания не повредило чувствительные ИТ-нагрузки.

Метод охлаждения: AF/AN

Естественное воздушное охлаждение подходит для нормальных нагрузок; Принудительное воздушное охлаждение AF может повысить производительность на короткий период (обычно на 30–50%), чтобы справиться с краткосрочной перегрузкой, вызванной расширением вычислительной мощности — возможность, которую центры обработки данных высоко ценят.

Сертификация и соответствие

Для зарубежных проектов необходимо подтвердить стандарты IEC и предоставить сертификацию CE; в некоторых регионах требуются дополнительные протоколы испытаний. Также следует обратить внимание на степень защиты IP20/IP30 — IP30 рекомендуется для корпусов с сильной запыленностью.

Гармоническая устойчивость

Серверы и системы ИБП являются нелинейными нагрузками и генерируют значительные гармоники. При выборе следует обратить внимание на способность трансформатора выдерживать гармоники; Для снижения гармонического нагрева и предотвращения аномального повышения температуры и старения трансформатора можно выбрать конструкции с пониженными номиналами или изделия с экранирующими обмотками.

Метод оценки мощности сухих трансформаторов центров обработки данных

Оценка мощности является основой для предварительных проектных предложений и разработки схемы; при работе с EPC-заказчиками во внешней торговле эту логику можно использовать для быстрых расчетов.

Основная формула:
Номинальная мощность трансформатора (кВА) = Общая расчетная активная мощность (кВт) ÷ Коэффициент мощности ÷ Коэффициент совпадения

Этапы оценки

1. Сложите общую потребляемую мощность ИТ-оборудования + вспомогательные нагрузки помещения (кондиционирование, освещение, противопожарная защита и т. д.), чтобы получить общую активную мощность.
2. Коэффициент мощности нагрузки для центров обработки данных обычно принимается равным 0,9.
3. Коэффициент совпадения: не все серверы одновременно работают с полной нагрузкой, обычно принимается равным 0,8–0,9.
4. Резервное резервирование: резервируйте дополнительную резервную мощность в соответствии с архитектурой N+1/2N.
5. Соображения по снижению номинальных характеристик: в условиях высоких температур и высокогорья необходимо снижать номинальные характеристики сухих трансформаторов, поэтому оставляйте запас при оценке мощности.

Примечание:Оценка мощности является лишь предварительной справочной информацией для схемы; окончательная модель должна быть утверждена проектным институтом с учетом тока короткого замыкания, гармоник и местных электротехнических норм.

Заключение

Центры обработки данных отдают предпочтение трансформаторам сухого типа, поскольку их выбор в первую очередь зависит от безопасности, упрощения эксплуатации и обслуживания и пригодности для интеграции в сборные блоки. На фоне бурного роста проектов в области вычислений на базе искусственного интеллекта зарубежные закупки EPC больше не ориентированы только на цену — большее значение имеют конструкция резервирования, устойчивость к гармоникам, адаптация к окружающей среде и сертификация IEC/CE. Оценка мощности должна сочетать ИТ-нагрузку, коэффициент совпадения и архитектуру резервирования; Для проектов центров обработки данных на Ближнем Востоке и в Юго-Восточной Азии необходимо также учитывать снижение характеристик, вызванное высокой температурой и высоким содержанием пыли.

О компании Zhejiang Deyan Electric Co., Ltd.

Чжэцзян Дэян Электрик Ко., Лтд.расположена в Юэцине, провинция Чжэцзян, «столице электротехники Китая», и ее продукция включает в себя высоковольтные распределительные устройства, кольцевые распределительные устройства, распределительные устройства с элегазовой изоляцией, коробчатые подстанции и шкафы для подключения фотоэлектрических сетей. Если вашему проекту ЦОД требуется комплексная поддержка по выбору и расчету мощности сухих трансформаторов вместе с распределительными устройствами, блоками кольцевой сети и коробчатыми подстанциями, пришлите нам свою однолинейную схему и список ИТ-нагрузок, и мы предоставим рекомендации по выбору и оценку доставки.