วิธีปรับขนาดหม้อแปลงไฟฟ้าสำหรับศูนย์ข้อมูล

เมื่อมองแวบแรก การปรับขนาดหม้อแปลงไฟฟ้าสำหรับศูนย์ข้อมูลฟังดูค่อนข้างง่าย
แค่บวกโหลด เลือกหม้อแปลง เสร็จแล้ว-ใช่ไหม

แต่ในชีวิตจริงล่ะ? ไม่ปกติ.

ศูนย์ข้อมูลมีลักษณะไม่เหมือนอาคารสำนักงานทั่วไปซึ่งมีความต้องการเพิ่มขึ้นและลดลงในระหว่างวัน เซิร์ฟเวอร์และระบบไฟฟ้าทำงานต่อไป โดยพื้นฐานแล้วการระบายความร้อนเป็นไปตามกำหนดการตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน และความต้องการพลังงานอาจเพิ่มขึ้นเร็วกว่าที่คุณคาดไว้-โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับปริมาณงาน AI ในปัจจุบันและ-การตั้งค่าความหนาแน่นสูง

ดังนั้นขนาดหม้อแปลงให้ความสำคัญกับสิ่งที่คุณต้องการตอนนี้น้อยลง แต่ให้ความสำคัญกับสิ่งที่คุณต้องการในภายหลังมากขึ้น อนาคตมีความสำคัญ มาก.

เริ่มต้นด้วยความต้องการพลังงานที่แท้จริง

ก่อนที่คุณจะดูพิกัดของหม้อแปลง ให้เน้นไปที่สิ่งที่ใช้พลังงานจริงภายในโรงงานก่อน

ศูนย์ข้อมูลส่วนใหญ่มีแนวโน้มที่จะแบ่งการใช้พลังงานออกเป็นถังขนาดใหญ่ไม่กี่:

• อุปกรณ์ไอที:เซิร์ฟเวอร์ ที่เก็บข้อมูล อุปกรณ์เครือข่าย
• ระบบทำความเย็น
• อุปกรณ์สนับสนุน:ยูพีเอส(ศูนย์ข้อมูลแหล่งจ่ายไฟสำรอง)ระบบแสงสว่าง การตรวจสอบ และอุปกรณ์ช่วยอื่นๆ
•  

โดยทั่วไปปริมาณงานด้านไอทีจะเป็นตัวเลขที่ง่ายที่สุดในการรับ เนื่องจากตรงกับอุปกรณ์ในไซต์งานโดยตรง การระบายความร้อนอาจเลอะเทอะเล็กน้อย การระบายความร้อนเพียงอย่างเดียวสามารถทำได้ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบ30% ถึง 50% ของภาระด้านไอทีทั้งหมด-และในสภาพอากาศที่ร้อนขึ้น อุณหภูมิอาจคืบคลานสูงขึ้น

ข้อผิดพลาดทั่วไปประการหนึ่ง (และเกิดขึ้นมากกว่าที่ผู้คนยอมรับ) คือการปรับขนาดหม้อแปลงตามอุปกรณ์ที่ติดตั้งในปัจจุบันเท่านั้น อาจใช้งานได้ระยะหนึ่ง แต่ศูนย์ข้อมูลแทบจะไม่สามารถอยู่ "อย่าง-ที่เป็นอยู่" ได้นาน

แปลงโหลดเป็นความจุของหม้อแปลง

จุดหักมุม: หม้อแปลงได้รับการจัดอันดับเควีเอ, ไม่

กิโลวัตต์.

นั่นหมายความว่าคุณต้องแยกตัวประกอบตัวประกอบกำลัง.

การคำนวณเริ่มต้นขั้นพื้นฐานมีลักษณะดังนี้:

• kVA=กิโลวัตต์ ۞ ตัวประกอบกำลัง

ตัวอย่าง:

• อุปกรณ์ไอที:1,200 กิโลวัตต์ ที่ 0.95 PF
• คูลลิ่ง:800 กิโลวัตต์ ที่ 0.85 PF
• โหลดเสริม:200 กิโลวัตต์ ที่ 0.90 PF

ที่ออกมาเกี่ยวกับ:

• 1,263 kVA สำหรับไอที
• 941 kVA สำหรับทำความเย็น
• 222 kVA สำหรับระบบเสริม

ทั้งหมด? ประมาณ2,426 เควีเอ.

แต่มีเพียงไม่กี่โครงการเท่านั้นที่จะหยุดอยู่ที่จำนวนที่เรียบร้อยและสะอาดตานั้น การสูญเสียของ UPS การเพิ่มชั้นวางที่วางแผนไว้ การเพิ่มขึ้นของโหลดที่ไม่คาดคิด และการสำรองการปฏิบัติงาน ล้วนส่งผลให้ขนาดหม้อแปลงขั้นสุดท้ายสูงขึ้น ในหลายกรณีก็จบลงที่ใกล้ชิดกับ3,000–3,500 เควีเอ.

