Perché i data center preferiscono i trasformatori a secco?

Punti di selezione e stima della capacità

I data center scelgono i trasformatori a secco non perché i tipi a secco siano più economici, ma perché i trasformatori immersi in olio semplicemente non possono essere installati nella maggior parte dei data center e non supererebbero mai l'ispezione antincendio. I trasformatori a secco non contengono liquido isolante infiammabile e non comportano rischi di perdite, quindi possono essere posizionati direttamente in una sala di distribuzione sul pavimento o anche accanto alla sala macchine. La vera difficoltà non è il “tipo a secco o a olio”, ma come calcolare la capacità, quanto margine di aumento della temperatura consentire, come gestire le armoniche e come il trasformatore e il quadro dovrebbero funzionare insieme.

Tre vincoli rigidi, tutti condizioni ingegneristiche piuttosto che preferenze

1. Prevenzione incendi e ispezione antincendio

Il tipo a bagno d'olio contiene al suo interno un liquido isolante infiammabile; un guasto può causare espulsione di olio e incendio e solitamente richiede una sala trasformatrice dedicata, pareti tagliafuoco, un pozzo di stoccaggio dell'olio o strutture di drenaggio dell'olio e deve soddisfare le distanze di separazione antincendio. I trasformatori a secco utilizzano un isolamento solido - fusione di resina epossidica o impregnazione sotto pressione (VPI) - non contengono liquidi infiammabili, hanno un carico di incendio significativamente inferiore e possono essere installati vicino al centro di carico.

2. Posizione di installazione e trasporto

I carichi principali di un data center si trovano al piano superiore, all'interno della sala macchine. Le unità immerse nell'olio sono vincolate dal peso dell'olio, dalle strutture di stoccaggio dell'olio e dalle condizioni di sollevamento, il che le rende molto difficili da sistemare all'interno di un piano; le unità di tipo a secco sono più leggere e possono essere spostate in un edificio in sezioni, in modo da poter essere posizionate direttamente nella sala di distribuzione.

3. Costo di gestione e manutenzione

Le unità immerse in olio richiedono l'analisi regolare dei gas disciolti e l'ispezione del livello dell'olio e delle perdite; le unità di tipo a secco sono essenzialmente esenti da manutenzione legata all'olio e richiedono solo attenzione al controllo della temperatura, ai ventilatori e alla pulizia.

Tre principali punti di applicazione dei trasformatori a secco nei data center

I trasformatori a secco vengono applicati principalmente in tre scenari nei data center:

• Step-down principale lato ingresso media tensione:Trasporta l'intero carico del sito, con la capacità maggiore, solitamente configurata come 2N o N+1.
• UPS front-end e distribuzione al piano:Piccola capacità per unità ma grande quantità, che richiede un funzionamento stabile e un'installazione compatta.
• Skid prefabbricati e data center modulari:Le dimensioni esterne determinano direttamente le dimensioni dell'armadio, pertanto la scelta del trasformatore deve essere sincronizzata con la struttura complessiva.

Divisione dei ruoli tra trasformatori a secco e in olio

Punti chiave di selezione per trasformatori a secco per data center

La scelta del trasformatore per un data center non può basarsi solo sulla capacità; deve essere valutato in modo esaustivo rispetto al livello di carico, all'architettura di ridondanza, all'ambiente operativo e agli standard di certificazione.

Ridondanza del carico e architettura N+1/2N

L'architettura di alimentazione tradizionale per i data center è a ridondanza N+1 o 2N. Non è possibile dimensionare direttamente un trasformatore rispetto al carico completo del server; la ridondanza deve essere sempre riservata. Ad esempio: se il carico IT totale richiede 2.000 kVA e viene adottata un'architettura N+1, verrebbero configurati tre trasformatori da 1.000 kVA, in modo che, se uno si guasta, i rimanenti due possano sostenere l'intero carico e continuare a funzionare senza interruzioni.

Tipo di isolamento: i trasformatori a secco con fusione epossidica sono la prima scelta

Quasi tutti i data center utilizzano trasformatori a secco con fusione epossidica. Gli avvolgimenti sono sigillati in resina epossidica, che li rende resistenti all'umidità, alla contaminazione e agli urti da cortocircuito. Rispetto ai trasformatori a secco di tipo aperto, sono più resistenti alle interferenze ambientali e si adattano bene agli scenari skid prefabbricati.

