ڈیٹا سینٹر کے لئے 110 kV پری فیبریکیٹڈ سب سٹیشن کا ڈیزائن

مقدمہ

کلاود کمپیوٹنگ اور بڑے معلومات کے جیسی تکنالوجیوں کی تیز رفتار ترقی، اور انٹرنیٹ پلس کے مختلف صنعتوں میں تیز رفتار نفاذ کے ساتھ، دیجیٹل معیشت کا صنعت دنیا بھر کے بڑے ممالک اور علاقوں میں فروغ پذیر ہے۔ یہ روزمرہ زندگی اور قومی معیشت میں روشنی کی ایک بڑی ذمہ داری رکھتا ہے۔ خاص طور پر موجودہ وقت میں کورونا وائرس (COVID-19) کی عالمی وبا کے تحت، دنیا کی معیشت کی گراوت کی رفتار میں تیزی آ رہی ہے۔ صرف دیجیٹل معیشت کی رفتار میں تیزی آئی ہے اور تیز رفتار ترقی کا ایک مضبوط رجحان برقرار رکھا ہے۔

GB 50174 - 2017 ڈیٹا سنٹرز کے لیے ڈیزائن کوڈ میں ڈیٹا سنٹرز کی مخصوص تعریف دی گئی ہے۔ ڈیٹا سنٹر، ڈیٹا کے مینجمنٹ اور سٹوریج سے متعلق ایک بنیادی سہولت کے طور پر، مختلف قسم کی معلومات کو سٹور کر سکتا ہے۔ علاوہ ازیں، یہ ڈیٹا کیلکیولیشن اور ٹرانسفر کی طرح کی بنیادی فنکشن کو بھی حمایت کرتا ہے تاکہ بڑے پیمانے پر ڈیٹا کے مینجمنٹ کی ضروریات کو پورا کیا جا سکے۔ ڈیٹا سنٹرز کی تعمیر اب ایک غیر قابل اجتناب رجحان بن چکی ہے۔

ڈیٹا سنٹر صنعت میں، یہ دیجیٹل املاک کے طور پر جانا جاتا ہے، جو روایتی بیس آف پروجیکٹس سے بہت مختلف ہے۔ یہاں ڈیٹا سنٹرز کی کچھ برجستہ خصوصیات ہیں: زیادہ بجلی کا استعمال، زیادہ معتبریت کی ضرورت، اور تیز رفتار تعمیر کی ضرورت۔ ڈیٹا سنٹرز کا بجلی کا استعمال مرکوز ہوتا ہے، عام طور پر 2N زائدگی کے ساتھ کنفیگر کیا جاتا ہے۔ بڑی قدرت کی بجلی کی قوت کی چھانگی کیپیسٹی کا مطلب یہ ہے کہ پارک سطح کے ڈیٹا سنٹر پروجیکٹ عام طور پر کسٹمر-خصوصی 110 kV سب سٹیشن کنفیگر کرتے ہیں۔

تاہم، 110 kV سب سٹیشن کی تعمیر کے لیے بہت ساری مشکلات ہیں، جو درج ذیل میں واضح طور پر ظاہر ہوتی ہیں: چین میں روایتی 110 kV سب سٹیشن کی تعمیر کا دور عام طور پر 12 - 24 ماہ کا ہوتا ہے، جس میں منصوبہ بندی، مقام کا انتخاب، سروے، ڈیزائن، پروجیکٹ کا فائل کرنگ، میٹریل کی خریداری، "چار کنکشن اور ایک سطح" (پانی، بجلی، سڑک، اور ٹیلی کامیونیکیشن کا رسائی اور زمین کی سطح)، تعمیر اور انسٹالیشن، کمیشننگ، سبزی کی ریاستوریشن، اور پروڈکشن کی قبولیت شامل ہوتے ہیں۔ لمبی تعمیر کی مدت ڈیٹا سنٹرز کی تیز رفتار ترسیل کی ضرورت کے مطابق نہیں ہوتی؛ کسٹمر اور نیٹ ورک کی وجہ سے، چین میں ڈیٹا سنٹر صنعت بیجنگ-تیانجن-ہیبی علاقہ، یانگٹزی ریور ڈیلٹا، اور گوانگڈونگ-ہانگ کانگ-ماکاؤ گریٹر بے علاقہ میں پھیلی ہوئی ہے۔ ان علاقوں کی بیشتر شہروں کی ترقی ہو چکی ہے اور زمین کی سرچشمه کم ہے، اور پروجیکٹ کے منصوبہ بندی کے دوران عام طور پر مقام کی حدود کی مشکلات کا سامنا کیا جاتا ہے؛ ڈیٹا سنٹر کے سب سٹیشن بھی ڈیٹا سنٹرز کی موثر کیپیسٹی کے تبدیل ہونے کے لیے مطابقت رکھنے کی ضرورت ہوتی ہے۔

