110 kV előre gyártott átalakítóállomás tervezése adatközpont számára

Bevezetés

A felhőszámítás és a nagy adatok, valamint az "Internet +" gyors áttörése más iparágnak köszönhetően a digitális gazdaság világszerte virágzik. Fontosabb szerepet játszik az egyre növekvő jelenlétével az egyéni életben és a nemzetgazdaságban. Különösen a COVID-19 pandémia globális hatása közepette, amikor a világ gazdasága csökken, csak a digitális gazdaság tudott ellensúlyozni ezt a tendenciát, és folytatja erős fejlődési momentumát.

A GB 50174 - 2017 Adatközpont tervezési kódja meghatározza a konkrét adatközpont definícióját. Az adatközpont, mint alapvető infrastruktúra, amely adatkezeléshez és tároláshoz kapcsolódik, képes eltárolni a különböző típusú információkat. Emellett támogatja az alapvető funkciókat, mint az adatszámítás és -átvitel, hogy megfeleljen a hatalmas mennyiségű adat kezelésének igényeinek. Az adatközpontok felépítése egy elkerülhetetlen trend lett.

Az adatközpontiparban, amit digitális ingatlanul is említenek, jelentősen eltér a hagyományos infrastrukturális projektektől. Íme néhány kiemelkedő jellemzője az adatközpontoknak: magas energiafogyasztás, magas megbízhatósági követelmények, és gyors felépítési sebesség. Az adatközpontok energiafogyasztása koncentrált, általában 2N redundanciával van konfigurálva. A hatalmas energiafogyasztási kapacitás azt jelenti, hogy park-szintű adatközpont projektek esetén általában specifikus 110 kV átalakító állomásokat építenek be.

Azonban a 110 kV átalakító állomások felépítése is több problémával jár, amelyek konkrétan a következőkben nyilvánulnak meg: A hagyományos 110 kV átalakító állomások kivitelezési ciklusának hossza Kínában általában 12-24 hónap, ami tartalmaz minden ciklusbeli munkát, mint a tervezés, hely kiválasztása, felmérés, tervezés, projekt regisztráció, anyag beszerzése, "négy csatlakozás és egy szintezés" (víz, villamos energia, út, és telekommunikáció hozzáférése, valamint a föld szintezése), felépítés és telepítés, finomhangolás, zöldfelületek visszaállítása, és termelési elfogadás. A hosszú felépítési idő nem illeszkedik az adatközpontok gyors kiszolgálási igényéhez; Vevői és hálózati okokból a kínai adatközpontipar főleg a Peking-Tianjin-Hebei régióban, a Jangcsi-völgyi régióban, és a Guangdong-Hong Kong-Makaó nagy régióban található. Ezek a régiók leginkább fejlett városok, ahol a földforrások ritkák, és a tervezés során gyakran előkerül a helykorlátozás; Az adatközpontok átalakító állomásai is alkalmazkodhatnak az adatközpontok rugalmas kapacitásváltozásaihoz.

Az adatközpontok átalakító állomásainak felépítésének problémáinak orvoslására a előre gyártott moduláris átalakító állomások egy fontos megoldási irány lehet. A moduláris tervezési koncepció alapján, az előre gyártott átalakító állomások rugalmasságban és megbízhatóságban bírnak előnyökkel a hagyományos átalakító állomásokhoz képest. Minden rendszer a gyárban van előállítva, telepítve, összekötve, finomhangolt, és előre szerelve. Miután elkészült, közvetlenül a helyszínen lehet összeszerelni, ami nagy hatékonyságot, a felépítési nehézségek csökkentését, és magas integrációs fokot biztosít. Ezen átalakító állomások alkalmasak különböző felépítési forgatókönyvekre, és jelentős előnyöket mutatnak.

Ez a cikk a 1-es Adatközpont 110 kV átalakító állomás felépítési projektját veszi példaként, és részletesen bemutatja az előre gyártott átalakító állomások alkalmazási területeit, folyamat-elrendezési tervezését, és a préfabrikált kabint a data centerben.

1. Projekt Áttekintés

A 1-es Adatközpont projekt Jiangsu provinciában, Szuzhou városában helyezkedik el. Ez a projekt egy régi gyár épületének átalakítása. A parkban már 4 épület létezik, nevezetesen A, B, C, és D. A fő felépítési tartalom most a park teljes átalakítása, anélkül, hogy változtatnának a meglévő épület tervezési feltételein, és egy megbízható adatközpont park létrehozása.

