Центры обработки данных для ИИ и выбор трансформаторов: почему важны конструкции на опорной плите и сухие трансформаторы

Искусственный интеллект меняет масштаб и сроки спроса на электроэнергию для центров обработки данных. Министерство энергетики США сообщило, что в 2023 году центры обработки данных потребляли около 4,4% электроэнергии США, а к 2028 году на них может приходиться примерно от 6,7% до 12%. Для застройщиков, энергокомпаний и подрядчиков EPC этот рост делает комплект трансформаторов критически важным решением на раннем этапе, а не поздней закупочной позицией.

Электросистема центра обработки данных может включать трансформаторы электроснабжения, распределительные устройства среднего напряжения, генераторы, оборудование переключения, распределительные трансформаторы, низковольтные распределительные щиты и блоки распределения питания. Правильное решение по трансформаторам зависит от места оборудования в этой архитектуре, требуемого преобразования напряжения, стратегии резервирования, доступного тока короткого замыкания, условий площадки и применимых стандартов.

Почему нагрузки ИИ меняют планирование трансформаторов

Вычислительные кластеры для ИИ могут концентрировать большие электрические нагрузки на ограниченной площади. Графики проектов также ускоряются, тогда как сроки поставки трансформаторов и распределительных устройств остаются важным ограничением при планировании. Поэтому одной мощности недостаточно. Инженерам следует согласовать импеданс, регулирование напряжения, бросок тока намагничивания, защиту, охлаждение, прокладку кабелей и перспективное расширение, прежде чем утверждать окончательную конструкцию трансформатора.

Исследование Министерства энергетики США также указывает на центры обработки данных как на движущую силу роста спроса на распределительные трансформаторы. Это подтверждает необходимость начинать выбор оборудования раньше, подтверждать требования энергоснабжающей компании и резервировать производственные мощности до того, как будут зафиксированы строительные и электрические планировки.

Где применяются трансформаторы, устанавливаемые на площадке

Атрансформатор, устанавливаемый на площадке обычно используется для наружного распределения среднего напряжения, где подземные кабели первичной сети питают здание или кампус. Его закрытая, защищённая от вскрытия конструкция объединяет трансформатор и доступные кабельные отсеки в наземном корпусе.

Для кампусов центров обработки данных устанавливаемые на бетонной площадке блоки могут поддерживать модульные строительные блоки, поэтапное расширение и распределённые электротехнические помещения. В проекте могут использоваться радиальные или петлевые схемы питания в зависимости от системы электроснабжения и требований непрерывности. Окончательная конфигурация должна быть согласована с энергоснабжающей организацией, распределительным устройством среднего напряжения, бетонной площадкой, кабельными вводами и нижестоящим оборудованием 480 В.

Ключевые вопросы по трансформаторам, устанавливаемым на бетонной площадке

• Каковы напряжения на первичной и вторичной сторонах и схемы соединения обмоток?
• Какая номинальная мощность в кВ·А требуется для текущей нагрузки и планируемого расширения?
• Какое полное сопротивление необходимо для координации токов короткого замыкания и защит?
• Требуется радиальное или петлевое питание?
• Какие изоляционная жидкость, отделка корпуса и экологические опции применимы?
• Какие предохранители, выключатели, разрядники, измерительные приборы и принадлежности для мониторинга требуются?
• Какие ограничения по размерам применяются к бетонной площадке, кабельному проёму и расстояниям на объекте?

Где применяются сухие трансформаторы

Асухой трансформатор часто выбирается для закрытых электротехнических помещений, залов обработки данных и других мест, где на выбор оборудования влияют требования к локализации утечек жидкостей, пожарной безопасности и близость к нагрузкам. Конструкции с ВПИ и литой смолой отвечают различным экологическим и эксплуатационным требованиям, поэтому в спецификации следует указывать условия монтажа, а не рассматривать все сухие трансформаторы как взаимозаменяемые.

Сухое оборудование для применения в центрах обработки данных должно быть согласовано с вентиляцией, температурой окружающей среды, гармонической нагрузкой, требованиями к оболочке, ограничениями по шуму, а также с вышестоящими и нижестоящими защитными устройствами. Инженерам также следует подтвердить требуемый КПД, систему изоляции, материал обмоток, отпайки, превышение температуры и документацию по испытаниям.

На опоре или сухого типа: это обычно системное решение

Многие проекты центров обработки данных используют оба типа. Наружные трансформаторы на бетонном основании могут получать среднее напряжение от энергосистемы и распределять его по зданиям, тогда как внутренние сухие трансформаторы обслуживают локальные нагрузки или выполняют конкретные преобразования напряжения. Наиболее надёжный подход — оценивать однолинейную схему как единую систему.

Сравнение должно включать местоположение, противопожарные и экологические ограничения, доступ для технического обслуживания, оценку потерь, резервирование, стратегию замены и общую стоимость установки. Выбор оборудования по отдельности может создавать предотвратимые конфликты по току короткого замыкания, выбору сечений кабелей, настройкам защиты и физическим интерфейсам.

Информация, которую необходимо предоставить перед запросом коммерческого предложения

Полезный запрос на трансформатор должен включать однолинейную схему, график нагрузок, первичное и вторичное напряжение, частоту, число фаз, схему соединения обмоток, целевое значение полного сопротивления, материал обмоток, условия установки, степень защиты оболочки, способ охлаждения, применимые стандарты, комплектующие, количество, пункт назначения и требуемую дату поставки. В проектах центров обработки данных также следует указывать концепцию резервирования и план поэтапного наращивания мощности.

Цинхэ Электрик производит трансформаторы, устанавливаемые на площадке, масляные трансформаторы, сухие трансформаторы с вакуумно-пропиточной изоляцией и трансформаторы с литой смоляной изоляцией для международных проектов распределения электроэнергии. Наша инженерная команда может рассмотреть технические требования проекта и согласовать сопряжение трансформаторов с распределительными устройствами среднего и низкого напряжения. Связаться с Qinghe Electric чтобы обсудить требования к трансформатору для центра обработки данных.

Источники

Министерство энергетики США, доклад 2024 года об энергопотреблении центров обработки данных в США; Управление по электроэнергетике Министерства энергетики США, исследование спроса на распределительные трансформаторы.