110 kV valmisteinen alueellinen sähköasema datakeskukselle

Johdanto

Pilveen ja suurian tietojenkäsittelyyn liittyvien teknologioiden nopean kehityksen sekä "Internet +" -toiminnon yhä laajempaan leviämiseen eri aloille myötä digitaalinen talous on kukoistamassa maailman päämaissa ja alueilla. Se on saavuttanut yhä tärkeämmän aseman arjessa ja kansantaloudessa. Erityisesti nykyisen globaalin COVID-19-pandemian vaikutuksessa maailmantalous on jatkanut laskusuuntaansa, mutta vain digitaalinen talous on vastustanut tämän trendin ja säilyttänyt vahvan kehitysvoiman.

GB 50174 - 2017 Tietokeskuksia koskeva suunnittelukoodi määrittelee tietokeskuksen tarkasti. Tietokeskus on perustyökalu, joka liittyy tietojen hallintaan ja tallentamiseen, ja se voi säilöä erilaisia tietotyyppejä. Lisäksi se tukee perustoimintoja, kuten tietojen laskenta ja siirto, vastaamaan massiivisten tietomassojen hallintatarpeisiin. Tietokeskusten rakentaminen on tullut väistämättömäksi trendiksi.

Tietokeskusala tunnetaan digitaalisena kiinteistönä, mikä on hyvin erilainen kuin perinteiset infrastruktuuriprojektit. Tietokeskusten ominaispiirteitä ovat korkea sähköntarve, korkeat luotettavuusvaatimukset ja nopea rakennusnopeus. Tietokeskusten sähköntarve on keskittynyt, ja ne on yleensä varustettu 2N-varaudulla. Suuri sähköntarve tarkoittaa, että parkkitasoiset tietokeskusprojektit yleensä varustetaan käyttäjäkohtaisilla 110 kV-sähköjakamistoimistoilla.

Kuitenkin 110 kV-sähköjakamistoimistojen rakentamisessa on monia ongelmia, jotka näkyvät seuraavissa näkökohdissa: Perinteisten 110 kV-sähköjakamistoimistojen rakennuskierto Kiinassa on yleensä 12-24 kuukautta, ja se sisältää kaikki työsisällöt, kuten suunnittelu, sijaintivalinta, mittaus, suunnittelu, projekti-ilmoitus, materiaalien hankinta, "neljä yhteyttä ja yksi tasaus" (vesi-, sähkö-, tietyö- ja telepalvelujen yhteys sekä maan tasaus), rakennus- ja asennustyö, testaus, viheralueiden palautus ja tuotannon hyväksyminen. Pitkä rakennuskierto ei vastaa tietokeskusten nopean toimituksen tarvetta; asiakas- ja verkkosyistä Kiinan tietokeskusala on usein sijoitettu Peking-Tianjin-Hebei-alueelle, Yangtzejoella olevalle deltaympäristölle ja Guangdong-Hong Kong-Macau-bayarealle. Useimmiten nämä alueet ovat suhteellisen kehittyneitä kaupunkeja, joissa on harvinaista maaperää, ja projektisuunnittelussa kohtaavat usein sijainnin rajoitteita; tietokeskusten sähköjakamistoimistot pitää myös sopeutua tietokeskusten joustaviin kapasiteettimuutoksiin.

Tietokeskusten sähköjakamistoimistojen rakentamisen ongelmiin modulaariset valmistetut sähköjakamistoimistot ovat tärkeä ratkaisusuunta. Modulaarisuuden periaatteeseen perustuen valmistetut sähköjakamistoimistot tarjoavat joustavuuden ja luotettavuuden etuja perinteisiin sähköjakamistoimistoihin verrattuna sovelluksissa. Kaikki järjestelmät valmistetussa kabinessa on tuotettu, asennettu, kytketty, testattu ja esiasennettu tehtaalla. Valmistumisen jälkeen ne voidaan suoraan asentaa paikan päälle, saavuttaen korkean tehokkuuden, vähentäen rakennusongelmia ja tarjoten korkean integraatiotason. Ne sopivat erilaisiin sähköjakamistoimiston rakennustilanteisiin ja osoittavat selvästi etuja.

Tämä artikkeli käsittelee Tietokeskus No.1:n 110 kV-sähköjakamistoimiston rakennusprojektia esimerkkinä, ja se kuvaa yksityiskohtaisesti valmistettujen sähköjakamistoimistojen sovelluskohteita, prosessiarvostelusuunnittelua ja valmistettujen kabinoiden prosessisuunnittelua tietokeskuksissa.