ڈیٹا سنٹر کے سب سٹیشن کی تعمیر کے لیے مشکلات کے لیے، پری فیبریکیٹڈ مدولر سب سٹیشن ایک اہم حل کی سمت ہیں۔ مدولر ڈیزائن کی کانسپت پر مبنی ہوئے پری فیبریکیٹڈ سب سٹیشن کے استعمال میں روایتی سب سٹیشن کے مقابلے میں موثریت اور معتبریت کی فضیلت ہوتی ہے۔ پری فیبریکیٹڈ کیبین کے تمام نظام فیکٹری میں پیداوار، انسٹالیشن، واائرنگ، ڈیبگنگ، اور پری ایسیمبل کیا جاتا ہے۔ مکمل ہونے کے بعد، ان کو مستقیم مقام پر ایسیمبل کیا جا سکتا ہے، جس سے موثریت بڑھتی ہے، تعمیر کی مشکلات کم ہوتی ہیں، اور ایک بہت زیادہ درجہ کی مجموعی ہوتی ہے۔ وہ مختلف سب سٹیشن کی تعمیر کے سیناریوؤں کے لیے مناسب ہوتے ہیں اور واضح فضیلت ظاہر کرتے ہیں۔

اس مقالہ میں، ڈیٹا سنٹر نمبر 1 کے 110 kV سب سٹیشن کی تعمیر کے پروجیکٹ کو مثال کے طور پر لیا گیا ہے، اور پری فیبریکیٹڈ سب سٹیشن کے استعمال کے سیناریو، پروسیس کی لی آؤٹ ڈیزائن، اور ڈیٹا سنٹرز میں پری فیبریکیٹڈ کیبین کی پروسیس ڈیزائن کے بارے میں مفصل متعارف کرانا کیا گیا ہے۔

1. پروجیکٹ کا خلاصہ

ڈیٹا سنٹر نمبر 1 کا پروجیکٹ جیانگسو صوبے کے سوزہو شہر میں واقع ہے۔ یہ پروجیکٹ ایک پرانے فیکٹری بلڈنگ کی ترمیم ہے۔ پارک میں پہلے سے ہی چار فیکٹری بلڈنگ ہیں، جن کے نام A، B، C، اور D ہیں۔ اس بار کی اصل تعمیر کا مطلب ہے کہ موجودہ بلڈنگ کے منصوبہ بندی کی شرائط کو تبدیل کیے بغیر پارک کی کلیہ ترمیم کرنا ہے اور ایک معتبر ڈیٹا سنٹر پارک بنانا ہے۔

یہ پارک GB 50174 - 2017 ڈیٹا سنٹرز کے لیے ڈیزائن کوڈ میں کلاس A ڈیٹا سنٹر کے معیار کو مدنظر رکھتے ہوئے ایک پارک سطح کے ڈیٹا سنٹر کی تعمیر کا منصوبہ بناتا ہے جو 100,000 سے زیادہ ہائی پرفارمنس سرورز کو رکھ سکتا ہے۔ پارک کو پارک کی بجلی کی فراہمی کی ضرورت کو پورا کرنے کے لیے ایک 110 kV سب سٹیشن کی تعمیر کی ضرورت ہے۔ سب سٹیشن 2 مکمل طور پر آزاد 110 kV سب سٹیشن کی بجلی کی فراہمی کو داخل کرتا ہے، جن کی ہر کیپیسٹی 80,000 kVA ہے، یہ 2N بجلی کی فراہمی کا نظام بناتا ہے۔ عام کام کے دوران، ہر لائن کا لوڈ ریٹ نسبتاً اس کی کل کیپیسٹی کا 50% سے زیادہ نہیں ہوتا ہے، یعنی 40,000 kVA۔ ایک سب سٹیشن کی بجلی کی فراہمی کے فیل ہونے پر، دوسری سب سٹیشن کی بجلی کی فراہمی ڈیٹا سنٹر کے تمام لوڈ کو رکھ سکتی ہے۔