Ez a park a GB 50174 - 2017 Adatközpont tervezési kódja A osztályú adatközpont szabványát követi, és tervezi egy park-szintű adatközpont felépítését, amely 100,000-nél több nagy teljesítményű szervert tud tárolni. A parknak 110 kV átalakító állomást kell felépítenie, hogy eleget tegyen a park energiaszállítási igényeinek. Az állomásba 2 teljesen független 110 kV közüzemi energiaforrás kerül, mindegyike 80,000 kVA kapacitással, ami egy 2N energiaszállítási rendszert formál. Normál működés közben minden vonal terhelése nem haladja meg a teljes terhelési kapacitás 50%-át, vagyis 40,000 kVA. Ha egy közüzemi forrás sikertelen, a másik képes lesz viselni az adatközpont összes terhelését.

Mivel ez a projekt egy gyár épületének átalakítása, a projekt nagy része már a megalakult A, B, C, és D épületek által foglalt, ami jelentősen korlátozza a fizikai térhasználatot. A fő elérhető külső tér a B épület bal oldalán nyílik, és a B és D épület között. A hagyományos 110 kV átalakító állomás esetében, amikor 2 darab 80,000 kVA kapacitású fő transzformátort kell telepíteni, egy hosszú és széles téglalap alakú helyre van szükség, ami hosszúságban kb. 70 méter, és szélességben 40 méter. A B épület bal oldalán a hely szabad tere 30 méter, és a B és C épület közötti hely szabad tere 50 méter. A tűzvédelmi távolság figyelembe vétele miatt az állomás és az épületek között, valamint a park tűzharcoló körútának követelményei miatt, mindkét hely nehézkes a hagyományos állomás felépítési térkövet kielégíteni.

A 1-es Adatközpont projekt ügyfélének egy internetes vállalkozás. Mint alapvető adatközpont projekt, ez a park sok online üzleti tevékenységet fog támogatni, és nagy mennyiségű adatot továbbít, működés, tárolás, és feldolgozás után. Az ügyfél magas követelményeket támaszt az adatközpont megbízhatóságára, és szűk időkeretre van kötve a kiszolgálásra.

A kiszolgálás időpontjának tekintetében, mivel az ügyfél adatüzlet gyorsan fejlődik, a dátumközti igénye az adatközpontra rendkívül sietős, és az egész adatközpontparkot 6 hónapon belül kell kiszolgálni. A megbízhatóság tekintetében, az ügyfél arra köt, hogy a 110 kV átalakító állomás két közüzemi forrása, amelyek egymás háta mögött biztonságolják, teljesen függetlenek legyenek a bejövőtől a kimenőig, és a távolságuk 10 méternél nagyobb legyen. A GIS, transzformátor, és 10 kV átkapcsoló berendezések különböző fizikai térben vannak elhelyezve, hogy egyetlen baleset ne befolyásolja mindkét közüzemi forrást, és így az egész adatközpont üzleti tevékenységeit sem.

Mivel a 1-es Adatközpont 110 kV átalakító állomás projektje térkori korlátozásokkal, szűk időkerettel, és magas testreszabási követelményekkel bír, a hagyományos állomás forma nehézkes a projekt követelményeinek kielégítésére. A helyi hálózati vállalattal tárgyalás és vitával, megerősítették, hogy ebben a projektben előre gyártott moduláris 110 kV átalakító állomás formáját fogják alkalmazni.

2. Folyamat Elrendezés Tervezése
2.1 Fizikai Tér

A 1-es Adatközpont 110 kV átalakító állomás projektje összesen 2 bejövő tápellátási vonallal rendelkezik, és a tápellátás a fenti 220 kV A és B átalakító állomások közüzemi forrásából származik. Mindkét A és B közüzemi forrás bejövő vonala a déli irányból a parkba éri, föld alatti elhelyezés mellett. A külső közüzemi vonalak irányát, és a park jelenlegi épületi helyzetét figyelembe véve, a 110 kV átalakító állomást a park délnyugati sarkába helyezték. A 110 kV átalakító állomás helyének síkrajzának séma rajza a 1. ábrán látható.

Az előre gyártott állomás hossza 82 méter, szélessége 17 méter, és a teljes területe 1,400 m². Ugyanolyan feltételek mellett, a hagyományos állomás esetében ezek a három paraméter rendre 70 méter, 40 méter, és 2,800 m². Összehasonlítva a hagyományos állomással, a terület 50%-nál nagyobb mértékben megtakarított, és az állomás elrendezése a helyszíni feltételek alapján meghatározható, ami viszonylag rugalmas.

