Projekto de 110 kV prefabricita substacio por datumcentro
Enkonduko
Kun la rapida evoluo de teknologioj kiel nubkomputado kaj grandaj datumoj, kaj la pligrandiganta penetrado de "Interneto +" en diversajn industriojn, la induso de la cifereca ekonomio floradas en la plej grandaj landoj kaj regionoj ĉirkaŭ la mondo. Ĝi okupas progresive pli gravan pozicion en la ĉiutaga vivo kaj la nacia ekonomio. Eĉ sub la nuntempa impakto de la pandemio de COVID-19 mondmulte, la malsuprenira tendenco de la monda ekonomio intensiĝas. Nur la cifereca ekonomio kontraŭstaris la tendencon kaj daŭrigis fortan disvolvadmontron.
GB 50174-2017 Dizainkodekso por Datencentroj donas specifan difinon de datencentroj. Datencentro, kiel baza infrastrukturo rilata al datumadministrado kaj stokado, povas stoki diversajn tipojn de datuminformoj. Krome, ĝi ankaŭ subtenas bazajn funkciojn kiel datumkalkulado kaj transsendo por kontenti la bezonojn de masiva datumadministrado. La konstruado de datencentroj estas iĝinta neevitebla tendenco.
En la datencentra industrio, ĝi estas konata kiel cifereca realaĵo, kiu tre malsamas de tradiciaj infrastrukturprojektoj. Jen kelkaj proeminaj karakterizoj de datencentroj: alta energokonsumado, alta postulo pri fidindeco, kaj postulo pri rapida konstruadrapido. La energokonsumado de datencentroj estas koncentrita, ĝenerale konfigurita kun 2N redundanco. La granda kapablo de energokonsumado signifas, ke parknivelaj datencentraj projektoj kutime konfiguras uzspecifajn 110 kV subestaciojn.
Tamen, la konstruado de 110 kV subestacioj ankaŭ havas multajn dolorpunktojn, specife reflektitaj en la jenaj aspektoj: La konstruadcyklo de tradiciaj 110 kV subestacioj en Ĉinio kutime duraĵas 12-24 monatojn, enkalkulante ĉiujn-cykla laboron kiel planado, lokselekto, geodezio, dizaino, projektoarkivado, materiala aĉetado, "kvar ligoj kaj unu egaligo" (aliro al akvo, elektriko, vojoj, kaj telekomunikado kaj tereno egaligo), konstruado kaj montado, provado, verdrofarado, kaj produktakceptado. La longa konstruadcyklo ne povas kongrui kun la postulo pri rapida liverado de datencentroj; Pro klientaj kaj retecaj kaŭzoj, la datencentra industrio en Ĉinio estas plejparte distribuita en la Pekino-Tianjin-Hubei regiono, la Jangceta Delta, kaj la Guangdong-Hong Kong-Macao Granda Golfo. Plejparte de tiuj regionoj estas relativaj disvoligitaj urboj kun malabunda terresurco, kaj ofte oni renkontas problemojn pri loklimigo dum projektoplanado; Subestacioj de datencentroj ankaŭ devas adaptiĝi al fleksiblaj kapacitŝanĝoj de datencentroj.
Por la dolorpunktoj en la konstruado de datencentraj subestacioj, prefabricitaj modulaj subestacioj estas grava solvdirekto. Bazitaj sur la modula dizainkoncepto, prefabricitaj subestacioj havas la avantaĝojn de fleksibileco kaj fidindeco komparite kun tradiciaj subestacioj en apliko. Ĉiuj sistemoj en la prefabricita kabino estas produkta, instalita, kableta, testita, kaj antaŭmontita en la fabriko. Post finiĝo, ili povas esti direktaj montitaj surloke, atingante altan efikecon, reduktante konstruadontran konstruadon, kaj havigante altan gradon de integriĝo. Ili taŭgas por diversaj subestaciakonstruascenaroj kaj montras klare evidente avantaĝojn.
Ĉi tiu artikolo prenas la 110 kV subestaciokonstruadprojekton de Datencentro No.1 kiel ekzemplo, kaj faras detalan enkondukon al la aplikscenaroj, procezolayoutdizaino, kaj prefabricita kabinalprocezdizaino de prefabricitaj subestacioj en datencentroj.