1. Projektiyhteenveto

Tietokeskus No.1 -projekti sijaitsee Suzhou-kaupungissa Jiangsu-maakunnassa. Tämä projekti on vanhan tehdasrakennuksen uudistus. Parkissa on jo neljä tehdasrakennusta, nimeltään A, B, C ja D. Tämän kerran pääasiallinen rakennustyö on toteuttaa koko parkin kokonaisuudessaan ilman olemassa olevan rakennussuunnitelman muutoksia ja rakentaa luotettava tietokeskusparkki.

Tämä parkki noudattaa GB 50174 - 2017 Tietokeskuksia koskeva suunnittelukoodi-standardin A-luokan tietokeskusten standardeja ja suunnittelee parkkitasoa tietokeskusta, joka voi kannattaa yli 100 000 suorituskykyistä palvelinta. Parkki tarvitsee 110 kV-sähköjakamistoimiston voimaantuimen tarpeidenmukaiseksi. Sähköjakamistoimistoon tuodaan kaksi täysin itsenäistä 110 kV-yhteisvoimatukea, joiden kapasiteetti on kummallakin 80 000 kVA, muodostamalla 2N-voimaantuimen järjestelmä. Normaalissa toiminnassa jokaisen linjan kuormitusaste ei ylitä sen täysi kuormituskyky 50 %:lla, eli 40 000 kVA. Kun yksi yhteisvoimatuki epäonnistuu, toinen voi kantaa kaikki tietokeskuksen kuormitukset.

Koska tämä projekti on tehdasrakennuksen uudistus, suurin osa maapinta-alasta on jo varattu rakennetuilla A, B, C ja D-rakennuksilla, joten fyysiset tilarajoitteet ovat suuret. Pääasialliset ulkoiset tilat ovat B-rakennuksen vasemmalla puolella oleva avoin alue ja B- ja D-rakennusten välissä oleva avoin alue. Perinteiselle 110 kV-sähköjakamistoimistolle, kun asennetaan kaksi 80 000 kVA-kapasiteettista päämuuntaja, tarvitaan suunnilleen 70 metriä pituudeltaan ja 40 metriä leveä suorakulmainen alue. B-rakennuksen vasemmalla puolella olevan alueen selkeä etäisyys on 30 metriä, ja B- ja C-rakennusten välisen alueen selkeä etäisyys on 50 metriä. Huomioiden sähköjakamistoimiston ja rakennusten välisen tulipaloetäisyyden sekä parkin tulipalojen ympäröivän reitin vaatimukset, molemmat alueet eivät pysty vastaamaan perinteisten sähköjakamistoimistojen rakennustilan vaatimuksiin.

Tietokeskus No.1 -projektin asiakas on internetyritys. Tämä parkki toimii tälle asiakkaalle pohjatyypin tietokeskusprojektina, joka tulee tukemaan suurta määrää asiakkaan verkossa toimivia yrityksiä ja niiden takana olevaa dataa, toimintaa, tallennusta ja käsittelyä. Asiakas asettaa korkeat vaatimukset tälle tietokeskukselle ja on kiireinen toimitusaikatauluissa.

Toimitusaikatauluissa asiakkaalla on hyvin kiireinen tarve tietokeskukseen, koska asiakkaan datayritykset kehittyvät nopeasti, ja koko tietokeskusparkin on toimitettava kuuden kuukauden kuluessa. Luotettavuudessa asiakas vaatii, että 110 kV-sähköjakamistoimiston kaksi yhteisvoimatukea, jotka varautuvat toisiaan, olisi täysin riippumaton toisistaan, ja niiden polut ovat ainakin 10 metrin päässä toisistaan. Päälaitteet, kuten GIS, muuntajat ja 10 kV-valvonta, ovat jaettuun eri fysisiin tiloihin, jotta yksittäinen onnettomuus ei vaikuttaisi molempiin yhteisvoimatukeihin ja siten koko tietokeskuksen yrityksiin.

Koska Tietokeskus No.1:n 110 kV-sähköjakamistoimistoilla on tilarajoitteita, aikarajoitteita ja korkeita mukautettavuusvaatimuksia, perinteinen sähköjakamistoimistomuoto on vaikea vastata projektivaatimuksiin. Paikallisen sähköverkon yhtiössä käydyn neuvottelun ja keskustelun jälkeen vahvistettiin, että tämä projekti ottaa käyttöön valmistetun modulaarisen 110 kV-sähköjakamistoimiston muodon.

