Дизајн на предизработена подстанција од 110 кВ за податочен центар

Вовед

Со брзото развојување на технологии како облачните пресметки и големи податоци, и со убрзаната пенетрација на „Интернет +“ во различни индустрии, индустријата на дигиталната економија процветува во големите земји и региони по целиот свет. Заема все поголема улога во секојодневниот живот и националната економија. Особено под сегашниот глобален утрес од пандемијата COVID-19, спуштањето на светската економија се заострува. Само дигиталната економија го прекренувала трендот и ја одржувала силната моментум на развој.

GB 50174 - 2017 Design Code for Data Centers дава специфична дефиниција за податочни центри. Податочниот центар, како основна инфраструктура поврзана со управувањето и складирањето на податоци, може да складира различни видови информации. Освен тоа, ги поддржува основните функции како пресметување и трансмисија на податоци за да задоволи потребите на масивното управување со податоци. Изградбата на податочни центри станува неизбежен тренд.

Во индустријата на податочните центри, истите се нарекуваат циферска недвижност, што е многу различно од традиционалните инфраструктурни проекти. Еве неколку изразени карактеристики на податочните центри: висок консум на енергија, високи барања за надежност, и барање за брза изградба. Консумот на енергија во податочните центри е концентриран, обично конфигуриран со 2N редунданција. Големата капацитет за консум на енергија значи дека паркови-ниво податочни центри обично конфигурираат кориснички специфични 110 кV подстанции.

Меѓутоа, изградбата на 110 кV подстанции има многу болни точки, конкретно изразени во следните аспекти: Циклусот на изградба на традиционалните 110 кV подстанции во Кина обично трае 12-24 месеци, вклучувајќи целокупни работни содржини како планирање, локација, испитување, дизајн, прифаќање на проект, материјали за закуп, „четири врски и една равнина“ (пристап до вода, електричество, патеки, и телекомуникации и равнина на земјата), изградба и инсталација, тестiranje, поправка на зелената површина, и производствена прифаќање. Долгото време на изградба не може да се подудари со барањето за брза достава на податочните центри; Поради причини поврзани со клиентите и мрежата, индустријата на податочните центри во Кина најчесто е распределена во регионот Пекинг-Тјанџин-Хебеј, Јангцекијанскиот делта, и Великата Бејско-Хонгконгска залива. Најмногу од овие региони се релативно развити градови со ретки земјишни ресурси, и често се среќаваат проблеми со ограничување на локацијата во планирањето на проектот; Подстанциите на податочните центри исто така треба да се прилагодат на флексибилните промени на капацитетот на податочните центри.

За болните точки во изградбата на подстанции на податочните центри, префабрикуваните модуларни подстанции се важен насока за решавање. Префабрикуваните подстанции, базирани на концептот за модуларен дизајн, имаат предности во примената во однос на гибкост и надежност споредено со традиционалните подстанции. Сите системи во префабрикуваната кабина се произведени, инсталирани, поврзани, отстранување на грешки, и предварително саставени во завод. По завршувањето, можат директно да се састават на местото, достигнувајќи висока ефикасност, намалувајќи трудноста на изградба, и имајќи висок степен на интеграција. Приложни се за различни сценарија на изградба на подстанции и покажуваат очигледни предности.

Овој текст го зема примерот на проектот за изградба на 110 кV подстанција на Податочен Центар број 1, и прави детално воведување на сценариите на применување, дизајн на процесна распоредба, и дизајн на процесот на префабрикуваната кабина на префабрикуваните подстанции во податочните центри.

1. Преглед на проектот

Проектот за Податочен Центар број 1 е локализиран во градот Суџоу, провинција Јангсу. Овој проект е реновација на стара фабрика. Во паркот веќе постојат 4 фабрички згради, наредени како А, Б, Ц, и Д. Главната содржина на изградбата овој пат е да се освои целокупната реновација на паркот без изменување на постојните услови за планирање на зградите и да се изгради надежен парк на податочен центар.

