本文对数据中心传统供配电关键技术及面临的挑战做了简介,对数据中心供配电方案的创新发展做了探讨;重点对Vertiv™ APT2.0预制式电力模组解决方案及其工作原理做了介绍:如整体技术方案、系统及模块工作原理和架构、多脉冲移相变压器实现低THDi和高功率因数电流波形、系统组成等都做了详细介绍;并探讨了Vertiv™ APT2.0预制式电力模组的各方面应用优势,同时也对维谛技术Vertiv™ APT2.0预制式电力模组技术方案及应用案例做了简介;基于Vertiv™ APT2.0预制式电力模组的众多优势,伴随着当前数据中心、智算中心的大力发展、Vertiv™ APT2.0预制式电力模组技术在未来必将具有更加广阔的应用空间。
关键词:Vertiv™ APT2.0预制式电力模组;多脉冲移相变压器;36kW高效整流模块,电路和磁路完美融合;配电层级收融集成;全链路供电效率;2N供电架构。
一、数据中心供配电关键技术&面临的挑战
1.1 数据中心供电关键技术
(1) 不间断电源 AC UPS
▲ 图1.1 AC UPS原理框图
AC UPS发展及特点:
AC UPS主要包括:整流(功率因数校正)、蓄电池组以及其充电放电部分、逆变、静态旁路,和输出转换开关等,为负载提供稳定电压、稳定频率的能量来源。
AC UPS在供电中有两个主要作用:(1)应急,确保突然停电时负载能正常供电;(2)改善电源质量,为负载设备提供高质量的输入AC电源。
当前UPS供电技术在模块化,高频化方向发展迅速,单模块功率从30KW,50KW,甚至达到120KW。
UPS结构复杂,特别是储能电池的能量需要经过逆变环节到负载,造成单一UPS设备供电的可用性无法达到数据中心的要求,一般通过设备冗余来提高其供电可用性。
AC UPS供电模式:
国内的数据中心低压配电一般采用单母线分段模式,典型的低压2N模式。
2N系统每路电源只能带载50%。以保证1路电源故障时由另1路承担所有负载。2N供电系统可靠,简单,单元化比较好,缺点是负载率比较低,效率低,成本较高。
(2) 240V/336V HVDC
▲ 图1.2 240V/336V HVDC原理框图
240V/336V HVDC发展及特点:
国外早在上世纪90年代就提出了直流供电方案,真正大规模应用却是在国内。HVDC主要包括:三相PFC、隔离LLC谐振电路。
当前HVDC供电技术在高密度、高功率方向快速发展,单模块功率从6kW,15kW,甚至达到25-30kW。
DC与AC相比,其并联简单可靠,数量可达上百个,多个模块间有冗余,可热插拔,且电池直接挂DC输出侧,去掉了AC UPS的逆变环节,系统可用性与AC UPS比有较大提升。
因为240V/336V HVDC 供电系统的高可用性,BAT等巨头广泛采用一路市电(50%)+一路240VDC(50%)的供电架构,在可用性不降低的条件下,实现了效率提升和成本降低。
240V/336V HVDC供电模式:
一般数据中心,可采用双路市电、单套HVDC供电架构。
可靠性要求高的数据中心,应采用双母线供电架构,以提高系统可靠性。
一路市电(50%)+一路240VDC(50%)的供电架构,常见于BAT等互联网公司的数据中心,该架构基本能符合目前国内大部分数据中心的要求。
1.2 数据中心供配电面临的挑战
(1)占地空间大
供电设施占地面积超过数据中心机柜面积的50%,严重挤占了IT机柜的可用面积;
减少数据中心供电系统的占地面积,提高数据中心空间利用率已经成为数据中心成败与否的关键因素。
▲ 图1.3 数据中心供电设施占地面积
据统计,中压变配电设备、低压配电设备、电能质量处理设备、不间断电源设备、电池设备等及其辅助系统占地面积一般超过数据中心机柜面积的50%以上,随着单IT机柜功率增加,其比例更高。
(2)建设周期长
数据中心建设周期12至24个月, 甚至更长;