2. Prosessiarvostelusuunnittelu
2.1 Fyysinen tila

Tietokeskus No.1:n 110 kV-sähköjakamistoimistoilla on yhteensä kaksi tulovalmisteistoa, ja voimat tulevat yläpuolisen 220 kV-sähköjakamistoimisto A ja B:n yhteisvoimatuksesta. Molemmat tulovalmisteistot A ja B astuvat parkkiin etelästä maanalaisesti. Ottaen huomioon ulkoisten yhteisvoimatukien suunnan ja nykyisen rakennustilanteen parkissa, 110 kV-sähköjakamistoimisto on sijoitettu parkin lounaiskulmaan. 110 kV-sähköjakamistoimiston sijainnin tasopinakehys on kuvassa 1.

Valmistettu sähköjakamistoimisto on 82 metriä pitkä, 17 metriä levyinen ja sillä on yhteensä 1 400 m² kerrospinta-alaa. Samanlaiselle perinteiselle sähköjakamistoimistolle nämä kolme parametria ovat 70 metriä, 40 metriä ja 2 800 m². Vertailun perusteella perinteiseen sähköjakamistoimistoon verrattuna kerrospinta-ala säästetään yli 50 %, ja sähköjakamistoimiston sijoitus voidaan määrittää paikan päällä olevien olosuhteiden mukaan, mikä on suhteellisen joustavaa.

Kuva 1 110 kV-sähköjakamistoimiston sijainnin suunnitelma

2.2 Prosessiarvostelusuunnittelu

Kuva 2 näyttää 110 kV-sähköjakamistoimiston prosessiarvostelusuunnitelman. Sähköjakamistoimiston sisällä on kaksi valmistettua GIS (SF6-hapsittainen metallinen suljetty kytkentä) kabienia, yksi valmistettu päälaitekabini ja kaksi ulkoista 110 kV-muuntajaa. Sijoitus on lineaarinen.

2.3 Voiman kulku

Tämän projektin sähköjakamistoimisto on melkein täysin symmetrinen. Kuva 2:n mukaan kahden valmistetun päälaitekabinin keskellä oleva palomuuri on rajaksi, ja sen vasemmalla ja oikealla puolella ovat valmistetut GIS-kabinimet, valmistetut päälaitekabinimet, 110 kV-muuntajat ja valmistetut kondensaattorikabinimet Reitti A ja Reitti B -voimavarastolle, ja Reitti A ja Reitti B -laitteet ovat täysin itsenäisiä.

Koko sähköjakamistoimistolla on oma suoja-aide, ja se toimii itsenäisesti tietokeskusparkista. Eteläpuolelle on asetettu oma ulospääsy parkista. Vain ammattihenkilöt pääsevät 110 kV-sähköjakamistoimistoon, ja muilla henkilöillä ei ole pääsyä, mikä takaa sähköjakamistoimiston toiminnan luotettavuuden.

GIS-kabini on yksikerroksinen valmistettu kabini. Sen sisällä on pääasiassa 110 kV GIS-yhdistetty laite, jonka nominale sähkövirta on 2 000 A. Kunkin osan suunnittelussa heksafluorihiilikyynel (SF6) on tärkeä kaasusulkuaine, jota voidaan käyttää GIS:ssä. Rakenneperustein GIS on pääasiassa jaettu useisiin osiin, mukaan lukien jännitekäännöslaitteet, salamanpoisto, suljet, ja bushingit, jne. Nämä osat on yhdistettävä oikein, ja jokaisen komponentin luotettavuuden on taattava, jotta voidaan tehokkaasti saavuttaa kokonaismuoto [8].

Päämuuntaja käyttää pääasiassa kolmifaseista kaksikierroksista öljykyttyä itsejäähdytettyä muuntajaa, käyttäen YN-jakoasemaa, jänniteasteella [10.5 ± (2×2.5%/0.4)] kV, ja sen tarkka malli on SZ11 - 80000/110.