1. Projektooverskui
La projekto de Datencentro No.1 situas en Suzhou Urbo, Jiangsu Provinco. Ĉi tiu projekto estas renovigo de malnova fabrika konstruaĵo. Jam ekzistas 4 fabrikkonstruaĵoj en la parkejo, nome Konstruaĵoj A, B, C, kaj D. La ĉefa konstruadenhavo ĉi-foje estas realizigi la tutan renovigon de la parkejo sen ŝanĝi la ekzistantajn konstruaplanajn kondiĉojn kaj konstrui fidindan datencentran parkejon.
Ĉi tiu parkejo referencas la Klason A datencentran normon en GB 50174-2017 Dizainkodekso por Datencentroj kaj planas konstrui parknivelan datencentron, kiu povas porti pli ol 100,000 alta-prestaj serviloj. La parkejo bezonas konstrui 110 kV subestacion por kontenti la elektroprovizadpostulojn de la parkejo. La subestacio enkondukas du tute sendependaj 110 kV publikaj elektroprovizo, ĉiu kun kapablo de 80,000 kVA, formanta 2N elektroprovizadsistemon. Sub normala operacio, la ŝarĝa proporcio de ĉiu linio ne superas 50% de sia plena ŝarĝkapablo, do 40,000 kVA. Kiam unu publikaj elektroprovizo fiaskas, la alia povas porti ĉiujn ŝarĝojn de la datencentro.
Ĉar ĉi tiu projekto estas renovigo de fabrika konstruaĵo, plejparte de la terespaco de la projekto jam estas okupita de la finigitaj Konstruaĵoj A, B, C, kaj D, kun relative granda fizika spaca limigo. La ĉefaj disponeblaj eksteraj spacoj estas la malfermita spaco maldekstre de Konstruaĵo B kaj la malfermita spaco inter Konstruaĵo B kaj Konstruaĵo D. Por la tradicia 110 kV subestaciopropozicio, kiam instalante du ĉeftransformilojn kun kapablo de 80,000 kVA, necesas rektangulan siton kun longeco de proksimume 70 m kaj larĝo de 40 m. La klarigita distanco de la sito maldekstre de Konstruaĵo B estas 30 m, kaj la klarigita distanco de la sito inter Konstruaĵo B kaj Konstruaĵo C estas 50 m. Konsiderante la fireventan distancon inter la subestacio kaj la konstruaĵoj kaj la postulojn de la parka feuerwehrringvojo, ambaŭ sitoj malfacile povas kontenti la konstruadespacajn postulojn de tradiciaj subestacioj.
La kliento de la projekto de Datencentro No.1 estas internetentreprise. Kiel baztipo datencentraprojekto por ĉi tiu kliento, ĉi tiu parkejo subtenos grandan kvanton de la klientaj online-biznesoj kaj grandan kvanton de datumtranssendo, operacio, stokado, kaj prilaborado post la biznesoj. La kliento havas altajn postulojn pri la fidindeco de ĉi tiu datencentro kaj estas mallonga pri la liverdatpostulo.
Pri la liverdatpostulo, pro la rapida disvolviĝo de la klientaj datumaj biznesoj, la kliento havas tre urgantan postulon pri la datencentro, kaj la tuta datencentraparkejo bezonas esti liverita ene de 6 monatoj. Pri la fidindeco, la kliento postulas, ke la du publikaj elektroprovizo de la 110 kV subestacio, kiuj estas rezervaj unu al la alia, estu tute sendependaj de la envenanta linio al la elvenanta linio, kaj la vojoj estas pli ol 10 m apartaj. La ĉefaj aparatoj kiel GIS, transformiloj, kaj 10 kV switchgear estas distribuitaj en malsamaj fizikaj spacoj por eviti, ke unu akcidento afektas ambaŭ publikajn elektroprovizo kaj do afektas ĉiujn biznesojn de la tuta datencentro.
Ĉar la 110 kV subestacioprojekto de Datencentro No.1 havas spacajn limigojn, mallongan tempolimigon, kaj altajn adaptiĝpostulojn, la tradicia subestaciiformo malfacile povas kontenti la projektpostulojn. Post negocio kaj diskuto kun la loka elektroreto-enterprizo, estis konfirmita, ke ĉi tiu projekto adoptos la formon de prefabricita modula 110 kV subestacio.