数据中心数百种设备间相互强关联,任何设备变更,都会导致延期;
减少数据中心的系统复杂度,减少设备数量,减少现场工作量和协调面,提高预制化程度是目前数据中心供应商的核心竞争力。
(3)运维复杂
数据中心供电系统庞大而复杂,从市电引入到IT设备间,供电链路包含高压进线柜、高压分配柜、变压器进线柜、变压器、变压器出线柜、功率补偿柜、低压配电输出柜、不间断电源输入输出柜、不间断电源系统、列头柜等数万台设备,以及连接这些设备中间的功率线缆和控制用线缆;
如此庞大而复杂的系统,给数据中心现场维护带来了巨大压力,如何保证数据中心安全稳定运行已经成为行业难题。
(4)效率提升需求
传统UPS全链路效率最高在90~93%;HVDC全链路最佳效率约为95%。
随着数据中心规模的迅速增长,每年被损耗的电能多达上百亿度,进一步提高数据中心全链路供电效率,是整个数据中心供电系统的主要挑战。
(5)成本降低需求
一个IT电力功率10MW的数据中心,建设投资大约2.5-4亿元RMB,其中供电系统占比约60%。
如何降低数据中心建设投资,是数据中心运营商生存的根本,也是数据中心用户最为关注的问题。
二、数据中心供配电方案的创新发展
2.1 Vertiv™ APT2.0预制式电力模组
数据中心的快速发展,对供电系统的可靠性、节能性、可持续性等提出更高的要求,供电技术和模式向着模块化、预制化、智能化、精简化等方向创新演变。
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组方案,突破原有技术框架,将电路和磁路融合创新,较好的满足了上述需求。
▲ 图2.1 Vertiv™ APT2.0预制式电力模组原理供电原理框图
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组柔性集成了10kVac的配电,隔离变压,模块化整流器和输出配电等环节,采用移相变压器取代工频变压器,并从10kVac到240V dc整个供电链路做到了优化集成。目前在国内的数据中心已有大量应用,部分国内的运营商也在逐步尝试使用。
2.2 市电直供+分布式BBU供电
AC UPS或240V/336V HVDC常采用集中式供电;优点是可实现资源共享、降低成本;缺点是系统故障范围大,影响面广。
分布式不间断供电方式,是指将储能单元分布在IT rack区,或IT机柜内,甚至IT server 内。分布式供电优点是市电直供,效率达到97-98%,真正实现了高效供电,且供电单IT机柜解耦,上游配电方便。
▲ 图2.2 市电直供+分布式BBU供电原理框图
根据业务对数据中心供电的不同要求,云计算和互联网巨头已经开始尝试分布式储能系统:
微软将锂电池放入服务器电源中,锂电池作为后备,二者结合为IT节点供电,称为server级BBU;
Facebook将48V锂电池放入IT rack内部,为IT设备提供后备电源,构成了Rack级BBU;
谷歌采用的是和Facebook类似的48V Rack级BBU方案;
国内几家互联网巨头也在该方向做了很多创新和实践;比如BAT在天蝎2.5中也提到Rack级BBU方案,并有数百套的实践应用。
但无论rack级BBU还是server级BBU,因体积价格因素,其后备时间不会太长,只有国外对后备时间的要求少(90秒-3分钟),才有较大的优势。
由于国内数据中心对后备时间的要求普遍在15min以上,在有限的空间内,为了保障充足的电量,电池一般采用18650锂电池,其成本较高;同时电源和电池分布范围大,对IDC管理运维能力要求也极高。
2.3 800V HVDC
以人工智能、云计算、物联网为代表的新一代信息技术,正在驱动数据中心从传统的“通算”向“智算”和“超算”演进。然而,随着单机柜功率从6kW向600kW甚至更高功率迈进,传统的交流供电在系统效率、空间占用、新能源整合等方面的局限性日益凸显。在此背景下,直流供电系统凭借其高度的可控性、灵活性、灵活性、高效能和环境友好性,成为数据中心能源架构革新的一项选择。