1. ábra A 110 kV átalakító állomás helyének síkrajzának séma rajza

2.2 Folyamat Elrendezés

A 2. ábra a 110 kV átalakító állomás folyamat elrendezésének rajzát mutatja. Az állomás belseje két előre gyártott GIS (SF6 gáz kitartó fémettetett átalakító) kabin, egy előre gyártott fő berendezés kabin, és két kinti 110 kV transzformátorból áll. A rendszer lineáris elrendezésben van.

2.3 Energia Utvonal

Ez a projektben az állomás alapvetően teljesen szimmetrikus. Látható a 2. ábráról, a két előre gyártott fő berendezés kabin közötti középső tűzfallal, a bal és jobb oldalon a Route A és Route B energiaforrásokhoz tartozó előre gyártott GIS kabin, előre gyártott fő berendezés kabin, 110 kV transzformátor, és előre gyártott kondenzátor kabin, és a Route A és Route B berendezései teljesen függetlenek.

Az egész állomás független kerítéssel rendelkezik, és függetlenül működik az adatközpont parktól. A déli oldalon van egy független bejárat a parkon kívül. Csak szakértők engedélyezettek a 110 kV átalakító állomásba, és más személyeknek nincs hozzáférése, ami biztosíthatja az állomás működésének megbízhatóságát.

A GIS kabin egy egységes előre gyártott kabin. Belül főleg 110 kV GIS kombinált elektronikus berendezésekkel, 2,000 A-os nominális árammal rendelkezik. A tervezés minden részében, a szulfur-hexafluorid (SF6) egy fontos tüzelés leküzdő médium, és alkalmazható a GIS-ben. Strukturálisan, a GIS főleg több részre oszlik, beleértve a feszültség transzformátorokat, villámlók, átkapcsolók, és szívattyúk, stb. Ezeknek a részeknek helyes összekapcsolása, és minden komponens megbízhatóságának biztosítása szükséges, hogy hatékonyan elérje az összes funkciót [8].

A fő transzformátor főleg háromfázisú, dupla tekeretű, olajrasztó, önlefűtő transzformátort használ, YN-lépcsőzetes módon, 10.5 ± (2×2.5%/0.4) kV feszültségi szinttel, és a konkrét modell SZ11 - 80000/110.

A fő berendezés kabin kétfőszerkezetű. Az első szint két teljesen független 10 kV kimeneti szekrény kabinból áll, tűzfal választja, és a Route A és Route B energiaforrásokhoz tartozó 10 kV átkapcsoló berendezésekkel, és állomás szolgáltató transzformátorokkal van felszerelve. A 10 kV átkapcsoló berendezések metál fedélzetű átkapcsoló berendezésekkel, vakuum átkapcsolókkal rendelkeznek. A tápegység szekrények, kondenzátorok, és állomás szolgáltató transzformátorok nominális árama és átkapcsoló árama 1.25 kA és 25 kA, a bejövő vonalak esetén pedig 3.15 kA és 31.5 kA. Az állomás szolgáltató transzformátor kapacitása 100 kVA, SC11-típus száraz transzformátor, 110 ± (8×1.25%/10.5) kV feszültséggel, Dyn11 csatlakozási csoporttal, 4% Uk impedancia feszültséggel, IP40 védelmi fedélzettel, és 2. energiahatékonysági osztály. A rendszer megbízhatóságának javítása érdekében, minden 110 kV bejövő vonal két 10 kV buszos szektorral rendelkezik, ami csökkentheti a hiba hatáskörét, ha hiba bekövetkezik .

A második szinten egy földkapcsoló transzformátor, előre gyártott kondenzátor kabin, stb. szükséges. A kondenzátor bankot az előre gyártott kabinban konfigurálják, differenciális nyomás védelmet állítanak be, és 6,000 kVA kapacitást kell elérni. A fent említett részek mellett, ebben a tervezésben vasmag reaktort választottak, 12% reaktancia arányval. Egy teljes készletű kis ellenállású földkapcsoló, 10 Ω ellenállással, és 400 kVA kapacitással. A második szinten van egy másodlagos szoba. A másodlagos szobát konkrétan több részre osztják, beleértve a videofelügyeletet, kilowatt óra szekrények, elektrikus energia gyűjtést, hibabejelentést, közös mérés és vezérlést, távirányítási kommunikációt, relé védelmet, számítógépes figyelést, intelligens segédvezérlő rendszereket, időszinkronizáló rendszereket, stb.

2.3 Energia Utvonal

Az energia utvonal tekintetében, a Route A és Route B 110 kV közüzemi bejövő vonalai mind a 17 méter széles rövidebb oldalon, a jobb oldalon érnek be. A két útvonal párhuzamosan lép be, 10 méternél nagyobb távolságra, és mindegyiket a Route A és Route B-hez tartozó előre gyártott GIS kabinokba vezetik be. A Route A és Route B GIS-től a transzformátorokig, a transzformátoroktól a 10 kV átkapcsoló berendezésekig, és a 10 kV átkapcsoló berendezések kimenő vonalai között, minden független, és a távolság 10 méternél nagyobb.