ความน่าเชื่อถือเปลี่ยนแปลงทุกสิ่ง

จริงๆ แล้วความซ้ำซ้อนมีความสำคัญมากกว่าการคำนวณทางคณิตศาสตร์ในการเลือกหม้อแปลง

โรงงานขนาดเล็กอาจใช้สถาปัตยกรรมพลังงานที่เรียบง่ายกว่า แต่ศูนย์ข้อมูลที่ใหญ่กว่ามักต้องการN+1หรือ2Nความซ้ำซ้อน

• N+1:มีหม้อแปลงเพิ่มเติมหนึ่งตัวหากหน่วยอื่นไม่ได้ใช้งาน
• 2N:สองเส้นทางพลังงานที่เป็นอิสระอย่างสมบูรณ์ แต่ละเส้นทางสามารถรับน้ำหนักได้เต็มที่

สำหรับไซต์ระดับ III และระดับ IV ความน่าเชื่อถือแบบนั้นไม่ใช่ "คุณลักษณะที่ดี"-แต่คือประเด็นทั้งหมด เนื่องจากการหยุดทำงานนั้นเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้

ฮาร์โมนิคมองข้ามได้ง่าย-จนกว่าจะมองข้ามไป

ศูนย์ข้อมูลสมัยใหม่เต็มไปด้วยอุปกรณ์ที่ไม่เป็นเชิงเส้น เซิร์ฟเวอร์ ระบบ UPS และไดรฟ์ความเร็วแปรผัน-ล้วนสร้างฮาร์โมนิค ฮาร์โมนิคเหล่านี้ไม่เพียง "มีอยู่"- แต่ยังสร้างความร้อนเพิ่มเติมในขดลวดหม้อแปลงอีกด้วย

และหากคุณเพิกเฉยต่อสิ่งนั้นนานเกินไป คุณอาจเห็นว่าประสิทธิภาพลดลงและอายุการใช้งานของอุปกรณ์ลดลง ไม่ดีเลย

นั่นเป็นเหตุผลหม้อแปลงไฟฟ้าพิกัด K-เป็นเรื่องปกติในสภาพแวดล้อมของศูนย์ข้อมูล คุณมักจะเห็นK-13หรือK-20ระบุไว้ แต่คำตอบที่แท้จริงนั้นขึ้นอยู่กับการศึกษาฮาร์โมนิคและโปรไฟล์โหลด (ใช่แล้ว-ทุกโครงการมีความแตกต่างกันเล็กน้อย)

แบบแห้ง-หรือแบบแช่น้ำมัน-?

สำหรับการติดตั้งภายในอาคาร ผู้ปฏิบัติงานจำนวนมากโน้มตัวไปทางหม้อแปลงชนิดแห้ง-แบบหล่อเรซิน. เหตุผลค่อนข้างใช้ได้จริง:

• ความปลอดภัยจากอัคคีภัยที่ดีขึ้น
• การบำรุงรักษาน้อยที่สุด
• ไม่ต้องกังวลเรื่องน้ำมันรั่ว
• ง่ายขึ้นการติดตั้งภายในอาคาร
•  

หน่วยจุ่มน้ำมัน-ยังคงใช้งานได้ดีในการใช้งานกลางแจ้งและสถานีไฟฟ้าย่อยบางประเภท- โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องการความจุที่สูงกว่า น่าเสียดายที่ไม่มี-ขนาด-ที่เหมาะกับ-ทุกคำตอบ ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของไซต์และโครงการ

ออกจากห้องเพื่อการเติบโต

นี่เป็นอีกสิ่งหนึ่งที่ทีมศูนย์ข้อมูลเรียนรู้ได้อย่างรวดเร็ว: ความต้องการมีแนวโน้มที่จะเติบโตเร็วกว่าที่คาดไว้

เซิร์ฟเวอร์ใหม่ปรากฏขึ้น ความหนาแน่นของชั้นวางเพิ่มขึ้น ปริมาณงาน AI ขยายตัว

หม้อแปลงไฟฟ้าที่ให้ความรู้สึกสบายตัวใหญ่ในปัจจุบันอาจดูเล็กไปในอีกห้าปีข้างหน้า

นั่นเป็นเหตุผลที่นักออกแบบจำนวนมากสร้างความจุสำรองไว้ในแผนเดิม การลงทุนเพิ่มเติมล่วงหน้ามักจะถูกกว่าการเปลี่ยนโครงสร้างพื้นฐานในภายหลัง (ซึ่งไม่มีใครอยากทำ)

ความคิดสุดท้าย

ไม่มีสูตรสำเร็จสูตรเดียวสำหรับการกำหนดขนาดหม้อแปลงที่เหมาะกับศูนย์ข้อมูลทุกแห่ง

ใช่ การคำนวณภาระมีความสำคัญ แต่คุณยังต้องคำนึงถึงความซ้ำซ้อน ประสิทธิภาพฮาร์มอนิก ความต้องการในการทำความเย็น เป้าหมายด้านประสิทธิภาพ และ-แผนการขยายระยะยาว

เป็นตัวอย่างทั่วไป: สิ่งอำนวยความสะดวกที่มีรอบด้านโหลดไอที 2MWอาจจะใช้แล้วหมดไปหม้อแปลงสองตัวพิกัดประมาณ 3,000–3,500 kVA ต่อตัวในN+1การตั้งค่า ข้อมูลจำเพาะที่แน่นอนจะแตกต่างกันไปในแต่ละโครงการ แต่หลักการหลักยังคงเหมือนเดิม:

ปรับขนาดหม้อแปลงไม่เพียงแต่สำหรับโหลดในปัจจุบันเท่านั้น แต่ยังสำหรับไซต์ที่มีแนวโน้มว่าจะต้องใช้เวลาอีกสองสามปีข้างหน้า