以固态变压器为关键转换设备的800V直流供电系统,通过减少交直流变换环节和提升电压等级,有效降低了供电传输损耗及用铜量,提升了系统端到端的整体运行效率,并大幅度节省空间占用,其技术经济性和电压适配性得到了很好的呈现。
技术及方案进展相关信息:
英伟达已公布了其800V高压直流供电系统的结构图和电压路径示意图。相比当前分布式供电方式,英伟达800V高压直流系统架构的变化并非仅在电压数值上,而是一次从输入到负载的供电路径的重构。
维谛技术规划在2026年推出800 VDC解决方案,支撑英伟达NVIDIA整机柜计算平台。维谛技术即将推出的全新产品组合,将囊括集中式整流器、高效直流母线槽、机架级DC - DC转换器以及直流备电系统。在现有强大的全链路交流电能解决方案基础之上,此产品组合进一步拓展了直流电源的端到端解决方案版图,为客户提供更为全面、高效的电力解决方案。
三、Vertiv™ APT2.0预制式电力模组技术方案
3.1 Vertiv™ APT2.0预制式电力模组-整体方案
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组是一种变压器与模块化整流器相融合的高压直流供电方案。采用移相变压器取代工频变压器,简化功率模块拓扑结构 ,并从10kVac到240Vdc整个供电链路做到了优化集成。
电源侧:减少电能转换次数,提升转换效率。
配电侧:减少配电级数,降低传输损耗,减少投资,节省空间。
相比传统数据中心的供电方案,占地面积减少50%,设备的工程施工量可节省40%,其功率模块的效率高达98.5%,架构简洁,可靠性高,极具竞争优势。
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组最大的创新在于:“电路和磁路融合+供电层级简化集成”。
▲ 图3.1 从传统供电方案到Vertiv™ APT2.0预制式电力模组供电方案
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组由中压进线柜、变压器柜、整流输出柜、交流输出柜组成,相当于将传统供配电系统的中压配电柜、工频变压器、低压配电柜、HVDC收融与集成,通过移相变压器将电路和磁路完美融合,实现四合一的大集成。
3.2 Vertiv™ APT2.0预制式电力模组-原理与架构
(1)Vertiv™ APT2.0预制式电力模组的系统架构
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组采用多绕组的移相变压器, 大大减小了变压器副边绕组的短路电流,降低其下游开关的短路电流容量;并结合整流模块单元,对传统供电架构的配电层级进行优化整合,缩短了传统供电中从变压器输出到AC UPS 或240V/336V HVDC柜间的漫长链路,简化了此链路中的多级配电。与传统供电系统架构比,Vertiv™ APT2.0预制式电力模组供电链路中的开关器件大大减少,更加简洁高效、成本更低。
▲ 图3.2 Vertiv™ APT2.0预制式电力模组系统原理框图
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组利用多脉冲移相变压器实现低THDi和高功率因数,从而去掉传统AC UPS或240V/336V HVDC 系统中功率模块内部的功率因数校正环节。这部分环节的节省,使得Vertiv™ APT2.0预制式电力模组模块仅仅负责调压即可,拓扑大大简化,模块效率可以达到峰值98.5%。甚至在20%的轻载下,效率也能高达97.5%以上,优势非常明显。
(2)Vertiv™ APT2.0预制式电力模组模块结构