چونکہ یہ پروجیکٹ ایک فیکٹری بلڈنگ کی ترمیم ہے، پروجیکٹ کا بیشتر زمینی خلائی حصہ پہلے سے ہی مکمل ہوئے A، B، C، اور D بلڈنگوں کے ذریعے قبضہ کر لیا گیا ہے، جس کی وجہ سے نسبتاً بڑا فزیکل خلائی قیاس ہے۔ اہم دستیاب آؤٹ ڈور خلائی حصے B بلڈنگ کے بائیں جانب کا کھلی خلائی حصہ اور B بلڈنگ اور D بلڈنگ کے درمیان کا کھلی خلائی حصہ ہیں۔ روایتی 110 kV سب سٹیشن کے منصوبہ کے لیے، 80,000 kVA کی کیپیسٹی کے 2 مین ٹرانسفورمر کو نصب کرنے کے لیے، تقریباً 70 میٹر لمبائی اور 40 میٹر چوڑائی کے ایک مستطیل مقام کی ضرورت ہوتی ہے۔ B بلڈنگ کے بائیں جانب کے مقام کی صاف فاصلہ 30 میٹر ہے، اور B بلڈنگ اور C بلڈنگ کے درمیان کے مقام کی صاف فاصلہ 50 میٹر ہے۔ سب سٹیشن اور بلڈنگ کے درمیان آگ کے روکنے کے فاصلہ اور پارک کے آگ بجوئے کے رنگ کے مطابق، دونوں مقامات کو روایتی سب سٹیشن کی تعمیر کی خلائی ضرورت کو پورا کرنے کے لیے مشکل ہوتا ہے۔

ڈیٹا سنٹر نمبر 1 پروجیکٹ کا کسٹمر ایک انٹرنیٹ کمپنی ہے۔ اس کسٹمر کے لیے ایک بیس ٹائپ ڈیٹا سنٹر پروجیکٹ کے طور پر، یہ پارک کسٹمر کی بڑی مقدار میں آن لائن کاروبار اور ان کاروبار کے پیچھے بہت ساری معلومات کی ترسیل، آپریشن، سٹوریج، اور پروسیسنگ کو سپورٹ کرے گا۔ کسٹمر اس ڈیٹا سنٹر کی معتبریت کے لیے بہت زیادہ ضرورت رکھتا ہے اور ڈیلیوری کی مدت کے لحاظ سے بہت تنگ ہے۔

ڈیلیوری کی مدت کے لحاظ سے، کسٹمر کی معلومات کی کاروبار کی تیز رفتار ترقی کی وجہ سے، کسٹمر کو ڈیٹا سنٹر کی بہت زیادہ ضرورت ہے، اور کل ڈیٹا سنٹر پارک کو 6 ماہ کے اندر ڈیلیور کرنا ضروری ہے۔ معتبریت کے لحاظ سے، کسٹمر کو 110 kV سب سٹیشن کی دو سب سٹیشن کی بجلی کی فراہمی کی ضرورت ہے، جو ایک دوسرے کی بیک اپ ہیں، اور ان کی آمد سے لے کر نکاسی تک کام کرتی ہیں، اور ان کے راستے 10 میٹر سے زیادہ دور ہیں۔ GIS، ٹرانسفورمر، اور 10 kV سوئچ گیار جیسے کی میئں تکنولوجی کو مختلف فزیکل خلائی حصوں میں تقسیم کیا گیا ہے تاکہ ایک واحد حادثے کی وجہ سے دونوں سب سٹیشن کی بجلی کی فراہمی کو متاثر نہ ہو اور اس کے نتیجے میں کل ڈیٹا سنٹر کے کاروبار کو متاثر نہ ہو۔

چونکہ ڈیٹا سنٹر نمبر 1 کا 110 kV سب سٹیشن پروجیکٹ خلائی حدود، ڈیلیوری کی مدت کی تنگی، اور بہت زیادہ کسٹمائزیشن کی ضرورت ہے، روایتی سب سٹیشن کی شکل کو پروجیکٹ کی ضرورت کو پورا کرنا مشکل ہے۔ مقامی پاور گرڈ کمپنی کے ساتھ مذاکرات اور بحث کے بعد، یہ تصدیق کی گئی ہے کہ یہ پروجیکٹ پری فیبریکیٹڈ مدولر 110 kV سب سٹیشن کی شکل کو اختیار کرے گا۔

