110 kV ettevalmistatud alamjaama projekteerimine andmekeskuse jaoks

Sissejuhatus

Pilvearvutuse, andmete analüüsi ja "Internet +"-tehnoloogiate kiire areng ning nende süviline integratsioon erinevatesse sektoritesse on viinud digitaalmaailma kasvu peamistes riikides ja piirkondades üle maailma. See hõlmab nii igapäevaelu kui ka rahvuslikku majandust. Erityiselt praeguses globaalses koroonaviiruse pandeemia kontekstis, mil maailmamajanduse langus intensiivneb, on ainult digitaalmaailm suutnud vastandada seda trendi ja säilitada tugeva kasvumomentumi.

GB 50174 - 2017 Andmekeskuste projekteerimise reeglid annavad andmekeskuste kohta konkreetset määratlust. Andmekeskus, mis on põhiline infrastruktuur, mis hõlmab andmete haldamist ja säilitamist, võib hoida mitmesuguseid andmete informatsiooni tüüpe. Lisaks toetab see ka andmete arvutamise ja edastamise aluspõhimõtteid, et rahuldada massiivsete andmete haldamise vajadusi. Andmekeskuste ehitamine on muutunud vältimatuseks.

Andmekeskuste sektoris, mida nimetatakse digitaalseks kinnisvaraks, on olukord täiesti erinev traditsiooniliste infrastruktuuriprojektidega. Siin on mõned andmekeskuste silmatorkavad omadused: kõrge energia tarbimine, kõrge usaldusväärsuse nõuded ja kiire ehitamise vajadus. Andmekeskuste energia tarbimine on konsentrine, tavaliselt konfigureeritakse 2N reserveerimisega. Suur energia tarbimisvõime tähendab, et parkide tasemel andmekeskuste projektid tavaliselt konfigureeritakse spetsiaalselt 110 kV alluvatele.

Kuid 110 kV alluvate ehitamine kaasa toob palju probleeme, mis näitavad järgmist: traditsiooniliste 110 kV alluvate ehitamise tsükli Hiinas tavaliselt võtab 12-24 kuud, hõlmades kõiki tööprotsesse, sealhulgas planeerimist, asukoha valimist, uurimist, disainimist, projektide registreerimist, materjalide ostmist, "neli ühendust ja üks tasandus" (vee, elektri, tee ja telekommunikatsiooni ligipääs ning maapindade tasandamine), ehitus- ja paigaldustööd, sellelennuteost, rohelise taastamise ja tootmise vastuvõtmist. Pikk ehitamise tsükli ei vasta andmekeskuste kiire järelevalve nõudmistele; Kuna klientide ja võrgu põhjustel, on Hiina andmekeskuste sektor peamiselt Beijing-Tianjin-Hebei piirkonnas, Jangtsekihvorgu piirkonnas ja Guangdong-Hong Kong-Macau suurel piirkonnal. Kõik need piirkonnad on suhteliselt arenenud linnad, kus on vähe maavarusid, ja projektide planeerimisel tuleb sageli kokku liigitamisega; Andmekeskuste alluvad peavad ka sobima andmekeskuste paindliku kapasiteedi muutustega.

Andmekeskuste alluvate ehitamise probleemide lahendamiseks on prefabrikaatmodulaarsed alluvad oluline lahendussuund. Prefabrikaatalluvad, mis põhinevad modulaarse disaini mõttele, omavad võrdlusega traditsiooniliste alluvatega rakenduses paindlikkuse ja usaldusväärsuse eeliseid. Kõik süsteemid prefabrikaatkabinis toodetakse, paigaldatakse, joonistatakse, debugitakse ja eelnevalt monteeritakse tehas. Lõpetuseks saab neid otse paigaldata, saavutades kõrge efektiivsuse, vähendades ehitamise raskusi ja omades kõrget integreeritust. Need sobivad erinevate alluvate ehitamise stsenaariumidele ja näitavad selgeid eeliseid.

See artikkel võtab Data Center No.1 110 kV alluvaprojekti näitena, kirjeldades prefabrikaatalluvate rakendamise stsenaariume, protsessi disaini ja prefabrikaatkabinide protsessi disaini andmekeskustes.