2. Procezolayoutdizaino
2.1 Fizika spaco
La 110 kV subestacioprojekto de Datencentro No.1 havas totalon de 2 envenantaj elektrolinioj, kaj la elektroprovizo venas de la publikaj elektroprovizo de la supraj 220 kV subestacioj A kaj B respektive. Ambaŭ la envenantaj linioj de la du publikaj elektroprovizo A kaj B eniras la parkejon de la sudflanke tra subterbegravado. Konsiderante la direkton de la ekstera publikaj elektroprovizoliniovoyoj kaj la aktualan konstruasituaĵon en la parkejo, la 110 kV subestacio estas metita en la suddokona angulo de la parkejo. La ebena skematradskizo de la 110 kV subestaciolokado estas montrita en Figuro 1.
La prefabricita subestacio estas 82 m longa, 17 m larĝa, kaj havas totalan plankvadratmetron de 1,400 m². Por tradicia subestacio sub la samaj kondiĉoj, ĉi tiuj tri parametroj estas 70 m, 40 m, kaj 2,800 m² respektive. Kompare kun la tradicia subestacio, la plankvadratmetro estas savita pli ol 50%, kaj la subestaciolayout povas esti determinita laŭ la lokaj kondiĉoj, kio estas relative fleksible.
Figuro 1 Skematradskizo de la lokplano de la 110 kV subestacio
2.2 Procezolayout
Figuro 2 montras la procezolayoutdiagramon de la 110 kV subestacio. La interno de la subestacio konsistas el du prefabricitaj GIS (SF6 Gaz-Isolitaj Metal-Fermshutaj Switchgear) kabinoj, unu prefabricita ĉefaparatakabino, kaj du eksteraj 110 kV transformiloj. La layout estas aranĝita en lineara maniero.
2.3 Elektrovoyo
La subestacio de ĉi tiu projekto estas preskaŭ tute simetria. Kiel vidite el Figuro 2, prenante la firewall en la mezo de la du prefabricitaj ĉefaparatakabinoj kiel limo, je la maldekstra kaj dekstra flankoj estas respektive la prefabricitaj GIS kabinoj, prefabricitaj ĉefaparatakabinoj, 110 kV transformiloj, kaj prefabricitaj kondensatorakabinoj por la Vojo A kaj Vojo B elektroprovizo, kaj la aparatoj de Vojo A kaj Vojo B estas tute sendependaj.
La tuta subestacio estas equipita kun sendependa barovovo kaj funkciigas sendepende de la datencentraparkejo. Sendependa eniro ekster la parkejo estas metita sur la sudflanke. Nur profesiaj personoj permesatas eniri la 110 kV subestacion, kaj aliaj personoj ne havas aliron, kio povas kontenti la fidindecon de la operacio de la subestacio.
La GIS kabino estas unuekvela prefabricita kabino. Enen, ĝi ĉefe equipitas kun 110 kV GIS kombinitaj aparatoj kun nombrita stramo de 2,000 A. Por ĉiu parto de la dizaino, sulfurheksafluoro (SF6) estas grava arkfendmedio kaj aplikigeble en GIS. Strukture, GIS ĉefe dividas en kelkajn partojn, inkluzive de tensio-transformiloj, protektiloj, circuit-breakers, kaj bushings, etc. Ĉi tiuj partoj bezonas esti ĝuste konektitaj, kaj la fidindeco de ĉiu komponento bezonas esti kontentigita por efektive atingi la tutan funkcion [8].
La ĉeftransformilo ĉefe uzas tri-fazan du-vindingan olempogitan memrefrezigan transformilon, adoptante la YN grounding metodo, kun tenso-nivelo de [10.5 ± (2×2.5%/0.4)] kV, kaj la specifa modelo estas SZ11-80000/110.
