Warum bevorzugen Rechenzentren Trockentransformatoren?

Auswahlpunkte und Kapazitätsschätzung

Rechenzentren entscheiden sich für Trockentransformatoren, nicht weil Trockentransformatoren billiger sind, sondern weil Öltransformatoren in den meisten Rechenzentren einfach nicht installiert werden können – und sie die Brandprüfung nie bestehen würden. Trockentransformatoren enthalten keine brennbare Isolierflüssigkeit und bergen keine Leckagegefahr, sodass sie direkt in einem Bodenverteilerraum oder sogar neben dem Geräteraum platziert werden können. Die eigentliche Schwierigkeit besteht nicht darin, ob es sich um einen Trockentyp oder einen Öltyp handelt, sondern darum, wie man die Kapazität berechnet, wie viel Spielraum für den Temperaturanstieg man zulässt, wie man mit Oberschwingungen umgeht und wie Transformator und Schaltanlage zusammenarbeiten sollten.

Drei harte Einschränkungen, allesamt eher technische Bedingungen als Präferenzen

1. Brandschutz und Brandinspektion

Der in Öl getauchte Typ enthält im Inneren eine brennbare Isolierflüssigkeit; Ein Fehler kann zu Ölaustritt und Feuer führen und erfordert in der Regel einen eigenen Transformatorraum, Brandschutzwände, eine Öllagergrube oder Ölableitungseinrichtungen sowie die Einhaltung von Brandschutzabständen. Trockentransformatoren verwenden eine feste Isolierung – Epoxidharzguss oder Vakuumdruckimprägnierung (VPI) – enthalten keine brennbare Flüssigkeit, haben eine deutlich geringere Brandlast und können nahe am Lastschwerpunkt installiert werden.

2. Einbaulage und Transport

Die Kernlasten eines Rechenzentrums befinden sich oben im Geräteraum. In Öl getauchte Einheiten sind durch das Ölgewicht, die Öllagermöglichkeiten und die Hebebedingungen eingeschränkt, was ihre Anordnung innerhalb eines Stockwerks sehr schwierig macht. Trockengeräte sind leichter und können abschnittsweise in ein Gebäude verlegt werden, sodass sie direkt im Verteilerraum platziert werden können.

3. Betriebs- und Wartungskosten

In Öl getauchte Einheiten erfordern eine regelmäßige Analyse gelöster Gase sowie eine Inspektion des Ölstands und der Leckage. Trockengeräte sind im Wesentlichen ölwartungsfrei und müssen lediglich auf Temperaturkontrolle, Ventilatoren und Sauberkeit geachtet werden.

Drei Hauptanwendungspunkte von Trockentransformatoren in Rechenzentren

Trockentransformatoren werden hauptsächlich in drei Szenarien in Rechenzentren eingesetzt:

• Hauptabsenkung auf der Mittelspannungseingangsseite:Trägt die gesamte Standortlast mit der größten Kapazität, normalerweise konfiguriert als 2N oder N+1.
• USV-Frontend und Etagenverteilung:Geringe Kapazität pro Einheit, aber große Menge, was einen stabilen Betrieb und eine kompakte Installation erfordert.
• Vorgefertigte Skids und modulare Rechenzentren:Die Außenabmessungen bestimmen direkt die Gehäusegröße, daher muss die Auswahl des Transformators mit der Gesamtstruktur synchronisiert werden.

Rollenverteilung zwischen Trockentransformatoren und Öltransformatoren

Wichtige Auswahlpunkte für Trockentransformatoren für Rechenzentren

Die Auswahl eines Transformators für ein Rechenzentrum kann nicht allein auf der Grundlage der Kapazität erfolgen. Es muss umfassend anhand von Lastniveau, Redundanzarchitektur, Betriebsumgebung und Zertifizierungsstandards beurteilt werden.

Lastredundanz und N+1 / 2N-Architektur

Die gängige Stromversorgungsarchitektur für Rechenzentren ist N+1- oder 2N-Redundanz. Ein Transformator kann nicht direkt auf die volle Serverlast ausgelegt werden; Redundanz muss immer reserviert werden. Beispiel: Wenn die gesamte IT-Last 2000 kVA erfordert und eine N+1-Architektur verwendet wird, würden drei 1000-kVA-Transformatoren konfiguriert, sodass bei Ausfall eines einzigen Transformators die verbleibenden zwei die gesamte Last tragen und die Datenverarbeitung ohne Unterbrechung weiterführen können.

Isolationstyp: Epoxidguss-Trockentransformatoren sind die erste Wahl

Fast alle Rechenzentren verwenden Epoxidguss-Trockentransformatoren. Die Wicklungen sind mit Epoxidharz versiegelt und somit feuchtigkeits-, schmutz- und kurzschlussfest. Im Vergleich zu Trockentransformatoren vom offenen Typ sind sie widerstandsfähiger gegen Umwelteinflüsse und eignen sich gut für vorgefertigte Skid-Szenarien.