1. Projekti ülevaade

Data Center No.1 projekt asub Suzhou linnas Jiangsu provintsis. See projekt on vanase tehasemaja renoveerimine. Parkis on juba 4 tehasemat, nimelt A, B, C ja D. Peamine ehitustöö sisaldab parki kogu renoveerimist, ilma muutmata olemasolevat ehitusplaneerimist, ja luues usaldusväärse andmekeskuseparki.

See park viitab GB 50174 - 2017 Andmekeskuste projekteerimise reeglite A-klassi andmekeskuse standardile ja plaanib ehitada parki tasemel andmekeskust, mis suudab toetada üle 100 000 kõrgeperformantsset serverit. Park vajab 110 kV alluvate ehitamist, et rahuldada parki energiatarvet. Alluvasse tuuakse 2 täielikult sõltumatut 110 kV võrkuelektrit, mille igal on 80 000 kVA võimsus, moodustades 2N energiatarbimissüsteemi. Tavalises töörežiimis ei ületa iga juhe laadiintensiivsus oma täismahust 50%, st 40 000 kVA. Kui üks võrkuelektrit väljub, saab teine kannatada kogu andmekeskuse laad.

Kuna see projekt on tehasemaja renoveerimine, on suurem osa projektimaast võetud ehitatud A, B, C ja D hoonega, mille füüsiline ruumi piirang on suur. Peamised saadavalolevad välisruumid on avatud ala B hoone vasakul pool ja avatud ala B ja D hoone vahel. Traditsioonilise 110 kV alluva skema puhul, kui paigaldatakse 2 peamist transformatorit, mille võimsus on 80 000 kVA, on vaja umbes 70 m pikkune ja 40 m lai ruut. B hoone vasaku poole maastikuvahemaa on 30 m, ja B ja C hoone vaheline maastikuvahemaa on 50 m. Arvestades alluva ja hoone vahelise tulekahju ohutuse nõudeid ja parki tulekahju ringtee nõudeid, on raske, et mõlemad maastikud rahuldaksid traditsiooniliste alluvate ehitamise ruumi nõudeid.

Data Center No.1 projekt klient on Internetiettevõte. Kui see klientide baasandmekeskuse projekt, siis see park toetab suurt arvu klientide online äride ja suuri andmete edastamise, töötlemise, säilitamise ja töötlemise tagaplaanil. Klientidel on kõrgeid nõudeid selle andmekeskuse usaldusväärsusele ja tihti aja piiranguga.

Aja piirangu osas, kuna klientide andmeärid kiiresti arenevad, on klientidel väga kiire vajadus andmekeskuse järele, ja kogu andmekeskusepark peab olema valmis 6 kuu jooksul. Usaldusväärsuse osas nõuab klient, et 110 kV alluva 2 võrkuelektrit, mis on varukoopia, oleks täielikult sõltumatud sissetulevatest joontest väljaminevatele joonteni, ja marsruudid oleksid üle 10 m kaugusel. Peamised seadmed, nagu GIS, transformatorid ja 10 kV lüliti, on levitatud erinevatesse füüsilistesse ruumidesse, et vältida ühe õnnetuse mõju mõlemale võrkuelektrile ja seega kogu andmekeskuse äridele.

Kuna Data Center No.1 110 kV alluva projektil on ruumi piirangud, aja piirangud ja kõrge kohandatuse nõuded, on traditsiooniline alluva vorm raske rahuldada projektinõudeid. Konsulteerides ja arutades kohaliku võrkuelektri ettevõttega, oli kindlaks tehtud, et see projekt kasutab prefabrikaatmodulaarse 110 kV alluva vormi.

2. Protsessi disain
2.1 Füüsilised ruumid

Data Center No.1 110 kV alluva projektil on kokku 2 sissetulevat joont, ja võrkuelektrit tulevad ülemise 220 kV alluvate A ja B võrkuelektritest. Mõlemad A ja B võrkuelektrite sissetulevad jooned sissesiduvad parki lõunas serva kaudu maapinnalt. Arvestades välise võrkuelektri marsruudi suunda ja praeguse ehitusolukorra parkis, on 110 kV alluvasse seatud parki lõunas - läänes serva. 110 kV alluva asukoha plaanilised skeemid on näidatud Joonisel 1.