La ĉefaparatakabino havas du-livan strukturon. La unua livelo konsistas el du tute sendependaj 10 kV elvenantaj kabinkabinoj, dividitaj per firewall, kaj respektive equipitaj kun 10 kV switchgear kaj station-service transformiloj respondaj al la Vojo A kaj Vojo B elektroprovizo. La 10 kV switchgear uzas metal-kovritan switchgear equipitan kun vakuumcircuit-breakers. Por eldonantaj kabinetoj, kondensatoroj, kaj station-service transformiloj, iliaj nombrita stramo kaj rompstramo estas 1.25 kA kaj 25 kA respektive; por envenantaj linioj, ili estas 3.15 kA kaj 31.5 kA respektive. La kapablo de la station-service transformilo estas selektita kiel 100 kVA, uzante SC11-tipan seka-transformilon, kun tenso de [110 ± (8×1.25%/10.5)] kV, wiring grupo de Dyn11, impedancvoltage Uk = 4%, IP40 protective enclosure, kaj energiefficiency class de 2. Por plibonigi la fidindecon de la sistemo, ĉiu 110 kV envenanta linio respondas al du sekcioj de 10 kV busbars, kio povas redukti la amplekson de akcidento en kazoj de defekto.
La dua livelo bezonas esti equipita kun grundtransformilo, prefabricita kondensatorakabino, etc. Kondensatorbank estas konfigurita en la prefabricita kabino, kun diferencialpremo protektita, kaj kapablo de 6,000 kVA bezonas esti atingita. Krom la supre mencititaj partoj, en ĉi tiu dizaino, fer-magnetreaktoro estas selektita, kun reaktancratio de 12%. Kompleta aparato de petita malgranda rezistanco, kun grundrezisto de 10 Ω kaj kapablo de 400 kVA. La dua livelo ankaŭ havas sekundaran ĉambron. La sekundara ĉambro specife dividitas en kelkajn partojn, inkluzive de videovervejo, kilowatt-hour meter cabinets, electrical energy collection, fault recording, public measurement and control, remote communication, relay protection, computer monitoring, intelligent auxiliary control systems, time synchronization systems, etc.
2.3 Elektrovoyo
Pri la elektrovoyo, la 110 kV publikaj elektroprovizo de Vojo A kaj Vojo B ambaŭ eniras de la 17-m-larĝa mallonga flanko dekstre. La du vojoj eniras paralele, kun interspaco de pli ol 10 m, kaj estas respektive enkonduitaj en la prefabricitaj GIS kabinoj respondaj al Vojo A kaj Vojo B. La linioj de GIS al transformiloj por Vojo A kaj Vojo B, la busbars de transformiloj al 10 kV switchgear, kaj la elvenantaj linioj de 10 kV switchgear estas tute sendependaj, kaj la interspaco estas pli ol 10 m.
2.4 Avantaĝoj de la procezolayoutdizaino
La ĉefaparatoj de la projekto, inkluzive de prefabricitaj GIS kabinoj, 110 kV transformiloj, prefabricitaj ĉefaparatakabinoj, etc., estas tute izolitaj inter Vojo A kaj Vojo B. La elektrovoyo de Vojo A kaj Vojo B estas tute izolita. Kompare kun tradiciaj subestacioj, ĝi okupas malpli da spaco, havas altgradan adaptiĝon, estas fleksibla kaj efika, kaj povas kontenti la fidindecapostulojn de datencentroj.
3. Prefabricita Kabinteĥnologio
Ĉi tiu projekto adoptas tutan-stacion plene modularan prefabricitan metodon. Loke, nur auxiliaj facilajoj kiel strip foundations kaj firewalls bezonas esti konstruitaj. La produkcio kaj prilaboro de modularaj prefabricitaj kabinoj povas okazi samtempe kun la civila laboro, grandega reduktado de la kvanto de civila laboro. Ĝi solvas la problemojn de granda kvanto de civila laboro kaj longa konstruadcyklo en la tradicia subestaciokonstruadmodo, kaj evitas la situacion, kie la subestaciokonstruatempo estas limigita de civila projektoj.
3.1 Kabinteĥnologio
La prefabricitaj kabinoj estas produktitaj kaj testitaj en la fabriko, kontentigante exquisite product quality kaj high-standard design implementation level, kaj evitas la efikon de la loke konstruata kvalito sur la aparatoj. Strukture, la fundframe komponantoj de la box body estas konektitaj per channel steel, kaj la door panels kaj top covers estas sveltitaj kun 2-mm-thick high-quality cold-rolled plates. Ĝi havas integralan strukturon kaj fortan impact resistance.
