W zeszłym miesiącu wykonawca z Północnej Wirginii przesłał nam jednoliniowy diagram z dołączoną jedną linijką tekstu. Właściciel chciał mieć szafy 800 V prądu stałego w budynku, w którym dozwolone było napięcie około 480 V prądu przemiennego. Jego pytanie nie dotyczyło zasilaczy, szynoprzewodów ani listew PDU do montażu w szafie. Chodziło o transformatory, które jeszcze musiał kupić i co musiał w nich zmienić.
Krótka odpowiedź: przejście na napięcie 800 VDC nie usuwa transformatora z centrum danych AI. Przenosi go, zaostrza swoje obowiązki i zawęża tolerancje. Dla każdego, kto kupiTransformator suchy do centrum danychpracować w roku 2026, to wyróżnienie decyduje o sposobie określenia zamówień na kolejne trzy lata.
Co NVIDIA, Google i Microsoft właśnie standaryzowały
Magistrala stojakowa 54 VDC, która obsługiwała centra danych przez dwie dekady, zabrakło miejsca. W miarę jak stojaki na akceleratory osiągają gęstość megawatów, miedź potrzebna do przesyłania prądu przy niskim napięciu staje się ograniczeniem, a każdy dodatkowy stopień konwersji prądu przemiennego na prąd stały między siecią a procesorem graficznym powoduje, że operatorzy nie mogą już oszczędzać.
NVIDIA, Google i Microsoft wspólnie opracowały architekturę 800 VDC w ramach projektu Open Compute Project. Grupa opublikowała wspólną białą księgę dotyczącą niskiego napięcia prądu stałego w marcu 2026 r. oraz specyfikację transformatora półprzewodnikowego LVDC v0.3 w lipcu 2026 r. i zgodnie zOgłoszenie NVIDIA 800 VDCponad 80 producentów sprzętu i przedsiębiorstw infrastrukturalnych już buduje produkty zgodnie z tą specyfikacją. Wood Mackenzie planuje do roku 2040 globalne inwestycje w sztuczną inteligencję i infrastrukturę danych o wartości 9 bilionów dolarów.
Zdefiniowano trzy etapy wdrażania, które pojawiają się w różnym czasie. Szafa zasilająca 800 VDC zgodna z MGX zostanie dostarczona w drugiej połowie 2026 r. i będzie można ją włożyć do istniejącej instalacji prądu przemiennego wewnątrz rzędu, dzięki czemu instalacja elektryczna budynku pozostanie nienaruszona. Od 2027 r. rzędowe centrum zasilania korzystające z napowietrznej linii autobusowej 800 V prądu stałego będzie zapewniać moc do 2 MW na rząd. Blok zasilania prądem stałym na skalę obiektową, przekształcający moc sieci bezpośrednio na napięcie 800 V prądu stałego w jednym etapie, to pierwsza architektura, która bezpośrednio łączy się z transformatorem średniego napięcia.
Dlaczego napięcie 800 VDC przenosi transformator zamiast go usuwać
Przeczytaj OCPSpecyfikacja transformatora półprzewodnikowegoblisko, a historia transformatora zamiast się zakończyć, zmienia kształt. Transformator półprzewodnikowy średniego napięcia (MVSST) jest tam zdefiniowany jako przetwornik energoelektroniczny o mocy megawatów, oferowany w dwóch konfiguracjach zasilania: 13,8 kV i 34,5 kV, trójfazowy, trójprzewodowy plus PE, o mocy wyjściowej prądu stałego odpowiednio 5 MW i 10 MW. W natywnej konstrukcji 800 VDC przetwornica ta przejmuje rolę konwencjonalnego transformatora średniego napięcia 50/60 Hz, modułu prostownika i części funkcji UPS.
