なぜデータセンターは乾式変圧器を好むのでしょうか?

選定のポイントと容量の見積もり

データセンターが乾式変圧器を選択するのは、乾式の方が安価だからではなく、油入変圧器はほとんどのデータセンターに設置できないためであり、消防検査に合格することは決してありません。乾式変圧器は可燃性の絶縁液を含まず、漏電の危険がないため、床配電室や機器室の隣に直接設置することができます。本当の難しさは「乾式か油式か」ではなく、容量をどう計算するか、温度上昇マージンをどれだけ許容するか、高調波をどうするか、変圧器と開閉装置の連携をどうするか、ということです。

3 つの厳しい制約、それらはすべて好みではなくエンジニアリング条件です

1. 防火と消防検査

油入タイプは内部に可燃性の絶縁液体が封入されており、可燃性の液体が入っています。故障は油の噴出と火災を引き起こす可能性があり、通常、専用の変電室、防火壁、油貯蔵ピットまたは油排水施設が必要であり、防火距離を満たさなければなりません。乾式変圧器は固体絶縁体（エポキシ樹脂鋳造または真空含浸（VPI））を使用しており、可燃性液体を含まず、火災負荷が大幅に低く、負荷中心の近くに設置できます。

2. 設置位置と輸送

データセンターのコア負荷は、2 階の機器室内にあります。油浸ユニットは油の重量、油貯蔵施設、吊り上げ条件によって制約されるため、フロア内に配置することが非常に困難になります。乾式ユニットは軽量で、分割して建物内に移動できるため、配電室に直接設置できます。

3. O&Mコスト

油浸ユニットでは、定期的な溶存ガス分析と油レベルおよび漏れの検査が必要です。乾式ユニットはオイル関連のメンテナンスが基本的に不要で、温度制御、ファン、清潔さのみに注意する必要があります。

データセンターにおける乾式変圧器の 3 つの主な応用ポイント

乾式変圧器は、データセンター内の主に 3 つのシナリオに適用されます。

• 高圧受電側主降圧：最大容量でサイト全体の負荷を処理し、通常は 2N または N+1 として構成されます。
• UPS フロントエンドとフロア分布:1台あたりの容量は小さいですが、数量が多いため、安定した動作とコンパクトな設置が必要です。
• プレハブスキッドとモジュラーデータセンター:外形寸法はエンクロージャのサイズを直接決定するため、トランスの選択は全体の構造と同期する必要があります。

乾式変圧器と油入変圧器の役割分担

データセンター乾式変圧器の重要な選択ポイント

データセンターの変圧器の選択は、容量のみに基づいて行うことはできません。負荷レベル、冗長アーキテクチャ、動作環境、認証基準などを総合的に判断する必要があります。

負荷冗長性とN+1 / 2Nアーキテクチャ

データセンターの主流の電源アーキテクチャは、N+1 または 2N 冗長性です。トランスフォーマーのサイズは、サーバーの全負荷に直接応じて設定することはできません。冗長性は常に確保しておく必要があります。たとえば、IT 負荷の合計が 2000 kVA 必要で、N+1 アーキテクチャが採用されている場合、3 つの 1000 kVA 変圧器が構成され、いずれかの変圧器に障害が発生しても、残りの 2 つが負荷全体を負担し、中断することなくコンピューティングを実行し続けることができます。

絶縁タイプ: エポキシキャスト乾式変圧器が第一選択です

ほとんどすべてのデータセンターはエポキシ鋳造乾式変圧器を使用しています。巻線はエポキシ樹脂で封止されているため、防湿性、汚染防止性があり、短絡衝撃に耐性があります。オープン型乾式変圧器と比較して、環境干渉に対する耐性が高く、プレハブスキッドシナリオに適しています。

温度上昇とインピーダンス電圧パラメータ

• 温度上昇クラス：F級（155℃）、H級（180℃）が一般的ですが、データセンターは、より強力な過負荷能力を備えた H クラスを好みます。
• インピーダンス電圧:通常は 4% ～ 6%。インピーダンス値は短絡電流に影響を与えるため、短絡の影響で敏感な IT 負荷が損傷しないように、上流の開閉装置保護デバイスと整合させる必要があります。

冷却方式：AF/AN

自然空冷は通常の負荷に適しています。 AF 強制空冷は、コンピューティングの拡張によって引き起こされる短期的な過負荷に対処するために、短期間 (通常 30% ～ 50%) 容量を向上させることができます。これはデータセンターが高く評価する機能です。

認証とコンプライアンス

海外プロジェクトの場合は、IEC 規格を確認し、CE 認証を取得する必要があります。一部の地域では追加のテストレポートが必要です。侵入保護等級 IP20/IP30 にも注意する必要があります。粉塵が多いエンクロージャには IP30 が推奨されます。

高調波耐性

サーバーと UPS システムは非線形負荷であり、かなりの高調波を生成します。選択の際は、変圧器の高調波耐性に注意を払う必要があります。高調波加熱を低減し、変圧器の異常な温度上昇や経年劣化を防ぐために、定格を下げた設計やシールド巻線を備えた製品を選択できます。

データセンター乾式変圧器の容量推定方法

容量の見積もりは、プロジェクトの予備見積もりと計画設計の基礎となります。外国貿易で EPC 顧客と取引する場合、このロジックを使用して迅速な計算を行うことができます。

基本的な式:
変圧器定格容量(kVA) = 計算有効電力の合計(kW) ÷ 力率 ÷ 一致率

推定手順

1. IT機器の消費電力の合計と室内の補助負荷（空調、照明、防火設備など）を合計し、有効電力の合計を求めます。
2. データセンターの負荷力率は一般に 0.9 と見なされます。
3. 一致係数: すべてのサーバーが同時に全負荷で実行されるわけではなく、通常は 0.8 ～ 0.9 と見なされます。
4. 冗長性の予約: N+1/2N アーキテクチャに従って追加の冗長容量を予約します。
5. ディレーティングに関する考慮事項: 高温および高地のシナリオでは、乾式変圧器のディレーティングを行う必要があるため、容量の見積もりには余裕を残してください。

注記：容量の見積もりは、このスキームの予備的な参考値にすぎません。最終モデルは、短絡電流、高調波、地域の電気規則を考慮して設計機関によって確認される必要があります。

結論

データセンターでは乾式変圧器が好まれます。その選択は基本的に安全第一、O&Mの簡素化、プレハブスキッド統合への適合性を重視しているためです。 AI コンピューティング プロジェクトの爆発的な増加を背景に、海外の EPC 調達はもはや価格のみに焦点を当てているわけではありません。冗長設計、高調波耐性、環境適応性、IEC/CE 認証の方が重要です。キャパシティの見積もりでは、IT 負荷、一致係数、冗長アーキテクチャを組み合わせる必要があります。中東や東南アジアのデータセンター プロジェクトの場合は、高温、高塵の環境によって引き起こされるディレーティングも考慮する必要があります。

浙江徳延電気有限公司について

浙江徳延電気有限公司は「中国の電気機器の首都」である浙江省楽清市に位置し、その製品は高圧開閉装置、リング主装置、ガス絶縁開閉装置、ボックス型変電所、太陽光発電系統接続キャビネットをカバーしています。データセンター プロジェクトで、開閉装置、リング メイン ユニット、ボックス型変電所とともに乾式変圧器のパッケージ化された選択サポートと容量計算が必要な場合は、単線図と IT 負荷リストをお送りください。選択に関する推奨事項と納品評価を提供します。