Prefabrikaatalluva pikkus on 82 m, laius 17 m, ja kogupindala 1 400 m². Sama tingimustel traditsioonilise alluva puhul on need kolm parameetrit vastavalt 70 m, 40 m, ja 2 800 m². Võrreldes traditsioonilise alluvaga, on pindala säästetud rohkem kui 50%, ja alluva paigutus saab määrata kohapeal, mis on suhteliselt paindlik.

Joonis 1 110 kV alluva asukoha plaanilised skeemid

2.2 Protsessi disain

Joonis 2 näitab 110 kV alluva protsessi disaini skeemi. Alluva sees on kaks prefabrikaat-GIS (SF6-ga varustatud metalliühendusega lülitusseadet) kabini, üks prefabrikaat-peamise seadme kabina, ja kaks välise 110 kV transformatorit. Paigutus on lineaarne.

2.3 Energia marsruudid

Selle projektiga alluva on põhiliselt täielikult sümmeetriline. Nagu näha Joonis 2-st, võttes keskmise tulekahjuwandina kahel prefabrikaat-peamise seadme kabinil, on vasakul ja paremal pool vastavalt prefabrikaat-GIS kabinit, prefabrikaat-peamise seadme kabinid, 110 kV transformatorid, ja prefabrikaat-kondensaatorite kabinid A ja B võrkuelektrite jaoks, ja A ja B võrkuelektrite seadmed on täielikult sõltumatud.

Terve alluva on varustatud sõltumatult ümberringiga ja toimib sõltumatult andmekeskuseparkist. Lõunaserval on seatud sõltumatu sissepääs parkist välja. Ainult spetsialistid saavad sisse minna 110 kV alluva, ja muud inimesed ei saa sellele ligi, mis tagab alluva toimimise usaldusväärsuse.

GIS kabina on ühekergete prefabrikaatkabina. Selle sees on peamiselt paigaldatud 110 kV GIS kombinatsioonelektrid, mille nominalvool on 2 000 A. Iga osa disaini puhul on šeeste heksafluorüüde (SF6) oluline katkestusaine, mis saab kasutada GIS-is. Struktuuriliselt on GIS peamiselt jagatud mitmeks osaks, sealhulgas napitustehased, ülestekijad, lülitid, ja bushingid jne. Need osad tuleb õigesti ühendada, ja iga komponendi usaldusväärsus tuleb tagada, et tõhusalt saavutada üldine funktsioon [8].

Peamine transformator kasutab peamiselt kolmfaasi kahekordse keeri ölihõivetset endhooldavat transformatorit, kasutades YN-mässingut, mille napitustase on [10.5 ± (2×2.5%/0.4)] kV, ja konkreetne mudel on SZ11 - 80000/110.

Peamise seadme kabinil on kaks kerget. Esimene keretus koosneb kahel täielikult sõltumatult 10 kV väljundkabinetikabinist, mille vahel on seatud tulekahjuwand, ja millel on vastavalt A ja B võrkuelektritega varustatud 10 kV lülitikud ja statiooniteenuste transformatorid. 10 kV lülitikud kasutavad metalliühendusega lülitikke, millel on paigaldatud vakuumlülitid. Varustuse kabinetite, kondensaatorite, ja statiooniteenuste transformatorite jaoks on nende nominalvool ja katkestusvool vastavalt 1.25 kA ja 25 kA; sissetulevate joonte puhul on nad 3.15 kA ja 31.5 kA. Statiooniteenuste transformatori võimsus on valitud 100 kVA, kasutades SC11-tüübi kuivtransformatorit, millel on napitustase [110 ± (8×1.25%/10.5)] kV, vedelike grupp Dyn11, takistusnapituus Uk = 4%, IP40 kaitseümbrik, ja energiaefektiivsus klass 2. Selleks, et parandada süsteemi usaldusväärsust, vastab iga 110 kV sissetulev joon kahetele 10 kV busbaridele, mis vähendab õnnetuse ulatust juhul, kui tekib vigane.