2. پروسیس کی لی آؤٹ ڈیزائن
2.1 فزیکل خلائی حصہ

ڈیٹا سنٹر نمبر 1 کا 110 kV سب سٹیشن پروجیکٹ کل 2 آمدی بجلی کی لائنیں ہیں، اور بجلی کی فراہمی اوپر والے 220 kV سب سٹیشن A اور B سے آتی ہے۔ A اور B دونوں سب سٹیشن کی بجلی کی فراہمی کی آمدی لائنیں جنوب سے زمینی دفن کے ذریعے پارک میں داخل ہوتی ہیں۔ باہری سب سٹیشن کی بجلی کی لائن کے راستے کی سمت اور پارک میں موجودہ بلڈنگ کی صورتحال کو مدنظر رکھتے ہوئے، 110 kV سب سٹیشن پارک کے جنوب مغربی کونے میں سیٹ کیا گیا ہے۔ 110 kV سب سٹیشن کے مقام کی منسنجھی کا سکیمی ڈیاگرام فگر 1 میں دکھایا گیا ہے۔

فگر 1 110 kV سب سٹیشن کے مقام کا منسنجھی کا سکیمی ڈیاگرام

2.2 پروسیس کی لی آؤٹ

فگر 2 میں 110 kV سب سٹیشن کی پروسیس کی لی آؤٹ ڈیاگرام دکھائی گئی ہے۔ سب سٹیشن کے اندر دو پری فیبریکیٹڈ GIS (SF6 Gas-Insulated Metal-Enclosed Switchgear) کیبین، ایک پری فیبریکیٹڈ مین ایکوپمنٹ کیبین، اور دو آؤٹ ڈور 110 kV ٹرانسفورمر ہیں۔ لی آؤٹ لکیری طرز میں سجائی گئی ہے۔

2.3 بجلی کا راستہ

اس پروجیکٹ کا سب سٹیشن بنیادی طور پر مکمل طور پر سمیٹریکل ہے۔ فگر 2 سے ظاہر ہوتا ہے کہ دو پری فیبریکیٹڈ مین ایکوپمنٹ کیبین کے بیچ کے فائر وال کو مرکز کے طور پر لیتے ہوئے، دائیں اور بائیں جانب کے پری فیبریکیٹڈ GIS کیبین، پری فیبریکیٹڈ مین ایکوپمنٹ کیبین، 110 kV ٹرانسفورمر، اور پری فیبریکیٹڈ کیپیسٹر کیبین روت A اور روت B کی بجلی کی فراہمی کے لیے ہیں، اور روت A اور روت B کی ٹیکنالوجی کامیابی سے مکمل طور پر آزاد ہیں۔

پورا سب سٹیشن ایک مستقل بندداری کے ساتھ لگایا گیا ہے اور ڈیٹا سنٹر پارک سے مستقل طور پر کام کرتا ہے۔ جنوبی جانب پر پارک سے باہر کے لیے ایک مستقل داخلہ لگایا گیا ہے۔ صرف پروفیشنل کے کارکن 110 kV سب سٹیشن میں داخل ہوسکتے ہیں، اور دیگر کارکن کو داخلہ کی اجازت نہیں ہے، جس سے سب سٹیشن کی کام کرنے کی معتبریت کی ضمانت ہوتی ہے۔

GIS کیبین ایک سنگل لیئر پری فیبریکیٹڈ کیبین ہے۔ اندر، یہ اہم طور پر 2,000 A کی نامزد کرنٹ کے ساتھ 110 kV GIS کامیابی کے الیکٹریکل آپریشن کے ساتھ لگایا گیا ہے۔ ڈیزائن کے ہر حصے کے لیے، سلفر ہیکسا فلوئورائیڈ (SF6) ایک اہم آرک-ایکسٹنگوئشن میڈیم ہے اور GIS میں لاگو کیا جا سکتا ہے۔ ساختی طور پر، GIS کو کئی حصوں میں تقسیم کیا گیا ہے، جن میں ولٹیج ٹرانسفورمر، ایریسٹر، سرکٹ بریکر، اور بوشینگز شامل ہیں، وغیرہ۔ ان حصوں کو صحیح طور پر کنکشن کیا جانا چاہئے، اور ہر کمپوننٹ کی معتبریت کی ضمانت ہونی چاہئے تاکہ کلیہ کامیابی کو موثر طور پر حاصل کیا جا سکے [8]۔