▲ 图3.3 Vertiv™ APT2.0预制式电力模组模块原理框图
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组省略了“PFC电路”和”高频隔离变压器”,简化了“DC/DC变换电路”,极大的简化了电路拓扑结构。
优点:
减少了一级有源功率因数校正BOOST变换电路,没有了PFC MOSFET的开关损耗
降低了全桥DC/DC MOSFET的开关频率,降低开关损耗。
减少了体积,增大量模块功率密度。
使用器件较少,降低了模块成本。
问题:“PFC电路”的减少,会导致“单个模块”的输入电流谐波由THDI ≤5%增大为>20%。
(3)Vertiv™ APT2.0预制式电力模组技术核心
多脉冲移相变压器与功率模块配套使用,将“电路和磁路完美融合”,实现低THDi和高功率因数;同时从“10kVac到240Vdc整个供电链路”做到了优化集成,极大简化配电层级;得益于Vertiv™ APT2.0预制式电力模组创新的整体技术架构,模块效率以及全链路整体效率都得到了大幅提升。
3.3 Vertiv™ APT2.0预制式电力模组利用多脉冲移相变压器实现低THDi和高功率因数
(1)移动相变压器副边电流波形示意
Test condition: Vinput: 10kVac(L-L) , Voutput: 270Vdc,Ch1/Ch2/Ch3 : 200A/div&5ms/div
▲ 图3-4 30°,-10°,10° ‘s Iin of U phase
▲ 图3-5 0°,20°,-20‘s Iin of U phase
(2)移动相变压器原边电流波形示意
Test condition: Vinput: 10kVac(L-L) ,Voutput: 270Vdc,Ch1/Ch2/Ch3 : 20A/div&10ms/div
▲ 图3-6 Input Current of 10kV @ Full load
从移动相变压器的原边和副边电流波形对比,我们很清楚的能看到:Vertiv™ APT2.0预制式电力模组整流模块的输入电流波形含有大量谐波成分(不是正弦波),但因为Vertiv™ APT2.0预制式电力模组引入了移相变压器,通过在变压器高压侧不同相位谐波的平衡消去原理,能够有效降低设备整体的输入谐波,变压器一次侧的电流波形已经基本上是标准正弦波了,测试表明其总谐波畸变率THDi<3%@100%Load。
四、Vertiv™ APT2.0预制式电力模组系统结构与组成
4.1 Vertiv™ APT2.0预制式电力模组-总体结构
▲ 图4-1 维谛Vertiv™ APT2.0预制式电力模组整体结构
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组直流供电系统由10kV进线柜,变压器柜,整/直一体柜×4,交流分配柜组成。其中整/直一体柜中包括了交流配电单元、整流单元、直流配电单元、监控单元及绝缘监测单元等核心单元。
4.2 Vertiv™ APT2.0预制式电力模组各单元介绍
(1)中压配电柜
中压柜的设置是为了维护变压器时,设置一个明显断点;内部安装有负荷开关、高压防雷以及高压带电显示等器件;开关柜具有各种防误操作的措施,满足“五防”功能要求,装置的闭锁结构可靠、准确。
▲ 图4.2 中压配电柜
技术参数:
1、交流配电输入:
供电方式:三相三线制
额定输入线电压:10kVac
输入线电压范围:8.5kVac-11.5kVac
输入交流电压频率:45-65Hz
交流输入方式: 单路630A断路器
输入电流:≤300A
适合配网型式: 10kV系统
2、交流配电输出:
三相交流输出:630A/3P 1路
(2)变压器柜
