Por que os data centers preferem transformadores do tipo seco?

Pontos de seleção e estimativa de capacidade

Os data centers escolhem transformadores do tipo seco não porque os tipos secos sejam mais baratos, mas porque os transformadores imersos em óleo simplesmente não podem ser instalados na maioria dos data centers – e eles nunca passariam na inspeção de incêndio. Os transformadores do tipo seco não contêm líquido isolante inflamável e não apresentam risco de vazamento, podendo ser colocados diretamente em uma sala de distribuição no chão ou mesmo próximo à sala de equipamentos. A verdadeira dificuldade não é “tipo seco ou tipo óleo”, mas como calcular a capacidade, quanta margem de aumento de temperatura permitir, como lidar com harmônicos e como o transformador e o painel devem funcionar juntos.

Três restrições rígidas, todas elas condições de engenharia em vez de preferências

1. Prevenção e Inspeção de Incêndios

O tipo imerso em óleo contém um líquido isolante inflamável em seu interior; uma falha pode causar ejeção de óleo e incêndio e geralmente requer uma sala de transformador dedicada, paredes corta-fogo, um poço de armazenamento de óleo ou instalações de drenagem de óleo e deve satisfazer as distâncias de separação contra incêndio. Os transformadores do tipo seco utilizam isolamento sólido – fundição de resina epóxi ou impregnação por pressão a vácuo (VPI) – não contêm líquidos inflamáveis, têm uma carga de incêndio significativamente menor e podem ser instalados próximos ao centro de carga.

2. Posição de instalação e transporte

As cargas principais de um data center ficam no andar de cima, dentro da sala de equipamentos. As unidades imersas em óleo são limitadas pelo peso do óleo, pelas instalações de armazenamento de óleo e pelas condições de elevação, tornando-as muito difíceis de serem dispostas dentro de um piso; as unidades do tipo seco são mais leves e podem ser movidas para um edifício em seções, para que possam ser colocadas diretamente na sala de distribuição.

3. Custo de O&M

As unidades imersas em óleo requerem análise regular de gases dissolvidos e inspeção do nível de óleo e vazamentos; as unidades do tipo seco são essencialmente isentas de manutenção relacionada ao óleo e só precisam de atenção ao controle de temperatura, ventiladores e limpeza.

Três principais pontos de aplicação de transformadores do tipo seco em data centers

Os transformadores do tipo seco são aplicados principalmente em três cenários em data centers:

• Redução principal do lado de entrada de média tensão:Suportando toda a carga do site, com maior capacidade, geralmente configurada como 2N ou N+1.
• Front-end do UPS e distribuição no chão:Pequena capacidade por unidade, mas grande quantidade, exigindo operação estável e instalação compacta.
• Skids pré-fabricados e data centers modulares:As dimensões externas determinam diretamente o tamanho do gabinete, portanto a seleção do transformador deve ser sincronizada com a estrutura geral.

Divisão de funções entre transformadores do tipo seco e imersos em óleo

Principais pontos de seleção para transformadores do tipo seco para data centers

A seleção de transformadores para um data center não pode ser baseada apenas na capacidade; deve ser avaliado de forma abrangente em relação ao nível de carga, arquitetura de redundância, ambiente operacional e padrões de certificação.

Redundância de Carga e Arquitetura N+1/2N

A arquitetura principal de fonte de alimentação para data centers é a redundância N+1 ou 2N. Um transformador não pode ser dimensionado diretamente em relação à carga total do servidor; a redundância deve ser sempre reservada. Por exemplo: se a carga total de TI exigir 2.000 kVA e for adotada uma arquitetura N+1, seriam configurados três transformadores de 1.000 kVA, para que caso algum deles falhe, os dois restantes possam carregar toda a carga e manter a computação funcionando sem interrupção.

Tipo de isolamento: Transformadores de tipo seco fundidos em epóxi são a primeira escolha

Quase todos os data centers usam transformadores do tipo seco fundidos em epóxi. Os enrolamentos são vedados com resina epóxi, tornando-os à prova de umidade, contaminação e resistentes ao impacto de curto-circuito. Comparados aos transformadores secos do tipo aberto, eles são mais resistentes às interferências ambientais e são adequados para cenários de derrapagem pré-fabricados.

