证明

数据中心（尤其是托管数据中心）日益增长的电力需求，给其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已成为必要之举。

这一事实引发了新的问题，例如，为了满足可持续性和效率要求，最合适的电压水平是多少。

电压水平对内部配电的影响

IT 设计功耗取决于现场线路电压与电网所需电流的乘积。提高电压会降低流经导线的电流。反之，降低电压则会导致流经导线的电流增大。电缆和设备的尺寸直接取决于最终的电流，进而影响安装成本。但是，这种影响能否提前估算呢？

假设一个数据中心装机容量为 15 MW，功率因数为 1，且只有一个进线。在 11 kV 的网络电压下，电流值为 787 A。如果网络电压为 24 kV，则电流值将降至约 360 A。

电网电压升高会导致馈线电流降低至相同功率水平下较低电压水平电流的约 45%。假设负载呈线性且恒定，我们可以将此结果外推至多个馈线和负载。

此外，从导体损耗的角度来看，我们知道损耗取决于导体的材料，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长呈指数级增长。

通过与之前类似的计算，我们可以确定，只需将电压等级从 11 kV 提高到 24 kV，导线损耗就可以减少高达 80%。

从成本角度来看，提高电压等级不仅有助于避免损耗和提高效率（运营成本），而且还能减小导线的尺寸，从而在建设阶段节省成本（资本支出）。

中压开关设备的全球变暖潜能值指数

在欧盟法规 2024/573 生效之前，SF6 绝缘气体绝缘开关设备 (GIS) 是中压开关设备（通常为 24 kV 和 36 kV 电压等级）的最佳选择。与混合式开关设备（真空开关和空气绝缘）相比，SF6 绝缘开关设备尺寸紧凑，运行安全可靠，但其显著缺点是 SF6 气体具有极高的全球变暖潜值 (GWP)。尽管此类设备将气体密封在罐内，但在操作过程中仍需采取预防措施，因为泄漏会产生巨大的温室效应，其温室效应约为二氧化碳当量的 23,500 倍。此外，这些设备在其使用寿命结束后也必须进行妥善处理。

到目前为止，这些因素在选择开关设备方面起着决定性作用，倾向于选择空气绝缘开关设备，并因此影响了电压等级的选择。

上述法规的实施，即根据不同解决方案的全球变暖潜值（GWP）限制介电气体的使用，并未对该行业构成威胁，反而带来了巨大机遇，这主要归功于其所代表的技术变革。欧盟法规的实施将从2026年起为24kV产品系列划定新的界限。开关设备制造商目前正在推出性能与传统SF6气体绝缘开关设备（GIS）相当的无SF6解决方案。

这项创新使我们能够享受到更高电压等级（例如 24 kV）带来的好处，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，确保了高性能、高可靠性和安全性。这使得操作人员能够轻松地实施我们的解决方案。“零不确定性”在遵守欧洲氟化气体法规和气候中和目标的同时，关注环境、健康或安全问题。

通过这些创新，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电气化，强化了我们引领电网向无SF6未来转型的承诺。

结论

数据中心日益增长的电力需求以及优先考虑可持续性的必要性表明，有必要将变电站的电压水平提高到 24 千伏左右。

将电压等级从 11 kV 提高到 24 kV 可使损耗减少高达 80%。

此前，高压等级需要使用SF6绝缘的GIS开关设备，因为空气绝缘（真空开关）开关设备体积庞大、维护复杂，并且存在操作风险。

提高电压等级还可以优化导线尺寸，从而节省成本。

从 2026 年起，Ormazabal 将向市场交付其 SF6 无毒产品，适用于二次和一次配电，电压最高可达 24kV，全球变暖潜值低于 1，该产品结合了两者的优点：通过提高电压等级来减少损耗，同时避免 SF6 绝缘开关设备的缺点。