变压器柜主要由移相变压器、10kV输入接线排、副边低压输出接线排、输入电压/电流侦测单元、以及冗余风机等部件组成。移相变压器输出各绕组分别接入相互隔离的AC/DC整流单元,实现DC与地悬浮(240V/336V国标要求,更加安全)、与其他AC绕组电气隔离,并配置温度和综合检测模块,采用多风机冗余设计,确保变压器稳定长时间运行。
▲ 图4.3 变压器柜
技术参数:
1、交流配电输入:
供电方式:三相三线制
额定输入线电压:10kVac
输入线电压范围:8.5kVac-11.5kVac
输入交流电压频率:45-65Hz
交流输入方式:接线铜排
输入电流:≤300A
2、交流配电输出:
接线端子400A/3P 24路(移相绕组)
接线端子500A/4P 1路(AC380V普通绕组)
(3)整/直一体柜
整/直一体柜主要由交流配电(模块输入空开)、监控模块、整流模块和直流配电(电池、直流汇流排、直流输出、直流母联、直流防雷)四个组成部分,通过整流模块将输入的交流电转换成直流电输出。
▲ 图4.4 整/直一体柜
技术参数:
1、交流配电输入:
供电方式:三相三线线制
额定输入线电压:240Vac
允许变化范围180Vac~300Vac(±10Vac)
输入交流电压频率:45~65Hz
输入电流:T1/T2 400A/3P 塑壳断路器 6路
T3/T4 400A/3P 塑壳断路器 5路
2、直流配电输出:
电压:额定电压240Vdc,在200Vdc-290Vdc可设。
电流:NetSure SHVT G01 CN1-T1/T2:2950A
NetSure SHVT G01 CN1-T3/T4:2650A
(4)交流配电柜
交流配电柜柜型为固定分隔柜,柜内开关均采用插入式MCCB,方便维护;交流配电柜A的进线开关、交流配电柜B的进线开关和交流配电柜B的母联开关配置电动机构,通过备自投控制器(西门子的230RCE系列)进行控制,其余开关配手动机构;交流配电柜配置60KA B级防雷器;交流配电柜标配配电监控(YD-DEMS系列)。
▲ 图4.5 交流配电柜
技术参数:
1、交流配电输入:
供电方式:三相五线制
额定输入线电压:380Vac
交流输入方式:630A/3P 交流输入塑壳断路器 1路,630A/4P 交流母联隔离开关 1路;
输入电流:500A
2、交流配电输出:
输出电流: 500A
三相交流输出:630A/4P 1路
三相交流输出:630A/3P 2路
三相交流输出:250A/3P 2路
五、Vertiv™ APT2.0预制式电力模组方案优势
5.1 占地面积小
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组的架构比传统的供电架构更加简洁,配电/功率变换环节少,中压/低压融为一体,占地面积大大减少。Vertiv™ APT2.0预制式电力模组设备占地面积与240Vdc 系统相比, 大约为原来占地面积的36%。
5.2 交付速度快
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组集成了从中压输入到变压器,到DC输出等多个环节,自成一个完整链路,且可预制化,预先测试化,随需扩容。工程现场只是将其进行简单地拼装, 逐个定位安装,这种建设模式可大幅缩短建设工期。与传统240Vdc 系统相比,整个建设周期明显缩短,供电系统的部署控制在1~3个月内。
5.3 可用性高
数据中心供电系统中可用性除了与冗余供电模式有关外,还与两个因素有关,一个是供电链路中环节的复杂度,各个环节的平均故障率;二个是链路中各个环节运维的难易程度。
在相同的冗余供电模式下,环节简洁则可显著提高其可用性。HVDC系统因为电池直挂DC母线,节省了逆变环节,且DC并联简单可靠,更加模块化,其可用性与AC UPS比大大提高。所以国内数据中心在实践一路市电+240V DC系统的方案。Vertiv™ APT2.0预制式电力模组在HVDC系统的基础上,又进一步精简低压AC的配电环节,平均无故障时间相比HVDC系统又提升大约27%。