Parametri di aumento di temperatura e tensione di impedenza

• Classe di aumento della temperatura:Sono comunemente usate la classe F (155 ℃) e la classe H (180 ℃); i data center preferiscono la classe H per la sua maggiore capacità di sovraccarico.
• Voltaggio di impedenza:Normalmente 4%–6%; il valore dell'impedenza influisce sulla corrente di cortocircuito e deve essere abbinato ai dispositivi di protezione a monte del quadro, in modo che l'impatto del cortocircuito non danneggi i carichi IT sensibili.

Metodo di raffreddamento: AF/AN

Un raffreddamento ad aria naturale è adatto ai carichi normali; Il raffreddamento ad aria forzata AF può aumentare la capacità per un breve periodo (in genere del 30%–50%) per gestire il sovraccarico a breve termine causato dall'espansione dei computer, una capacità molto apprezzata dai data center.

Certificazione e Conformità

Per i progetti all'estero è necessario confermare gli standard IEC e fornire la certificazione CE; alcune regioni richiedono rapporti di prova aggiuntivi. È necessario prestare attenzione anche al grado di protezione IP20/IP30: IP30 è consigliato per involucri con molta polvere.

Capacità di resistenza armonica

I server e i sistemi UPS sono carichi non lineari e generano notevoli armoniche. Nella scelta occorre prestare attenzione alla capacità di tenuta alle armoniche del trasformatore; È possibile scegliere progetti declassati o prodotti con avvolgimenti schermati per ridurre il riscaldamento armonico e prevenire un aumento anomalo della temperatura e l'invecchiamento del trasformatore.

Metodo di stima della capacità per trasformatori a secco di data center

La stima della capacità costituisce la base per le quotazioni preliminari del progetto e la progettazione dello schema; quando si ha a che fare con clienti EPC nel commercio estero, questa logica può essere utilizzata per calcoli rapidi.

Formula di base:
Capacità nominale del trasformatore (kVA) = Potenza attiva totale calcolata (kW) ÷ Fattore di potenza ÷ Fattore di coincidenza

Passaggi di stima

1. Sommare il consumo energetico totale delle apparecchiature IT + i carichi ausiliari della stanza (aria condizionata, illuminazione, protezione antincendio, ecc.) per ottenere la potenza attiva totale.
2. Il fattore di potenza del carico per i data center è generalmente considerato pari a 0,9.
3. Fattore di coincidenza: i server non funzionano tutti a pieno carico contemporaneamente, generalmente considerato 0,8–0,9.
4. Ridondanza di riserva: riserva ulteriore capacità ridondante secondo l'architettura N+1/2N.
5. Considerazioni sul declassamento: in scenari ad alta temperatura e alta quota, i trasformatori a secco devono essere declassati, quindi lasciare un margine nella stima della capacità.

Nota:La stima della capacità è solo un riferimento preliminare per lo schema; il modello finale deve essere confermato dall'istituto di progettazione tenendo conto della corrente di cortocircuito, delle armoniche e delle normative elettriche locali.

Conclusione

I data center preferiscono i trasformatori di tipo a secco perché la scelta verte fondamentalmente innanzitutto sulla sicurezza, su O&M semplificati e sull'idoneità all'integrazione di skid prefabbricati. Sullo sfondo dell’esplosione dei progetti informatici basati sull’intelligenza artificiale, gli appalti EPC all’estero non si concentrano più solo sul prezzo: la progettazione ridondante, la capacità di resistenza alle armoniche, l’adattabilità ambientale e la certificazione IEC/CE contano di più. La stima della capacità deve combinare il carico IT, il fattore di coincidenza e l'architettura di ridondanza; per i progetti di data center in Medio Oriente e Sud-Est asiatico, è necessario tenere conto anche del declassamento causato da ambienti ad alta temperatura e ad alta polvere.

Informazioni su Zhejiang Deyan Electric Co., Ltd.

Zhejiang Deyan Electric Co., Ltd.ha sede a Yueqing, Zhejiang, la “capitale degli elettrodomestici cinesi”, e i suoi prodotti comprendono quadri ad alta tensione, unità principali ad anello, quadri isolati in gas, sottostazioni box-type e armadi di connessione alla rete fotovoltaica. Se il progetto del tuo data center necessita di supporto per la selezione e calcolo della capacità per trasformatori a secco insieme a quadri, unità principali ad anello e sottostazioni a scatola, inviaci il tuo schema unifilare e la lista di carico IT e forniremo consigli per la selezione e una valutazione della consegna.