I tu zaczyna się zamieszanie. Inżynierowie przeczytali, że „transformator półprzewodnikowy zastępuje transformator” i doszli do wniosku, że magnesy opuszczają budynek. Już sama specyfikacja pokazuje, dlaczego tak nie jest. MVSST nadal posiada interfejs prądu przemiennego średniego napięcia na wejściu, a dokument wymaga, aby był on zasilany z wtórnego transformatora skonfigurowanego jako Wye z uziemionym lub solidnie uziemionym punktem neutralnym o niskiej rezystancji. Coś jeszcze musi przekształcić prąd przemienny średniego napięcia i zapewnić odniesienie do uziemienia szyny prądu stałego.
Gdzie transformator nadal znajduje się w instalacji o napięciu 800 V prądu stałego
| Etap architektury | Transformator nadal potrzebny | Jakie zmiany w specyfikacji |
|---|---|---|
| Wejście do mediów (MV) | Transformator sieciowy średniego napięcia zanurzony w oleju lub suchy | Obowiązek w dużej mierze niezmieniony; gwiazda trójkątna z uziemieniem niskooporowym lub stałym, 13,8 kV lub 34,5 kV |
| Rząd hybrydowy (istniejący budynek klimatyzacji) | Transformator obniżający napięcie typu suchego zasilający konwersję prądu przemiennego na prąd stały na poziomie rzędu | Wyższa zawartość prądu harmonicznego; Wymagany współczynnik K i udokumentowane obniżenie wartości znamionowych |
| Natywne napięcie 800 VDC (blok zasilania prądem stałym) | MVSST zastępuje jednostkę częstotliwości sieciowej; Transformatory izolacyjne i uziemiające średniego napięcia mogą nadal mieć zastosowanie | Obowiązki związane z elektroniką mocy, limity harmonicznych IEEE 519, koordynacja przejazdu i szybkości narastania |
| Pomocnicze i kontrolne | Mały transformator suchy 480 V | Zasilanie wspierane przez UPS, niskie straty bez obciążenia, uszczelniona lub niewentylowana konstrukcja |
Co właściwie zmienia się w transformatorze suchym do zastosowań w centrach danych
Kiedy transformator częstotliwości sieciowej zasila przednią część prostownika, zmieniają się cztery rzeczy. Żaden z nich nie jest egzotyczny, a wszystkie cztery można udokumentować przed złożeniem zamówienia.
Obowiązek harmoniczny przestaje być błędem zaokrąglania.Przedni koniec prostownika pobiera prąd niesinusoidalny, a wynikające z tego straty wirowe lądują w uzwojeniach, a straty błądzące w zaciskach rdzenia. Norma IEEE 519 określa limity prądu harmonicznego, jakie utrzymuje sieć w punkcie wspólnego sprzężenia, ale nie mówi nic o tym, co transformator robi wewnętrznie. Jest to pytanie dotyczące współczynnika K i obniżania wartości znamionowych, na które należy odpowiedzieć na podstawie rzeczywistego widma harmonicznego, a nie ogólnych założeń.
Budżet na regulację napięcia jest zużywany na początku.Specyfikacja OCP utrzymuje wyjście DC na poziomie około 0,5% tętnienia przełączania, 1% tolerancji statycznej i 3% regulacji dynamicznej. Część tego budżetu pochłania spadek impedancji transformatora średniego napięcia podczas wahań obciążenia, a ten sam dokument określa akceptowanie i odrzucanie obciążenia po stronie sieci energetycznej na około 20 do 50 MW na minutę. Procentowa impedancja przestaje być tylko liczbą prądu zwarciowego i staje się parametrem pętli sterującej.
Należy udowodnić zachowanie przeciążenia, a nie zakładać.Koordynacja zwarcia w specyfikacji jest zapisana jako 150% prądu znamionowego w trybie prądu stałego przez 150 milisekund, z późniejszym dozwolonym wyłączeniem, plus 120% przez 5 sekund w trybie stałego napięcia. Transformator suchy może przejść przez to okno, ale tylko wtedy, gdy jego margines termiczny został zaprojektowany i udokumentowany przed zbudowaniem jednostki.