Овој парк се однесува на стандардот за класа А податочен центар во GB 50174 - 2017 Design Code for Data Centers и планира да се изгради парк-ниво податочен центар кој може да носи повеќе од 100.000 високоперформантни сервери. Паркот треба да изгради 110 кV подстанција за да задоволи барањата за енергетска достава на паркот. Подстанцијата воведува 2 потполно независни 110 кV енергетски извори, секој со капацитет од 80.000 кVA, формирајќи 2N систем за достава на енергија. Под нормални услови, стапката на нагузба на секоја линија не превиши 50% од неговата целокупна капацитет, тоа е, 40.000 кVA. Кога еден енергетски извор се повреди, другиот може да носи сите нагузби на податочниот центар.

Бидејќи овој проект е реновација на фабрика, повеќето простор на земјиште на проектот веќе е зазет од завршените згради А, Б, Ц, и Д, со релативно големи физички ограничувања на простор. Главните доступни надворешни простори се отворениот простор на левата страна на зграда Б и отворениот простор помеѓу зграда Б и зграда Д. За традиционалната шема на 110 кV подстанција, кога се инсталираат 2 главни трансформатори со капацитет од 80.000 кVA, потребен е правоаголен простор со должина околу 70 м и ширина 40 м. Чистото растојание на просторот на левата страна на зграда Б е 30 м, а чистото растојание на просторот помеѓу зграда Б и зграда Ц е 50 м. Со оглед на потребите за противпожарна заштита меѓу подстанцијата и зградите и барањата на паркот за противпожарна кружна патека, за обидуваат двајата простори да ги задоволат просторните потреби за изградба на традиционалните подстанции.

Клиентот на проектот Податочен Центар број 1 е интернет компанија. Како базен проект на податочен центар за овој клиент, овој парк ќе поддржува голем број на онлайн бизниси на клиентот и голема количина на пренос, операции, складирање, и обработка на податоци зад бизнисите. Клиентот има високи барања за надежноста на овој податочен центар и е тесен на времето за достава.

Во однос на времето на достава, поради брзото развивање на податочните бизниси на клиентот, клиентот има многу ургентна потреба за податочен центар, и целокупниот парк на податочен центар треба да се достави во рамки на 6 месеци. Во однос на надежноста, клиентот бара две енергетски извори на 110 кV подстанцијата, кои се взаимно резервни, да бидат потполно независни од входната до изходната линија, и патеките да се на повеќе од 10 м растојание. Главната опрема како GIS, трансформатори, и 10 кV превключувачки опреми се распределени во различни физички простори за да се избегне една авария да влијае на двата енергетски извори и така да влијае на сите бизниси на целокупниот податочен центар.

Бидејќи проектот на 110 кV подстанција на Податочен Центар број 1 има ограничувања на простор, строго време, и високи барања за персонализација, традиционалната форма на подстанција е тешко да ги задоволи потребите на проектот. Последно, после преговори и дискусија со локалната енергетска мрежа, се потврди дека овој проект ќе го прифати формата на префабрикувана модуларна 110 кV подстанција.

2. Дизајн на процесна распоредба
2.1 Физички простор

Проектот на 110 кV подстанција на Податочен Центар број 1 има вкупно 2 входни енергетски линии, и енергетските извори доаѓаат од енергетските извори на горниот 220 кV подстанција А и Б. Входните линии на двата енергетски извори А и Б влегуваат во паркот од јужната страна преку подземно заривање. Со оглед на правецот на патеките на енергетските извори однадвор и тековната состојба на зградите во паркот, 110 кV подстанцијата е поставена во југозападниот агол на паркот. Шематичниот дијаграм на локацијата на 110 кV подстанцијата е прикажан на Слика 1.

Префабрикуваната подстанција е долга 82 м, широка 17 м, и има вкупна плоштина од 1.400 м². За традиционална подстанција под исти услови, овие три параметри се 70 м, 40 м, и 2.800 м² соодветно. Споредено со традиционалната подстанција, плоштината е заштедена повеќе од 50%, и распоредбата на подстанцијата може да се одреди според условите на местото, што е релативно гибко.

Слика 1 Шематичен дијаграм на планот за локација на 110 кV подстанција

2.2 Процесна распоредба