Parâmetros de aumento de temperatura e tensão de impedância

• Classe de aumento de temperatura:Classe F (155 ℃) e classe H (180 ℃) são comumente usadas; os data centers preferem a classe H por sua maior capacidade de sobrecarga.
• Tensão de impedância:Normalmente 4%–6%; o valor da impedância afeta a corrente de curto-circuito e deve ser compatível com os dispositivos de proteção do painel a montante, para que o impacto do curto-circuito não danifique cargas de TI sensíveis.

Método de resfriamento: AF/AN

Um resfriamento a ar natural é adequado para cargas normais; O resfriamento com ar forçado AF pode aumentar a capacidade por um curto período (normalmente de 30% a 50%) para lidar com a sobrecarga de curto prazo causada pela expansão da computação – uma capacidade que os data centers valorizam muito.

Certificação e Conformidade

Para projetos no exterior, os padrões IEC devem ser confirmados e a certificação CE fornecida; algumas regiões exigem relatórios de teste adicionais. Atenção também deve ser dada à classificação de proteção contra entrada IP20/IP30 — IP30 é recomendado para gabinetes com muita poeira.

Capacidade de resistência harmônica

Servidores e sistemas UPS são cargas não lineares e geram harmônicos substanciais. Durante a seleção, deve-se prestar atenção à capacidade de resistência harmônica do transformador; projetos desclassificados ou produtos com enrolamentos de blindagem podem ser escolhidos para reduzir o aquecimento harmônico e evitar aumento anormal de temperatura e envelhecimento do transformador.

Método de estimativa de capacidade para transformadores do tipo seco para data centers

A estimativa de capacidade é a base para cotações preliminares de projetos e elaboração de esquemas; no trato com clientes EPC no comércio exterior, essa lógica pode ser utilizada para cálculos rápidos.

Fórmula básica:
Capacidade nominal do transformador (kVA) = Potência ativa total calculada (kW) ÷ Fator de potência ÷ Fator de coincidência

Etapas de estimativa

1. Some o consumo total de energia dos equipamentos de TI + cargas auxiliares da sala (ar condicionado, iluminação, proteção contra incêndio, etc.) para obter a potência ativa total.
2. O fator de potência de carga para data centers é geralmente considerado 0,9.
3. Fator de coincidência: nem todos os servidores funcionam com carga total simultaneamente, geralmente considerado como 0,8–0,9.
4. Redundância de reserva: reserva capacidade redundante adicional de acordo com a arquitetura N+1/2N.
5. Considerações de desclassificação: em cenários de alta temperatura e altitude, os transformadores do tipo seco devem ser desclassificados, portanto, deixe margem na estimativa de capacidade.

Observação:A estimativa da capacidade é apenas uma referência preliminar para o esquema; o modelo final deve ser confirmado pelo instituto de projeto levando em consideração corrente de curto-circuito, harmônicos e códigos elétricos locais.

Conclusão

Os data centers preferem transformadores do tipo seco porque a escolha é fundamentalmente uma questão de segurança em primeiro lugar, O&M simplificada e adequação para integração de skids pré-fabricados. No contexto de uma explosão nos projetos de computação de IA, a aquisição de EPC no exterior não se concentra mais apenas no preço – o design de redundância, a capacidade de resistência harmônica, a adaptabilidade ambiental e a certificação IEC/CE são mais importantes. A estimativa de capacidade deve combinar a carga de TI, o fator de coincidência e a arquitetura de redundância; para projetos de data centers no Oriente Médio e no Sudeste Asiático, a redução de capacidade causada por ambientes de alta temperatura e muita poeira também deve ser levada em consideração.

Sobre Zhejiang Deyan Electric Co., Ltd.

Zhejiang Deyan elétrico Co., Ltd.está localizada em Yueqing, Zhejiang, a “Capital dos Eletrodomésticos da China”, e seus produtos abrangem painéis de distribuição de alta tensão, unidades principais de anel, painéis isolados a gás, subestações tipo caixa e gabinetes fotovoltaicos de conexão à rede. Se o seu projeto de data center precisar de suporte de seleção e cálculo de capacidade para transformadores do tipo seco, juntamente com comutadores, unidades principais de anel e subestações do tipo caixa, envie-nos seu diagrama unifilar e lista de carga de TI, e forneceremos recomendações de seleção e uma avaliação de entrega.