Fizyczna otoczka staje się ciasna.Koperta MVSST podana w specyfikacji ma od 10 do 20 stóp długości, 8 stóp głębokości i 8,5 stopy wysokości, przy czym ograniczenie wysokości wynika z możliwości transportu i użytkowania w terenie. Te same ograniczenia wymuszają stosowanie konstrukcji suchej w pomieszczeniach zamkniętych po stronie prądu przemiennego: bez oleju, bez sklepienia, bez obudowy. Wymogi środowiskowe nie są łagodne – klasa zewnętrzna NEMA 3R, klasa korozji C5, praca w temperaturze od -30 stopni do 40 stopni ze współczynnikiem obniżenia wartości znamionowych powyżej 40 stopni oraz kategoria projektowa sejsmiczna D przy SDS wynoszącym 1,193 g.
Certyfikacja: DOE obejmuje mniej, niż sądzi większość kupujących
W USA normy oszczędzania energii dla transformatorów rozdzielczych są spisane w oparciu o definicję, a nie rodzinę produktów. Zgodnie z 10 CFR 431.192 transformator rozdzielczy ma napięcie wejściowe 34,5 kV lub mniej, napięcie wyjściowe 600 V lub mniej, pracuje przy 60 Hz i ma moc znamionową od 10 do 2500 kVA dla jednostek zanurzonych w cieczy lub od 15 do 2500 kVA dla jednostek suchych. Zgodność ze zmienionymi standardami jest wymagana od dnia 23 kwietnia 2029 r., co zostało potwierdzone na stronieStrona transformatora dystrybucyjnego Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych.
Wyłączenia mają większe znaczenie w przypadku pracy w centrum danych niż włączenia. Transformatory prostownicze, transformatory niewentylowane, transformatory uszczelnione, transformatory napędowe lub izolacyjne, transformatory o specjalnej impedancji, transformatory zasilaczy bezprzerwowych i transformatory uziemiające nie mieszczą się w objętej definicji. Kilka opisuje dokładnie sprzęt znajdujący się w rzędzie 800 VDC.
Zatem „zgodność z DOE” to podstawa prawna, a nie specyfikacja, i może nawet nie mieć zastosowania do urządzenia na rysunku.
Ścieżka certyfikacji bezpieczeństwa przebiega w klasie napięciowej. UL 1561 reguluje chłodzone powietrzem, suche, wentylowane i niewentylowane transformatory ogólnego przeznaczenia i mocy w klasie 600 V i niższej; jednostki średniego napięcia typu suchego spełniają wymagania normy UL 1562. Projekty kanadyjskie wymagają oznakowania cULus lub trasy CSA C22.2 orazTransformator z certyfikatem ULplik dotyczy wyłącznie dokładnych parametrów znamionowych, materiału uzwojenia, klasy izolacji i obudowy, w odniesieniu do których został oceniony, a nie rodziny produktów. Specyfikacja OCP kieruje sam konwerter przez inny zestaw standardów, w tym UL 347A, UL 508C i UL 1741, z IEEE 519 dla harmonicznych i IEEE 693 dla sejsmicznych. Spodziewaj się zarządzania obydwoma zestawami w tym samym projekcie.
O co pytamy, zanim zacytujemy
Kiedy integrator centrum danych wysyła nam zapytanie ofertowe dotyczące sprzętu rzędowego, pierwszym pytaniem, jakie zadają nasi inżynierowie, rzadko jest wartość kVA. Jest to widmo harmonicznych, jakie będzie prezentować przód prostownika, szybkość zmian obciążenia w MW na sekundę oraz czas, jaki urządzenie musi wytrzymać podczas przejazdu. Te trzy odpowiedzi zmieniają projekt bardziej niż liczba kVA.