5.4 效率高
▲ 图5.1 DC+DC方案效率
▲图5.2 Vertiv™ APT2.0预制式电力模组方案效率
240V/336V HVDC供电链路中,整体峰值效率为95%。Vertiv™ APT2.0预制式电力模组供电链路中,整体峰值效率可达到97.5%。
5.5 成本低
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组精简了中间环节,设备的使用量变少,结构上设计紧凑,减少了电缆等材料和工程施工量,投资成本大大节省。
采用UPS、HVDC和Vertiv™ APT2.0预制式电力模组,做2N冗余供电配置的成本对比(2.2MW的IT负荷):
如果采用2N的AC UPS含输出输入旁路柜(600kVA 10台),10年维保,450万RMB,配套线缆和变压器及低压配电,大约240万RMB,总共690万RMB。
如果采用2N的240V DC系统,含输出输入配电柜(220kW 20台),10年维保,230万RMB,配套线缆&低压配电和变压器,大约220万RMB,总共450万RMB。
如果采用2N的Vertiv™ APT2.0预制式电力模组,(2400kW 2台),10年维保,260万RMB,配套线缆大约20万RMB,总共280万RMB。
5.6 三类电源应用比较
对AC UPS、240V/336V HVDC和Vertiv™ APT2.0预制式电力模组做一个简单总结,如下表所示:
| 对比项 |
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组2N系统 |
HVDC 2N系统 |
HVDC+市电直供 |
UPS 2N系统 |
整体能效 |
97.5% | 93% |
95% |
92% |
| 占地面积 | 0.77*S单位面积 | 1*S单位面积 |
0.88*S单位面积 |
1*S单位面积 |
| 可用度 | 12个9 | 12个9 |
9个9 |
11个9 |
容性负载及谐波 |
小,电源有滤波功能 | 小,电源有滤波功能 |
大,市电直供显容性 |
小,电源有滤波功能 |
市电切换对末端影响性 |
服务器电源不切换 |
服务器电源不切换 |
半数服务器电源切换 |
服务器电源不切换 |
| 电池放电效率 | 高,电池直挂输出母排 |
高,电池直挂输出母排 |
高,电池直挂输出母排 |
低,存在逆变转换过程 |
| 安全性 | 五星 |
五星 |
三星 |
四星 |
六、维谛技术Vertiv™ APT2.0预制式电力模组及应用案例
6.1 应用案例
每套系统配置一台3100kVA变压器(300kVA普通绕组,2800kVA移相绕组),前端10kV进线开关为250A,接4台2800A整流输出柜。移相变压器共28个绕组,每台整流输出柜接7个绕组(序号连续的7个绕组),4台整流输出柜的直流母排不连通。
▲ 图6.1 维谛技术Vertiv™ APT2.0预制式电力模组及应用案例(2N系统)
(1)两套Vertiv™ APT2.0预制式电力模组系统,面对面布置,上进上出线。
(2)其中蓝色为B系统,红色为A系统。
(3)每系统包含1台10kV 中置柜、1台移相变压器柜、4台整流输出柜、1台交流配电柜。
6.2 系统配置
机柜配置原则:
(1)根据现场排布分为A向配置和B向配置,A向配置为中压柜靠左,B向配置为中压柜靠右;
(2)每套系统由1台中压柜、1台变压器柜、4台整流输出柜和1台交流柜组成;其中中压柜、变压器柜、交流配电柜的A、B向配置为不同编码;整流输出柜兼容A、B向配置;
(3)整流模块数量与系统容量有关,整流模块数量建议为24(3100kVA系统)或20(2600kVA系统)的倍数,以保证变压器各移相绕组负载均衡;