مین ٹرانسفورمر اہم طور پر تین فیز ڈبل ونڈنگ آئل-ایمرسڈ سلف-کولڈ ٹرانسفورمر کا استعمال کرتا ہے، YN گراؤنڈنگ کا طریقہ اختیار کرتا ہے، ولٹیج کا سطح [10.5 ± (2×2.5%/0.4)] kV ہے، اور مخصوص ماڈل SZ11 - 80000/110 ہے۔

مین ایکوپمنٹ کیبین کی ڈوبل لیئر سٹرکچر ہے۔ پہلی لیئر دو مکمل طور پر آزاد 10 kV آؤٹ پٹ کابین کابین ہے، جو فائر وال کے ذریعے الگ کیا گیا ہے، اور روت A اور روت B کی بجلی کی فراہمی کے لیے 10 kV سوئچ گیار اور سٹیشن سروس ٹرانسفورمر کے ساتھ لگایا گیا ہے۔ 10 kV سوئچ گیار میٹل-کلیڈ سوئچ گیار کا استعمال کرتا ہے جس میں ویکیوئم سرکٹ بریکر شامل ہوتا ہے۔ فیڈر کابین، کیپیسٹر، اور سٹیشن سروس ٹرانسفورمر کے لیے، ان کی نامزد کرنٹ اور بریکنگ کرنٹ 1.25 kA اور 25 kA ہیں؛ آؤٹ کامنگ لائن کے لیے، یہ 3.15 kA اور 31.5 kA ہیں۔ سٹیشن سروس ٹرانسفورمر کی کیپیسٹی 100 kVA کے طور پر منتخب کی گئی ہے، SC11 - ٹائپ ڈرائی ٹرانسفورمر کا استعمال کرتا ہے، ولٹیج [110 ± (8×1.25%/10.5)] kV ہے، وائرنگ گروپ Dyn11 ہے، امپیڈنس ولٹیج Uk = 4% ہے، IP40 پروٹیکشن کیبین ہے، اور انجیروی کلاس 2 ہے۔ سسٹم کی معتبریت کو بہتر بنانے کے لیے، ہر 110 kV آؤٹ کامنگ لائن کے لیے دو سیکشن 10 kV بس بار کا مقابلہ ہوتا ہے، جس سے کسی حادثے کی صورت میں حادثے کا رقبہ کم ہو سکتا ہے۔

دوسرا لیئر ایک گراؤنڈنگ ٹرانسفورمر، ایک پری فیبریکیٹڈ کیپیسٹر کیبین، وغیرہ کے ساتھ لگایا گیا ہے۔ پری فیبریکیٹڈ کیبین میں ایک کیپیسٹر بینک کنفیگر کیا گیا ہے، جس میں ڈیفرینشیل پریشر پروٹیکشن لگایا گیا ہے، اور 6,000 kVA کی کیپیسٹر کی ضرورت ہے۔ اس کے علاوہ، یہ ڈیزائن میں ایک آئرن-کور ریاکٹر کا انتخاب کیا گیا ہے، جس کی ریاکٹنس ریٹ 12% ہے۔ ایک گراؤنڈنگ سمارٹ ریزسٹنس کامل ڈیوائس، جس کی گراؤنڈنگ ریزسٹنس 10 Ω ہے اور کیپیسٹر 400 kVA ہے۔ دوسرا لیئر میں ایک سیکنڈری روم بھی ہے۔ سیکنڈری روم کو مخصوص طور پر کئی حصوں میں تقسیم کیا گیا ہے، جن میں ویڈیو سرپریزن، کلوواٹ-ہار میٹر کابین، الیکٹریکل اینرجی کالیکشن، فیلٹر ریکارڈنگ، پبلک میزرنگ اینڈ کنٹرول، ٹیلی کنٹرول کامیونیکیشن، ریلے پروٹیکشن، کمپیوٹر مانیٹرنگ، انٹیلی جینٹ ایڈجیوٹ کنٹرول سسٹمز، ٹائم سنکرونائزیشن سسٹمز، وغیرہ شامل ہیں۔

2.3 بجلی کا راستہ

روت A اور روت B کی 110 kV سب سٹیشن ک