データセンターの変圧器のサイズを決定する方法

ぱっと見た感じのサイズ感データセンター用の変圧器とてもシンプルに聞こえます。
負荷を合計して変圧器を選択するだけで完了です。-そうですか？

しかし実生活では？通常はそうではありません。

データセンターは、日中に需要が増減する一般的なオフィスビルのように動作しません。サーバーと電源システムは稼働し続け、冷却は基本的に 24 時間 365 日スケジュールで行われ、特に今日の AI ワークロードと高密度セットアップでは、電力需要が予想よりも早く増加する可能性があります。-

それで変圧器のサイジング今必要なものよりも、後で必要になるものについて考えてください。将来が重要です。たくさん。

実際の電力需要から始める

変圧器の定格を見る前に、施設内で実際に電力を消費しているものに注目してください。

ほとんどのデータセンターは、電力使用をいくつかの大きなバケツに分割する傾向があります。

• IT機器:サーバー、ストレージ、ネットワーク機器
• 冷却システム
• サポート機器:UPS(データセンター)無停電電源装置)システム、照明、監視、その他の付属品
•  

IT 負荷は現場の機器に直接一致するため、通常、最も簡単に取得できる数値です。冷却は少し面倒になる可能性があります。設計によっては、冷却のみでも可能です。総 IT 負荷の 30% ～ 50%-さらに暑い気候では、さらに上昇する可能性があります。

よくある間違いの 1 つは (これは人々が認める以上に頻繁に起こっています)、現在設置されている機器のみに基づいて変圧器のサイズを決定することです。しばらくはこれでうまくいくかもしれませんが、データセンターが長期間「現状のまま」であることはほとんどありません。-

負荷を変圧器容量に変換

変圧器の定格は次のとおりです。kVA、 ない

kW.

つまり、考慮に入れる必要があります力率.

基本的な開始計算は次のようになります。

• kVA=kW ÷ 力率

例：

• IT機器:0.95PFで1,200kW
• 冷却：0.85PFで800kW
• 補助負荷:0.90PFで200kW

それはおよそ次のようになります:

• IT用 1,263 kVA
• 冷却用 941 kVA
• 補助システム用に 222 kVA

合計？だいたい2,426kVA.

しかし、このきちんとした数字で終わるプロジェクトはほとんどありません。 UPS の損失、計画されたラックの追加、予期せぬ負荷の増加、および動作予備のすべてにより、最終的な変圧器のサイズが大きくなります。多くの場合、最終的には次のようになります。3,000～3,500kVA.

信頼性がすべてを変える

正直なところ、トランスの選択においては、負荷の計算よりも冗長性の方が重要な場合があります。

小規模な施設ではよりシンプルな電力アーキテクチャが使用される可能性がありますが、大規模なデータセンターでは多くの場合、N+1または2N冗長性。

• N+1:別のユニットが使用不能になった場合に、追加の変圧器を 1 台利用可能
• 2N:2 つの完全に独立した電力パス、それぞれが全負荷を運ぶことが可能

Tier III および Tier IV サイトの場合、ダウンタイムは許容できないため、そのような信頼性は「優れた機能」ではありません。-それが重要です。

高調波は見落とされやすいものです-見落とされるまで

最新のデータセンターには非線形機器が搭載されています。サーバー、UPS システム、可変速ドライブはすべて高調波を生成します。-これらの高調波は単に「存在」するだけではなく、-変圧器の巻線に余分な発熱を引き起こします。

また、これを長期間無視すると、効率が低下し、機器の寿命が短くなる可能性があります。素晴らしいとは言えません。

それが理由ですK-定格の変圧器データセンター環境では一般的です。よく見かけますよねK-13またはK-20指定されていますが、実際の答えは高調波調査と負荷プロファイルによって異なります。 (つまり、-すべてのプロジェクトは少しずつ異なります。)

乾式-タイプですか、それともオイル-タイプですか?

屋内設置の場合、多くのオペレーターは次のような傾向にあります。キャスト樹脂乾式-型変圧器。理由は非常に現実的です。

• より良い火災安全性
• 最小限のメンテナンス
• オイル漏れの心配もありません
• より簡単に建物内への設置
•  

油浸ユニットは、-一部の屋外用途や変電所では、特に大容量が必要な場合に依然として意味を持ちます。-残念ながら、-すべてに当てはまる--答えはありません。それはサイトとプロジェクトの要件によって異なります。

成長の余地を残す

データセンター チームがすぐに理解できるもう 1 つのことは、需要は予想よりも早く増加する傾向があるということです。

新しいサーバーが表示されます。ラック密度が増加します。 AI のワークロードが拡大します。

現在は十分に大きく感じられる変圧器も、5 年後には小さく見えるかもしれません。

そのため、多くの設計者は当初の計画に予備容量を組み込んでいます。多くの場合、事前の追加投資は、後でインフラストラクチャを交換するよりも安価です (これは誰もやりたくないことです)。

最終的な考え

すべてのデータセンターに適用できる、トランスのサイジングに関する単一の完璧な公式はありません。

はい、負荷の計算は重要です。ただし、冗長性、高調波性能、冷却の必要性、効率の目標、長期的な拡張計画も考慮する必要があります。-

一般的な例としては、2 MW の IT 負荷結局使うことになるかもしれない2 つの変圧器の定格はそれぞれ約 3,000 ～ 3,500 kVAでN+1設定。正確な仕様はプロジェクトによって異なりますが、基本的な原則は変わりません。

現在の負荷だけでなく、数年後の設置場所を考慮して変圧器のサイズを決定します。