Teine keretus peab olema varustatud maapitsemise transformatoriga, prefabrikaat-kondensaatorite kabiniga jne. Kondensaatorite bänk on konfigureeritud prefabrikaat-kabinis, millel on seatud diferentsiaalmine kaitse, ja vajalik on saavutada 6 000 kVA võimsus. Lisaks eelnimetatud osadele on selles disainis valitud terasteega reaktor, mille reaktorinäitaja on 12%. Maapitsemise väikeste vastustega komplektseadme, millel on maapitsemise vastus 10 Ω ja võimsus 400 kVA. Teine keretus on ka varustatud sekundaarroomiga. Sekundaarroom on konkreetsete osadeks jagatud, sealhulgas videokontroll, kilowatttundide kabinetid, elektrijaama andmete kogumine, veateated, avalik mõõtmine ja kontroll, telegeeriumside, relva kaitse, arvuti kontroll, intelligentsed abikontrollisüsteemid, aja sünkroonimissüsteemid jne.

2.3 Energia marsruudid

Energia marsruudide osas, A ja B võrkuelektrite 110 kV võrkuelektri sissetulevad jooned mõlemad sissesiduvad 17 m lai lühike pool paremal. Kaks marsruuti sisesiduvad paralleelselt, vahemaa on üle 10 m, ja need on vastavalt viidud A ja B võrkuelektrite prefabrikaat-GIS kabinitele. A ja B võrkuelektrite jooned GIS-st transformatoritele, transformatorite busbarid 10 kV lülitikutele, ja 10 kV lülitikute väljaminevad jooned on kõik sõltumatud, ja vahemaa on üle 10 m.

2.4 Protsessi disaini eelised

Projekti peamised seadmed, sealhulgas prefabrikaat-GIS kabinit, 110 kV transformatorid, prefabrikaat-peamise seadme kabinid jne, on täielikult isoleeritud A ja B võrkuelektrite vahel. A ja B võrkuelektrite energia marsruudid on täielikult isoleeritud. Võrreldes traditsiooniliste alluvatega, võtab see vähem ruumi, on kõrge kohandatuse tase, paindlik ja tõhus, ja rahuldab andmekeskuste usaldusväärsuse nõudeid.

3. Prefabrikaatkabinite tehnoloogia

See projekt kasutab täiskohandatud modulaarse prefabrikaatmeetodi. Kohapeal tuleb ehitada ainult abifasilitseed, nagu strip-fundamentid ja tulekahjuwand. Modulaarse prefabrikaatkabinide tootmine ja töötlemine saab toimuma samal ajal ehitustöödega, mis suurelt vähendab ehitustööde kogusu. See lahendab probleeme, mis tulenevad suure ehitustööde kogusest ja pikast ehitamise tsüklist traditsioonilises alluva ehitamise meetodis, ja vältib olukorda, kus alluva ehitamise aeg on piiratud ehitustöödega.

3.1 Kabini tehnoloogia

Prefabrikaatkabinid toodetakse ja debugitakse tehas, tagades kõrge toote kvaliteedi ja kõrge disaini rakendamise tase, ja vältides kohapealsete ehitustööde kvaliteedi mõju seadmetele. Struktuuriliselt on kasti kere alumised raamkomponendid ühendatud kanali terasega, ja uksed ja katid on sidetatud 2 mm paksuga kõrge kvaliteediga külmkatetud plaatidega. See omab ühtset struktuuri ja tugevat mõju vastupidavust.

Kasti kere omadused on peamiselt nähtavad kolmes aspektis: antirooste, kolmemärgiline struktuur, ja tiivus, mis rahuldavad põhitoimimise nõudeid ja tagavad, et iga komponent säilitab stabiilse töötingimuse. Kere peab saavutama vähemalt IP54 kaitsetaseme. Prefabrikaatkabinid kasutavad täiskohandatud disaini ja omavad ka head tuuletõenäolisi, maavärinate ja lumiarvu vastupidavust, et tagada seadmete ohutu toimimine.

Kabinis olevad seadmed on kõrge integreeritus. Kabin struktuuri disaini ja erinevate sisesüsteemide kooskõlastuse kaudu rahuldab prefabrikaatkabin iga seadme toimimise nõudeid. Kabin arvestab nii 110 kV alluva esimest ja teist süsteemi kui ka kommunikatsioonisüsteemi, lisaks ka keskkonnakeele, valgustuse, hädaolukorra valgustuse, tulekahju, ja maapitsemise abisüsteeme.

