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数据中心变电站:从头开始设计

By Asa Whitfield

为了确保长期的灵活性、可靠性和安全性，数据中心运营商越来越多地寻求建造、拥有和运营自己的变电站。

这些可以由专业企业提供和建造，这些企业在与配电网络运营商(DNO)的连接方面具有专业知识，并且了解数据中心运营商的特殊需求。然而，为数据中心设计变电站通常涉及独特的土木工程挑战和专业的电缆布线知识，这就是为什么从项目一开始就必须聘请这些学科的专家。为什么拥有并运营自己的变电站?数据中心运营商发现，指定并拥有自己的变电站可能会有优势。这可能比公用事业建造的更快。也更有可能准确地决定自己想要什么类型的变电站，这有助于影响预算。运营商将能够通过构建灵活性和可扩展性来适应未来，也许还可以替代更环保/更便宜的发电来源。也可以决定对一系列威胁的保护级别，如故意破坏行为、极端天气事件或其他环境影响。大多数数据中心运营商将变电站的设计和建造分包给专业供应企业，通常还包括变电站的持续运营和维护。设计中包含什么?设计变电站涉及一些特殊的挑战，例如提供电缆拉力计算、评估变电站结构对故障情况事件的爆炸荷抵阻力，以及提供AutoTrack分析和建模，以演示大型设备（例如变压器）将如何移动到现场位置。一些变电站供应商可以自己处理这些任务，因为其拥有所需的内部资源。然而，其他人可能倾向于引进设计专家，以减轻方案和成本的风险。有什么风险？通过变电站将数据中心连接到电网可能需要数百米的高压电缆。这些定制的电缆每米可重达20-30公斤，通常不能直接埋在地下；路线必须预先确定，并设计管道和拉坑。通过提供精确的电缆布线设计和电缆牵拉计算，确保当电缆需要通过弯曲时，牵拉力不会损害电缆或管道侧壁。如果任何元件损坏并需要更换，这两种情况中的任何一种都可能导致计划延迟和巨大的计划外成本。高压设备中的电气故障虽然罕见，但可能会导致超压，从而损坏设备所在的变电站。例如，开关设备的电弧故障会导致突然的高温。这会加热设备周围的空气，并向室内释放出爆炸。如果房间容量不足，这种快速增加的体积无处可去，可能会损坏建筑物。好的设计将评估建筑物的结构是否能承受这种超压。如果没有，则可以设计一个风管，通过百叶窗从房间内释放超压，将其排放到安全空间。一般来说，一个变电站将配备一台或多台变压器，每台变压器的重量可达80-120吨，甚至更多。当这些设备到达现场时，重要的是要准确地指定变压器将如何卸载和放置到位。一个经验丰富的设计团队将确保这个复杂的过程无缝地进行，在交付日之前进行临时工程设计和自动跟踪分析来建模过程。经验丰富的变电站设计师可以预见和克服的其他潜在问题包括防火墙要求、噪音、现场限制和环境考虑。如果变压器靠近另一个变压器或结构，则可能需要防火墙。如果站点靠近居民区，变压器的低嗡嗡声可能会产生干扰。好的设计可以减少任何潜在的噪音问题。好的设计如何降低变电站的整体成本从一开始就聘请专业设计企业可以减少整个项目的时间和成本。有些人可能会认为花时间进行彻底的设计过程是对计划时间表和预算的风险，但事实上，通常情况恰恰相反。将设计牢牢地放在变电站项目的核心位置不仅可以节省资金——无论是资本支出还是整个生命周期成本——还可以增加价值，降低风险，并有助于创造一种在未来长期按预期运行的资产。值得信赖的设计团队的价值一个专业的设计团队将展示一系列旨在提供良好价值的实践，并防止在项目的采购和运营生命周期内为客户带来额外的费用。这些实践包括早期参与，可以从一开始就设计出问题。不可避免地，随着项目的进行，任何重新设计都会对项目时间和成本产生影响。设计团队越早参与项目，简报过程就可以越彻底，从而减少由于不可预见因素而导致的成本高昂的重新设计的可能性。早期简报还可以考虑到任何地方当局规划方面的考虑。变电站的规划许可可根据“许可开发”授予，但在其他情况下，可能需要完整的规划申请，从一开始就要求更详细的图纸。雇用具有敏捷性和灵活性的设计团队是值得的。使用具有这种文化和态度的企业意味着他们更有可能参与新的想法，从而在时间、成本和资源方面产生项目效益。经验表明，实地考察总是会对项目成本产生积极影响。只有这么多设计工作可以在办公桌后完成;新的解决方案、替代的工作方式和创新的想法经常会在现场的参观和讨论中出现。设计技术可以节省成本，同时满足简报的要求。例如，通过创新的3D和4D建模技术等技术来提高效率和精度，为项目带来效益。协作关系始终对项目效率产生积极影响，并可以通过软技能帮助客户实现最佳价值。这包括与其他客户和项目团队密切合作，完善简报以更成功地解决问题:以更低的成本，使用更少的资源或更快地完成。总结对于任何变电站项目而言，重要的是聘请正确的设计企业，将经验、专业技能和不同部门的广泛工作相结合。这些项目通常需要复杂而详细的土木工程设计要求，以及对地方当局规划法规的深入了解。从招标阶段到详细设计，经验和合作对如何优化土木设计以识别和减轻潜在风险、识别机会并确保项目成功交付产生了巨大影响。