(4)电池接入箱容量及配置按电池组大小配置,每台整流输出柜最多可连接3台电池接入箱。
▲ 表6.1 推荐系统配置方式
6.3 性能指标
(1)电气参数
| 参数类别 | 参数名称 | 描述 |
交流输入 |
输入型式 |
三相无中线,线电压:10kVac,误差 ±15% |
额定输入线电压 |
10kVac |
|
输入电压范围 |
10kVac ±15% |
|
输入额定交流电压频率 |
50Hz |
|
输入交流电压频率范围 |
45Hz~55Hz |
|
最大输入电流 |
≤211A/8.5kV,3100kVA系统 ≤177A/8.5kV,2600kVA系统 |
|
直流输出 |
额定输出电压 |
270Vdc |
额定标称电压 |
240Vdc |
|
输出电压范围 |
200Vdc~290Vdc |
|
输出电流 |
输出电流≤2950A×4(3100kVA系统,230V输出下) 输出电流≤2650A×4(2600kVA系统,230V输出下) |
|
交流输出 |
配电型式 |
TN-S、TN-C-S等三相四线或三相五线制 |
额定输出线电压 |
380Vac |
|
输出额定交流电压频率 |
50Hz |
|
额定输出电流 |
≤456A/380Vac |
(2)Vertiv™ APT2.0预制式电力模组外形尺寸及重量
型号 |
长×深×高 (单位:mm) |
重量 (单位:KG) |
备注 |
整体尺寸 |
≤9680×1400×2350 |
≤9952 |
包含整流模块 |
10kV中压柜 |
≤680×1400×2200 |
≤500KG |
不包含槽钢底座 |
变压器柜 |
≤2800×1400×2350 |
≤6000KG |
含变压器及槽钢底座 |
整流输出柜 |
≤1400×1100×2200 |
≤500KG |
不包含整流模块 |
交流配电柜 |
≤600×1100×2200 |
≤300KG |
|
整流模块 |
≤240×501.2×87.8 |
≤12KG |
|
(3)机柜安装尺寸图
▲ 图6.2 维谛技术Vertiv™ APT2.0预制式电力模组机柜安装尺寸图
七、常见应用问题
7.1 Vertiv™ APT2.0预制式电力模组有没有什么使用限制?
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组是10kV直接转换240V/336V的不间断电源,所以不适合采用低压柴油发电机组作为应急保障供电的系统。
7.2 Vertiv™ APT2.0预制式电力模组采用10kV直接输入,电网和供电部门是否有限制或者要求?
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组为中压用电设备,在自建110kV或更高等级自建变电站园区内,无需向电力公司提供报装资料;对于直接从电力公司引入10kV线路的数据中心,需要在初期建设或中期增容时在《高压报装客户用电需求表》的“主要用电设备”中填写“中压直流UPS电源”,部分要求严格的电力公司还需提供《中压环网柜检验报告》、《变压器出厂合格书》《变压器试验报告》等文件,即可完成电网审查和备案。
7.3 Vertiv™ APT2.0预制式电力模组设备的寿命周期多长?
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组系统设备寿命为20年,其中整流模块寿命周期10年。
7.4 Vertiv™ APT2.0预制式电力模组供电技术的核心思想是什么?
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组的核心思想是保证高可靠直流供电基础上简化系统,“简化”数据中心设计、采购、建设、运维等全寿命周期工作,取消了数据中心供电全链路约50%的冗余环节。
7.5 Vertiv™ APT2.0预制式电力模组是否可以输出交流电源,是否有使用限制?
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组可以输出交流380V交流电源,但是交流电源和直流电源之和不能大于所选系统容量,原则上380V交流电源容量不应大于系统容量的50%。
7.6 Vertiv™ APT2.0预制式电力模组技术是否成熟,目前的应用案例最长时间多长,规模多大?
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组自2017年7月开始研发,2018年4月2套800kWVertiv™ APT2.0预制式电力模组在阿里某数据中心投运开始,截至目前已经有几百套Vertiv™ APT2.0预制式电力模组在阿里、移动、联通、数据港等数据中心运行,技术已经很成熟。
7.7 Vertiv™ APT2.0预制式电力模组为何采用移相变压器?其可靠性如何?
Vertiv™ APT2.0预制式电力模组对电源模块拓扑设计进行了极大的简化,模块在提高效率、降低成本的同时,也引入了模块输入谐波超标的问题,为了解决此问题,Vertiv™ APT2.0预制式电力模组引入了移相变压器,通过在变压器高压侧不同相位谐波的平衡消去原理,降低设备整体的输入谐波。测试表明其总谐波畸变率THDi<3%@100%Load,优于国标电流谐波畸变率5%的要求。移相变压器在中压电机驱动、地铁供电等领域中有长期应用案例,证明其可靠性满足使用要求。
参考文献
[1] GB/T 3906-2020 3.6~40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备
[2] GB/T 1094.11-2007 电力变压器 第11部分:干式变压器
[3] GB/T 7251.1-2-13 低压成套开关设备和控制设备
[4] GB/T 4943.1-2011 信息技术设备 安全 第1部分:通用要求
[5] YD/T 4006-2022 信息通信用10KV交流输入的直流不间断电源系统 中华人民共和国工业和信息化部
[6] 《Vertiv™ APT2.0预制式电力模组供电技术白皮书》 [编号ODCC-2020-02001] 开放数据中心标准推进委员会
[7] 《通信机楼供电系统配置标准&数据中心供电系统配置标准》 中国电信[2024] 390号
[8] 《Vertiv™ APT2.0预制式电力模组用户手册》 维谛技术
[9] 《R240-36K整流模块用户手册》 维谛技术
[10] 《Vertiv™ APT2.0预制式电力模组总体技术方案》 维谛技术
[11] 《Vertiv™ APT2.0预制式电力模组技术条件》 维谛技术
本文为作者原创,仅代表作者个人观点,转载请注明出处。