Parameter für Temperaturanstieg und Impedanzspannung

• Erwärmungsklasse:Üblicherweise werden die Klassen F (155 ℃) und H (180 ℃) verwendet; Rechenzentren bevorzugen die H-Klasse wegen ihrer stärkeren Überlastfähigkeit.
• Impedanzspannung:Normalerweise 4–6 %; Der Impedanzwert hat Einfluss auf den Kurzschlussstrom und muss auf die vorgeschalteten Schaltanlagenschutzgeräte abgestimmt werden, damit die empfindlichen IT-Verbraucher durch Kurzschlusseinwirkung nicht beschädigt werden.

Kühlmethode: AF/AN

Eine natürliche Luftkühlung eignet sich für normale Belastungen; Die AF-Zwangsluftkühlung kann die Kapazität kurzzeitig steigern (normalerweise um 30–50 %), um die kurzfristige Überlastung durch die Erweiterung der Rechenleistung zu bewältigen – eine Fähigkeit, die Rechenzentren sehr schätzen.

Zertifizierung und Compliance

Bei Auslandsprojekten müssen die IEC-Normen bestätigt und eine CE-Zertifizierung vorgelegt werden; In einigen Regionen sind zusätzliche Prüfberichte erforderlich. Auch auf die Schutzart IP20/IP30 sollte geachtet werden – IP30 wird für Gehäuse mit starker Staubbelastung empfohlen.

Oberschwingungsfestigkeit

Server und USV-Systeme sind nichtlineare Lasten und erzeugen erhebliche Oberschwingungen. Bei der Auswahl sollte auf die Oberschwingungsfestigkeit des Transformators geachtet werden; Um die Oberschwingungserwärmung zu reduzieren und einen abnormalen Temperaturanstieg und eine Alterung des Transformators zu verhindern, können reduzierte Designs oder Produkte mit Abschirmwicklungen gewählt werden.

Methode zur Kapazitätsschätzung für Trockentransformatoren in Rechenzentren

Die Kapazitätsschätzung ist die Grundlage für vorläufige Projektangebote und die Konzeption des Systems. Bei EPC-Kunden im Außenhandel kann diese Logik für schnelle Berechnungen genutzt werden.

Grundformel:
Nennleistung des Transformators (kVA) = Berechnete Gesamtwirkleistung (kW) ÷ Leistungsfaktor ÷ Koinzidenzfaktor

Schätzschritte

1. Addieren Sie den Gesamtstromverbrauch von IT-Geräten + zusätzlichen Raumlasten (Klimaanlage, Beleuchtung, Brandschutz usw.), um die Gesamtwirkleistung zu erhalten.
2. Der Lastleistungsfaktor für Rechenzentren wird im Allgemeinen mit 0,9 angenommen.
3. Zufallsfaktor: Nicht alle Server laufen gleichzeitig unter Volllast, im Allgemeinen wird ein Wert von 0,8–0,9 angenommen.
4. Redundanz reservieren: Reservieren Sie zusätzliche redundante Kapazität gemäß der N+1/2N-Architektur.
5. Überlegungen zur Leistungsreduzierung: In Hochtemperatur- und Höhenszenarien müssen Trockentransformatoren reduziert werden. Lassen Sie daher bei der Kapazitätsschätzung Spielraum.

Notiz:Die Kapazitätsschätzung ist nur eine vorläufige Referenz für das System; Das endgültige Modell muss vom Designinstitut unter Berücksichtigung von Kurzschlussströmen, Oberschwingungen und örtlichen Elektrovorschriften bestätigt werden.

Abschluss

Rechenzentren bevorzugen Trockentransformatoren, da es bei der Wahl im Wesentlichen um Sicherheit, vereinfachte Betriebs- und Wartungsarbeiten und die Eignung für die Integration vorgefertigter Skids geht. Vor dem Hintergrund einer explosionsartigen Zunahme von KI-Computing-Projekten konzentriert sich die Beschaffung von EPCs im Ausland nicht mehr nur auf den Preis – Redundanzdesign, Oberschwingungsfestigkeit, Anpassungsfähigkeit an die Umgebung und IEC/CE-Zertifizierung sind wichtiger. Die Kapazitätsschätzung muss die IT-Last, den Koinzidenzfaktor und die Redundanzarchitektur kombinieren; Bei Rechenzentrumsprojekten im Nahen Osten und Südostasien muss auch die Leistungsminderung berücksichtigt werden, die durch Umgebungen mit hohen Temperaturen und hohem Staubgehalt verursacht wird.

Über Zhejiang Deyan Electric Co., Ltd.

Zhejiang Deyan Electric Co., Ltd.hat seinen Sitz in Yueqing, Zhejiang, der „Hauptstadt der Elektrogeräte Chinas“, und seine Produkte umfassen Hochspannungsschaltanlagen, Ringleitungen, gasisolierte Schaltanlagen, kastenförmige Umspannwerke und Photovoltaik-Netzanschlussschränke. Wenn Ihr Rechenzentrumsprojekt eine umfassende Auswahlunterstützung und Kapazitätsberechnung für Trockentransformatoren zusammen mit Schaltanlagen, Ringhaupteinheiten und Kastenumspannwerken benötigt, senden Sie uns Ihr Single-Line-Diagramm und Ihre IT-Lastliste. Wir geben Ihnen dann Auswahlempfehlungen und eine Lieferbewertung.