La karakterizoj de la box body ĉefe reflektitaj en tri aspektoj: anti-corrosion, three-layer structure, kaj sealing, kiuj povas kontenti la bazajn operaciorepostulojn kaj kontentigi, ke ĉiu komponento daŭrigas stabilan laborstaton. The outer shell needs to reach a protection level of IP54 or above. The prefabricated cabins adopt a full-working-condition design and also have good wind resistance, seismic resistance, and snow load resistance to ensure the safe operation of the equipment.
The equipment inside the cabin is highly integrated. Through the design of the cabin structure and the coordination of various internal systems, the prefabricated cabin meets the needs of equipment operation. The cabin not only takes into account the primary, secondary, and communication equipment of the 110 kV substation but also considers auxiliary systems such as environmental control, lighting, emergency lighting, fire protection, and grounding.
3.2 Cabin Transportation
The cabin needs to meet high requirements, mainly involving moisture-proof and sealing properties, otherwise, the operation quality cannot be guaranteed. Considering the restrictions on length and width for road transportation in this project, the length of each transportation unit is limited to within 14 m, the width to within 3.4 m, and the height to within 4.5 m. Prefabricated cabins with larger dimensions are transported in sections, and other prefabricated cabins with relatively smaller dimensions are transported as a whole, meeting the requirements of road transportation. If the site has reached the assembly requirements, it can be transported to the site for the next-step assembly .
3.3 On-Site Installation
This project adopts a modular prefabricated method, with less civil engineering work. The main civil engineering contents include two groups of newly built main transformer foundations, four firewalls with a length of 10 m and a height of 6.5 m, two groups of GIS cabin foundations, one group of main equipment cabin foundations, one 20-m³ accident oil pool, a 198-m-long and 2.3-m-high hollow enclosure wall, 14 main transformer supports, and an 80-m-long reinforced concrete cable trench.
The prefabricated cabins adopt a mode of "factory trial assembly must be carried out to simulate the actual operation situation + split transportation to the site and then splicing and installation" on-site. All modules have been trial-assembled in the factory, and problems are discovered in a timely manner without leaving problems on-site, ensuring the on-site construction period and construction quality. On-site hoisting and assembly have a short cycle, and there is almost no raw material accumulation.
For the splicing operation of large-sized cabin parts, the on-site splicing process of "using a crane to initially position the equipment + gradually pushing with a chain block + accurately positioning with a positioning pin" is adopted. To ensure that the splicing of the cabin is "tight-fitting", the on-site hoisting photo is shown in Figure 3.
In order to meet the sealing requirements, the splicing joints are reasonably designed, mainly using the design methods of sealing materials and mechanical structures. In the box body splicing, waterproof buckles and waterproof flanges are used. After the splicing is completed, strong waterproof glue needs to be added to the joint positions, and then treated with a sealing strip. Finally, waterproof buckles and foaming materials are installed in sequence. When all processes are completed and meet high quality requirements, sealing and waterproofing can be achieved.
After each module is in place, primary and secondary connection construction is carried out. The cables inside the modules and the connection cables between them have been completely produced and installed in the factory. Only the connection cables and busbars between each module need to be installed. When each module is assembled in the factory, preliminary joint debugging and testing have been carried out, which can also shorten the on-site debugging and acceptance time.
The 110 kV substation construction project of Data Center No.1 started to communicate the plan with the Suzhou power grid and promote the preliminary procedures in early December. After going through project bidding, equipment procurement, factory production, on-site equipment foundation construction, on-site assembly, equipment debugging, and power-on acceptance, it was officially put into operation in early June. The whole process took less than 6 months, of which the time from project bid determination to project completion and power-on acceptance was about 100 days, which is the project with the shortest substation construction cycle in the data center field. Therefore, compared with traditional substations, the construction time is greatly reduced.
In addition to these advantages, due to the adoption of the modular design concept, it can be efficiently upgraded when necessary in the future, which helps to reduce the costs of maintenance and expansion, so it also shows broad development prospects.
4. Conclusion
Prefabricated substations have addressed the pain points of traditional substations in the field of data centers.
Prefabricated modular substations represent a continuously evolving technology. Their construction aims to better serve the power grid and users. While ensuring safety, reliability, and economic efficiency, they fulfill the needs for rapid construction, space-saving, and reduced investment