Päälaitekabini on kaksikerroksinen. Ensimmäinen kerros koostuu kahdesta täysin itsenäisestä 10 kV-ulospääsykabinetimestä, joiden välillä on palomuuri, ja niissä on asennettu 10 kV-valvonta ja asiamiesmuuntajat, jotka vastaavat Reitti A ja Reitti B -voimavarastolle. 10 kV-valvonta käyttää metallipuolustettua valvontaa, johon on asennettu tyhjiöputket. Syöttövalvontojen, kondensaattorien ja asiamiesmuuntajien kohdalla niiden nominale sähkövirta ja katkaisuvirta ovat 1.25 kA ja 25 kA, ja tulovalmisteistojen kohdalla 3.15 kA ja 31.5 kA. Asiamiesmuuntajan kapasiteetti on valittu 100 kVA, käyttäen SC11 -tyyppistä kuivaa muuntajaa, jännitteellä [110 ± (8×1.25%/10.5)] kV, johtoryhmällä Dyn11, impedanssi-voltti Uk = 4%, IP40-suojakuoret ja energiatehokkuusluokka 2. Järjestelmän luotettavuuden parantamiseksi jokaiselle 110 kV-tulovalmisteistolle vastaavat kaksi 10 kV-puoliskoa, mikä vähentää onnettomuuden vaikutusaluetta tapahtumassa.

Toiselle kerrokselle on asennettava maanmuuntaja, valmistettu kondensaattorikabini, jne. Kondensaattoriverkko on asennettu valmistettuun kabinissa, ja differentiaalipisteen suojaksi on asetettu, ja kapasiteetiksi on saavutettava 6 000 kVA. Lisäksi edellä mainittuihin osiin on valittu tässä suunnittelussa teräsjänteinen reaktori, jonka reaktiotaso on 12 %. Maanjäristyksen pienresistanssi täydellinen laite, jonka maanjäristyksen resistanssi on 10 Ω ja kapasiteetti 400 kVA. Toisella kerroksella on myös toissijainen huone. Toissijainen huone on erityisesti jaettu useisiin osiin, mukaan lukien videovalvonta, kilowattituntimittari, sähköenergian kerääminen, vika-analyysi, yhteiset mittaus- ja ohjausjärjestelmät, etästeuerung, relaissuoja, tietokoneohjattu, älykäs apuohjelmisto, aikasynkronointijärjestelmä, jne.

2.3 Voiman kulku

Voiman kulun osalta Reitti A ja Reitti B -voimavarastojen 110 kV-yhteisvoimatukien tulovalmisteistot molemmat astuvat oikean puolen 17 metrin leveästä lyhyestä reunasta. Kaksi reittiä astuvat samanaikaisesti, ja niiden välinen etäisyys on yli 10 metriä, ja ne on tuotu valmistettuihin GIS-kabinisiin, jotka vastaavat Reitti A ja Reitti B. Reitti A ja Reitti B -muuntajat, muuntajat ja 10 kV-valvonta, ja 10 kV-valvonnan ulospääsy ovat kaikki itsenäisiä, ja niiden välinen etäisyys on yli 10 metriä.

2.4 Prosessiarvostelusuunnittelun etuja

Projektin päälaite, mukaan lukien valmistetut GIS-kabinimet, 110 kV-muuntajat, valmistetut päälaitekabinimet, jne., ovat täysin erillisiä Reitti A ja Reitti B -voimavarastojen välillä. Reitti A ja Reitti B -voimavaraston voiman kulku on täysin erillinen. Perinteisiin sähköjakamistoimistoihin verrattuna se vie vähemmän tilaa, on korkean mukautettavuuden, on joustava ja tehokas, ja se voi vastata tietokeskusten luotettavuusvaatimuksiin.

3. Valmistettu kabinita

Tämä projekti käyttää kokonaisaseman täysmodulaarista valmistusmenetelmää. Paikan päällä on vain rakennettava apuasemat, kuten rynnäkkipohjat ja palomuurit. Modulaaristen valmistettujen kabinien tuotanto ja käsittely voidaan suorittaa samaan aikaan rakennustöiden kanssa, mikä vähentää huomattavasti rakennustöiden määrää. Se ratkaisee ongelmat, kuten suuri rakennustöiden määrä ja pitkä rakennuskierto perinteisessä sähköjakamistoimiston rakennustavassa, ja välttää tilanteen, jossa sähköjakamistoimiston rakennusaika on rajoitettu rakennustöihin.

3.1 Kabinita

Valmistetut kabinimet on tuotettu ja testattu tehtaalla, mikä takaa hienon tuotelaadun ja korkean standardin suunnittelun toteutustason, ja välttää paikan päällä suoritetun rakennustyön laadun vaikutusta laitteisiin. Rakenteellisesti laatikon pohjarakenteen komponentit on yhdistetty kanavan terästä, ja ovenpaneelit ja katto-osat on hitattu 2 mm paksuisilla korkealaatuisilla kylmävaihtoteräslevyillä. Sillä on kokonaisrakenne ja vahva iskurisuoja.