2.4 A Folyamat Elrendezés Tervezésének Elmélyebb Elemei

A projekt fő berendezései, beleértve az előre gyártott GIS kabinokat, 110 kV transzformátorokat, előre gyártott fő berendezés kabinokat, stb., teljesen elkülönültek a Route A és Route B között. A Route A és Route B energia utvonalai teljesen elkülönültek. Összehasonlítva a hagyományos állomásokkal, kevesebb területet foglalnak el, nagyobb testreszabási fokot biztosítanak, rugalmasak és hatékonyak, és képesek elégedettséget nyújtani az adatközpontok megbízhatósági követelményeire.

3. Előre Gyártott Kabin Technológia

Ez a projekt teljes állomás szintű, teljesen moduláris előre gyártási módszert alkalmaz. A helyszínen csak segédinfrastruktúrák, mint a sávszerű alapok, és tűzfalak, szükségesek. A moduláris előre gyártott kabinok gyártása és feldolgozása egyszerre zajlik a civil műszaki munkákkal, ami jelentősen csökkenti a civil műszaki munka mennyiségét. Megoldja a hagyományos állomás felépítési módban a nagy civil műszaki munka mennyisége, és a hosszú felépítési ciklus problémáit, és elkerüli, hogy az állomás felépítési ideje a civil műszaki projektek által korlátozott legyen.

3.1 Kabin Technológia

Az előre gyártott kabinok a gyárban vannak előállítva és finomhangolva, ami biztosítja a kiváló termékminőséget, és a magas szintű tervezés végrehajtását, és elkerüli a helyszíni felépítés minőségének hatását a berendezésekre. Szerkezeti szempontból, a doboz test alap keret összetevői csatorna acéllal vannak összekapcsolva, és az ajtólapok, és a fedőlapok 2 mm vastagságú, minőségi hűtött lap acéllal vannak hegyezve. Egységes szerkezettel, és erős ütőerőtlenséggel bír.

A doboz test jellemzői főleg három aspektusban nyilvánulnak meg: rosting, három rétegű szerkezet, és zárás, ami kielégíti az alapvető működési követelményeket, és biztosítja, hogy minden komponens stabil működési állapotban maradjon. A külső háztetőnek legalább IP54 szintű védelmi szintet kell elérnie. Az előre gyártott kabinok teljes működési körülményeket vizsgáló tervezést követnek, és jó szél, rázkódás, és hóterhelés elleni ellenállást is biztosítanak, hogy a berendezések biztonságos működését garantálják.

A kabin belső berendezései magas integrációs fokot mutatnak. A kabin szerkezetének tervezése, és a különböző belső rendszerek harmonizálása révén, az előre gyártott kabin kielégíti a berendezések működésének igényeit. A kabin nem csak a 110 kV átalakító állomás első, másod, és kommunikációs berendezéseit, de a környezeti ellenőrzést, világítást, válságvilágítást, tűzvédelmet, és a földkapcsolást is tartalmazó segédrendszereket is figyelembe veszi.

3.2 Kabin Transzport

A kabin magas követelményeket teljesíteni kell, főleg a vízmentességet, és a zárás, egyébként a működés minősége nem biztosítható. A projekt utasúti transzport korlátaira, minden szállítási egység hossza 14 méternél kevesebb, a szélessége 3.4 méternél kevesebb, és a magassága 4.5 méternél kevesebb. A nagyobb méretű előre gyártott kabinokat szakaszokban szállítják, a kisebb méretű előre gyártott kabinokat pedig egészben, ami kielégíti az utasúti transzport követelményeit. Ha a helyszín megfelel az összeszerelési követelményeknek, akkor a helyszínen a következő lépésekhez szállítható .

3.3 Helyszíni Telepítés

Ez a projekt moduláris előre gyártási módszert alkalmaz, kevesebb civil műszaki munkával. A fő civil műszaki tartalmak két új építendő fő transzformátor alap, négy 10 méter hosszú, 6.5 méter magas tűzfal, két GIS kabin alap, egy fő berendezés kabin alap, egy 20 m³ baleseti olajmedence, egy 198 méter hosszú, 2.3 méter magas lyukas kerítés, 14 fő transzformátor tám, és egy 80 méter hosszú, erősített beton kábelmélyet tartalmaznak.

Az előre gyártott kabinok "gyárban való előzetes összeszerelés, valódi működési helyzet