证明

数据中心（尤其是在主机托管领域）日益增长的能源需求，给设施的电气设计带来了新的挑战和范式转变。为了兼顾效率和成本，实施中压内部配电网络已成为必要。

这引发了新的问题，例如，什么样的电压水平最能满足可持续性和效率要求？

电压水平对内部配电的影响

IT 功率设计是现场线路电压与网络电流需求乘积的函数。提高电压水平会降低流过导体的电流。相反，降低电压水平会导致流过导体的电流增加。电缆和设备的尺寸直接取决于产生的电流，进而影响安装成本。但这种影响可以提前计算出来吗？

我们假设一个简化的数据中心场景，其装机容量为 15 MW，功率因数为 1，并有一条进线。当电网电压为 11 kV 时，电流为 787 A。如果我们对 24 kV 的电网电压重复此计算，电流将降至 360 A 左右。

提高电网电压会使馈线电流降低至相同功率水平下较低电压水平下电流的 45% 左右。假设负载为线性且恒定，我们可以将此结果推广到多个馈线和负载。

此外，从导体损耗的角度来看，我们知道这些损耗取决于导体材质，并且与流过导体的电流的平方成正比。这意味着损耗会随着电流的线性增加而呈指数增长。

通过执行与上一个类似的计算，我们可以确定，只需将电压水平从 11 kV 提高到 24 kV，导体损耗就可以降低高达 80%。

从成本角度来看，提高电压水平不仅有助于避免损耗和提高效率（OPEX），而且还能减小导体尺寸，从而在建设阶段节省成本（CAPEX）。

中型开关设备电压的 GWP 指数

在欧盟法规 2024/573 生效之前，SF6 绝缘 GIS 解决方案是选择中压开关设备（通常为 24 kV 和 36 kV 电压等级）的首选方案。与混合开关设备（真空开关和空气绝缘）相比，SF6 绝缘开关设备体积紧凑，可确保安全运行，但 SF6 气体的 GWP（全球变暖潜能值）较高，这是一个显著的缺点。虽然此类设备将气体密封在罐内，但在处理时仍必须采取预防措施，因为泄漏会造成严重的温室气体影响，其温室效应约为二氧化碳当量的 23,500 倍。此外，在这些资产的生命周期结束时，必须对其进行适当的处​​理。

到目前为止，这些因素在开关设备的选择中起着非常决定性的作用，有利于空气绝缘开关设备，从而影响电压水平的选择。

上述法规的应用根据不同解决方案的 GWP 水平限制了介电气体的使用，这并没有对该行业构成威胁，而是一个巨大的机遇，这主要是由于它所代表的技术变革。欧盟法规的实施将从 2026 年起对 24 kV 产品系列设定新的限制。开关设备制造商现在推出了无 SF6 解决方案，其性能可与传统 SF6 GIS 开关设备相媲美。

这项创新使我们能够利用更高电压等级（例如 24 kV）的优势，同时结合 GIS 开关设备的优势，而没有 SF6 技术的缺点。

在 Ormazabal，我们开发了使用天然工业空气且不含氟化气体的解决方案，以确保高性能、可靠性和安全性。这使得运营商能够在遵守欧洲关于氟气体和气候中和目标的法规的同时，在环境、健康或安全问题上“零不确定性”地部署我们的解决方案。

凭借这些创新，我们向市场推出了能够实现电网可持续转型的产品，促进了可再生能源的整合和社会的电气化，强化了我们引领电网向无六氟化硫未来转型的承诺。

结论

数据中心日益增长的能源需求以及优先考虑可持续性的需要表明，需要将变电站的电压提高到 24 伏左右kV。

将电压等级从 11 kV 提高到 24 kV 可以将损耗降低高达 80%。

到目前为止，高电压等级需要 SF6 绝缘的 GIS 开关设备，因为空气绝缘开关设备（真空开关）体积庞大、维护复杂，并且存在操作风险。

提高电压等级还可以优化导体尺寸，从而节省成本。

从 2026 年起，Ormazabal 将供应市场其不含 SF6 的产品，二次和一次配电电压高达 24kV，GWP<1，结合了两者的优点：通过提高电压水平来减少损耗，而没有 SF6 绝缘开关设备的缺点。