Laatikon ominaisuudet näkyvät pääasiassa kolmessa näkökohdassa: räjähdysmyrkkyys, kolmikerroksinen rakenne ja tiiviste, joka voi vastata perusoperaatiotarpeisiin ja taata, että jokainen komponentti säilyttää vakaita toimintatiloja. Ulkokalu on saatava IP54 tai korkeampi suojataso. Valmistetut kabinimet käyttävät täyskäyttötilasuunnittelua, ja niillä on myös hyvä tuulen, maanjäristyksen ja lunta vastustuskyky, mikä takaa laitteiden turvallisen toiminnan.

Kabinin sisällä oleva laite on korkeasti integroitu. Kabinin rakenteen suunnittelu ja eri sisäisten järjestelmien yhteistyö mahdollistavat, että valmistettu kabini vastaa laitteen toimintotarpeita. Kabinissa on otettu huomioon 110 kV-sähköjakamistoimiston ensisijainen, toissijainen ja viestintälaite, sekä apuohjelmistot, kuten ympäristön hallinta, valaistus, hätävalaistus, palosuoja ja maanmuuntaja.

3.2 Kabinita kuljetus

Kabinin on täytettävä korkeat vaatimukset, pääasiassa koskien kosteusvarustus ja tiiviste, muuten toiminnan laatu ei voida taata. Ottaen huomioon tämän projektin tiekuljetuksen rajoitukset, jokaisen kuljetusyksikön pituus on rajoitettu alle 14 metriin, leveys alle 3.4 metriin ja korkeus alle 4.5 metriin. Isommilla mittoilla varustetut valmistetut kabinimet kuljetetaan osiin, ja muut suhteellisesti pienemmät valmistetut kabinimet kuljetetaan kokonaisina, vastaavat tiekuljetuksen vaatimuksia. Jos paikka on saavuttanut asennusvaatimukset, se voidaan kuljettaa paikan päälle seuraavan asennuksen varten.

3.3 Paikan päällä asennus

Tämä projekti käyttää modulaarista valmistusmenetelmää, jossa on vähemmän rakennustöitä. Pääasialliset rakennustöiden sisällöt sisältävät kaksi uutta päämuuntajapohjaa, neljä 10 metrin pituista ja 6.5 metrin korkeaa palomuuria, kaksi GIS-kabinipohjaa, yksi päälaitekabinipohja, yksi 20 m³:n onnettomuusöljyallas, 198 metrin pituinen ja 2.3 metrin korkea tyhjä suoja-aita, 14 päämuuntajapilaria ja 80 metrin pituinen armatuunbetoninen kabeleja kuilu.

Valmistetut kabinimet käyttävät "tehtaalla on suoritettava kokeiluasennus simuloimaan todellista toimintatilaa + osittainen kuljetus paikan päälle ja sitten yhdistäminen ja asennus" -mallia. Kaikki moduulit on kokeiluasennettu tehtaalla, ja ongelmat löydetään ajoissa, eikä ongelmia jää paikan päälle, mikä takaa paikan päällä rakennuskierton ja rakennuslaadun. Paikan päällä nosto- ja asennustyö on lyhytaikainen, ja lähes ei ole raaka-aineen kertymistä.

Suuria kabiniosia yhdistävälle operaatiolle on käytetty "käyttämällä krania alustavan asennuksen tekemiseen + asteittain levittämällä ketjun avulla + tarkka asentaminen asennuspinin avulla" -prosessia. Varmistaa, että kabinin yhdistäminen on "tiiviisti", paikan päällä noston kuva on kuvassa 3.

Tiiviste vaatimusten täyttämiseksi yhdistämispisteet on suunniteltu järkevästi, pääasiassa käyttäen tiiviste-aineiden ja mekaanisten rakenteiden suunnittelumenetelmiä. Laatikon yhdistämisessä on käytetty vesitiivisteitä ja vesitiivisteitä. Kun yhdistäminen on suoritettu, vahva vesitiiviste on lisättävä yhdistämispisteisiin, ja sitten se on käsiteltävä tiivisteellä. Lopuksi vesitiivisteet ja puumaneräkkeet on asennettu järjestyksessä. Kun kaikki prosessit on suoritettu ja ne täyttävät korkeita laadunvaatimuksia, tiiviste ja vesitiiviste voidaan saavuttaa.

Kun jokainen moduuli on paikallaan, ensisijaista ja toissijaisia ​​yhteyksiä rakennetaan. Moduul