Jeden projekt warto powtórzyć. Deweloper kolokacji w Teksasie określił arytmetycznie moc 2500 kVA, co oznacza moc przyłączeniową plus 20% marży, czyli tak, jak przy wymiarowaniu budynku biurowego. Zamiast tego poprosiliśmy o profil obciążenia. Zadaniem był rząd zasilany prostownikiem z zawartością około 30% harmonicznych prądu i stopniem obciążenia powtarzającym się co 90 sekund. Jednostka ogólnego przeznaczenia przeniosłaby to na papier i nagrzała się. W dostarczonym zamówieniu zastosowano rdzeń o znamionowej wartości K-13 z udokumentowaną wydajnością 150% / 150 ms, a różnica polegała na jednym rozmiarze ramki plus raport z testu, a nie na przeprojektowaniu.
Transformator z certyfikatem ULdokumentacja działa w ten sam sposób. W przypadku zamówień typu suchego w Ameryce Północnej fotografujemy tabliczkę znamionową na podłodze stanowiska testowego, zanim urządzenie zostanie umieszczone w skrzyni, ponieważ inspektor najpierw po to sięga.
Oto działająca lista kontrolna, którą przekazujemy nabywcom centrów danych, niezależnie od tego, czy projekt jest hybrydowy, czy natywny 800 VDC:
• widmo harmoniczne,w procentach według kolejności, a nie pojedynczej wartości THD, plus krok obciążenia w MW na sekundę.
• Wymóg przejazdu,wyrażony jako czas przy danym procentie prądu znamionowego.
• Cel certyfikacji i limity kopert,UL 1561 lub UL 1562, cULus, CSA C22.2 i faktycznie dopuszczalna wysokość drzwi.
Gdzie pasuje Ryan Electric
Nasza baza produkcyjna w Jiangsu obejmuje 120 000 m², obsługuje ponad 180 zestawów sprzętu produkcyjnego i testowego oraz posiada 37 patentów z certyfikatami UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS i CE dla produktów suchych i zanurzonych w cieczy. Od 2023 roku działamy jako partner joint venture firmy Eaton.
Budujemy transformatory żywiczne i suche VPI, jednostki zanurzone w oleju od 10 kV do 200 MVA oraz konstrukcje montowane na podkładkach dla dystrybucji w Ameryce Północnej. Praca prostownika, wartości współczynnika K, udokumentowane krzywe przeciążenia i kwalifikacje sejsmiczne są podawane jako dane wejściowe standardowe, a nie specjalne wymagania, a raport z rutynowych testów zawiera dane dotyczące wzrostu temperatury. W przypadku pracy w centrach danych nasze jednostki suche zostały wykorzystane w projektach kolokacyjnych i kampusach przemysłowych, gdzie specyfikacja została napisana w oparciu o zawartość harmonicznych, redundancję i kategorię sejsmiczną, a nie moc kVA z tabliczki znamionowej.
Gotowy do specyfikacji dla 800 VDC?
Zacznij od profilu obowiązków, a nie od tabliczki znamionowej. Jeśli planujesz wersję 800 VDC lub hybrydowy rząd przejściowy, prześlij nam profil obowiązkówRyan-Transformers.com. Wrócimy z oceną współczynnika K, udokumentowaną krzywą przeciążenia i harmonogramem, który jesteśmy w stanie utrzymać, a nie z optymizmem co doTransformator suchy do centrum danychzamówienie, którego nikt jeszcze nie określił w pełni.
O autorze:Ten artykuł został napisany przez zespół inżynierów w firmie Ryan Electric, partnerze joint venture firmy Eaton i certyfikowanym przez UL/CSA producencie transformatorów w Jiangsu w Chinach, dostarczającym transformatory suche, zanurzone w oleju i montowane na podkładkach do centrów danych, obiektów użyteczności publicznej, projektów odnawialnych i przemysłowych w Ameryce Północnej, Ameryce Łacińskiej, Azji Południowo-Wschodniej i na Bliskim Wschodzie.