3.2 Kabini transport

Kabini peab rahuldama kõrgeid nõudeid, peamiselt niiskuse ja tiivusega, muidu ei saa tagada toimimise kvaliteeti. Arvestades selle projekti transpordi piiranguid, on iga transpordi ühiku pikkus piiratud 14 m, laius 3.4 m, ja kõrgus 4.5 m. Suuremate mõõtmetega prefabrikaatkabinid transporditakse segmentideks, ja suhteliselt väiksemad prefabrikaatkabinid transporditakse terved, rahuldades teetransiidi nõudeid. Kui kohapeal on saavutatud paigaldamise nõuded, saab see transpordida kohapeale järgmise sammuna paigaldamiseks.

3.3 Kohapealne paigaldus

See projekt kasutab modulaarse prefabrikaatmeetodi, mis vähendab ehitustööde kogusu. Peamised ehitustööd hõlmavad kahte uut peamist transformatori fundamenti, neli 10 m pikkust ja 6.5 m kõrget tulekahjuwand, kahte GIS kabini fundamenti, üht peamise seadme kabinifundamenti, üht 20 m³ suurust õnnetuse nafta bassiini, 198 m pikkust ja 2.3 m kõrget tühi ümberring, 14 peamist transformatori tugi, ja 80 m pikkust armatuuri betooni kabe.

Prefabrikaatkabinid kasutavad "tehasliku proovipaigutuse, mis peab simuleerima tegelikku toimimist + segmenteeritud transpordi kohapeale ja siis paigutamist ja paigaldamist" meetodit. Kõik moodulid on juba proovpaigutatud tehas, ja probleemid avastatakse kiiresti, ilman, et probleemid jääksid kohapeale, tagades kohapealsete ehitustööde perioodi ja kvaliteeti. Kohapealne kohaldatakse ja paigaldatakse lühikese tsükliga, ja kohapeal on peaaegu mingi rahevaru.

Suurete kabiniosade paigutamiseks kasutatakse "kraniga algse paigutuse + ahela blokiga järk-järgult edasi surumine + positsioneerimispinna abil täpse paigutuse" meetodit. Et tagada kabini paigutuse "tiivus", on kohapealne kohanemisfoto näidatud Joonisel 3.

Et rahuldada tiivuse nõudeid, on paigutusliigid mõistlikult disainitud, peamiselt kasutades tiivuse materjalide ja mehaaniliste struktuuride disainimeetodeid. Kasti kere paigutamisel kasutatakse veevastaseid lukke ja veevastaseid flange. Pärast paigutamise lõpetamist tuleb paigutuskohale lisada tugev veevastane liim, ja seejärel käsitleda tiivuse ribaga. Lõpuks tuleb installeerida veevastased lukud ja puumeelitava materjal. Kui kõik protsessid on lõpetatud ja rahuldavad kõrge kvaliteedinõudeid, saavutatakse tiivus ja veevastus.

Iga mooduli paigutamise järel toimub esimene ja teine ühendus. Moodulite sees ja nende vahel olevad kaabelid on juba täielikult toodetud ja paigaldatud tehas. Vaja on paigaldada ainult iga mooduli vahel olevad ühenduskaabelid ja busbarid. Kui iga moodul on paigutatud tehas, on juba tehtud eelnevalt ühenduse testimine ja testimine, mis vähendab kohapealsete testimise ja vastuvõtmise aega.

Data Center No.1 110 kV alluva ehitamise projekt algas detsembri alguses Suzhou võrkuelektri plaani konsulteerimisega ja eelprojektide edendamisega. Läbides projekti hüvitluse, seadmete ostmise, tehaslike tootmise, kohapealsete seadmete fundamentide ehitamise, kohapealsete paigaldamise, seadmete testimise, ja energiaga tööle panemise, oli see ametlikult tööle pandud juunis. Kogu protsess võttis vähem kui 6 kuud, millest projekti hüvitluse kinnitamisest kuni projekti lõpetamiseni ja energiaga tööle panemiseni kulutas umbes 100 päeva, mis on lühima alluva ehitamise tsükli andmekeskuste valdkonnas. Seega, võrreldes traditsiooniliste alluvatega, on ehitamise aeg suuresti vähendatud.

Lisaks nendele eeliste, kuna on kasutatud modulaarse disaini mõtet, saab see tulevikus vajaliku korral tõ