電力系統

園區電力架構: HV → MV → POD

將高壓電力分配至獨立的 10/20 MW 供電單元,每個單元皆設計成可隔離、可測試、可獨立維護。

01

架構

電力如何抵達算力:從電網併接點一路往下,到一座可以獨立送電的電力島。

園區電力架構

從電網到 獨立供電單元

雙路電網進線,併聯方式須經電力公司核准。每一層都讓容量與保護保持可視。

1

高壓受電站

所有權界面、計費計量、保護與匯流排分段。

2

高壓/中壓主變壓器

降壓至核准的中壓電壓等級。

3

多組中壓配電區

匯流排分段與容量分散,限制短路與故障影響範圍。

4

獨立中壓饋線

每個供電單元配置專屬真空斷路器、中壓饋線與選擇性保護。

5

10 MW/20 MW 獨立供電單元

可獨立送電與測試,並支援維護與分期擴充。

模組與場址容量

10/20 MW 獨立供電單元 vs. 200 MW 場址容量

配置不同,電力邏輯相同。

10 MW 供電單元
2.588 2.588 2.588 2.588 MW × 4 blocks
IT connected10.352 MW
Facility basis @ PUE 1.22.070 MW
Total connected12.422 MW
12 × 10 MW Power Island149.069 MW
20 MW 供電單元
2.588 2.588 2.588 2.588 2.588 2.588 2.588 2.588 MW × 8 blocks
IT connected20.704 MW
Facility basis @ PUE 1.24.141 MW
Total connected24.845 MW
8 × 20 MW Power Island198.758 MW

容量結論: 標準部署為 12 座 10 MW 或 8 座 20 MW;最終 IT 上限依核准的 200 MW 容量、實測廠務曲線與 EPMS 容量管控凍結。

獨立供電單元

端到端鏈路: 可隔離、可測試、可獨立維護

中壓電力經切換與降壓後,透過 UPS 與低壓匯流排送至 IT POD;發電機、電池與冷卻在關鍵節點提供支援。

中壓進線

園區中壓饋電。

中壓開關櫃 / 切換

受控切換與故障隔離。

中壓/低壓變壓器

中壓轉低壓。

低壓配電盤 + UPS/旁路

低壓配電、UPS 與維修旁路。

低壓匯流排

模組化電力輸送。

IT POD

IT 負載與液冷介面。

合通電力模組

模組化預製 電力貨櫃

工廠預製 整合測試 快速現場接線
Hetone Power Module container with its side open: LV main switchboard, UPS N+1, battery bank and EPMS / BMS cabinet

一個貨櫃,四個艙區。 核心電力設備在工廠完成安裝、配線與測試,再以單一模組出貨。滑過或點選艙區或設備,即可查看其功能。

低壓主配電盤。 模組的主要低壓配電,含維護旁路,出貨前即完成組裝與測試。

UPS N+1。 模組化 UPS 以 N+1 配置,任一模組可抽離維護而不中斷負載。

電池組。 每組 UPS 後方的電池串,容量依 10 分鐘自主供電設計。

EPMS / BMS。 整個模組的電力監控與電池管理,在工廠即完成接線。

3 MW 發電機組。 貨櫃式 N+1 備援發電機,接於中壓節點,位於電力模組之外。

EPMS / BMS 智慧監控。 模組電力監控(EPMS)與電池管理(BMS)的操作畫面與控制面板。

低壓主配電盤。 工廠組裝的低壓配電盤,安裝於模組的第一個艙區。

UPS N+1 + 10 分鐘電池。 模組化 UPS 以 N+1 配置,搭配 10 分鐘自主供電的電池串,佔用中間兩個艙區。

最大 6,300 A 緊湊型匯流排。 將模組低壓輸出送往 IT POD 介面的緊湊型匯流排。

核心電力設備於工廠完成預製、整合與測試,再連接至 10 / 20 MW POD ,全程透過標準化介面。

N+1 發電機備援

中壓節點的貨櫃式發電機。

電池系統

每組 UPS 後方提供 10 分鐘自主供電。

冷卻系統

於 IT POD 介面提供液冷支援。

功能分離 將故障侷限在對應的供電單元,並支援獨立測試、維護與 10/20 MW 分期擴充。

Tier III 運轉邏輯

計畫性維護 不中斷 IT 運轉

備援容量元件與可維護的電力/冷卻路徑,使任一元件或路徑都能為計畫性維護退出,而不影響 IT 運轉。

A/B 分區運轉

各 POD 由其指定的中壓區供電;備用變壓器待命,UPS 與冷卻共同分擔負載。

由可用路徑維持供電

隔離維護中的中壓路徑;完成保護與連鎖確認後,由可用路徑維持供電。

備用變壓器經 ATS 併入

機械與電氣連鎖先確認原路徑已斷開,才併入共用備用變壓器。

2+1 容量支撐設計 IT 負載

當一台 1.35 MW UPS 退出時,其餘兩台提供 2.7 MW 支應 2.588 MW 的 IT 區塊。

N+1 設備 + 受控啟動順序

CDU、泵浦、冰水主機與冷卻水塔皆保留替代設備,啟動順序由 BMS 協調。

設計準則: 任一容量元件或電力/冷卻配送路徑,皆可為計畫性維護退出而不中斷關鍵 IT 運轉。

02

容量與電氣安全

設備的容量算得對不對,以及當事情出錯時,用什麼保護人員與硬體。

電氣負載與餘裕

容量維持在 額定範圍內

3 MVA 變壓器、5,000 A 匯流排、1.35 MW UPS(2+1)與 3,000 kW 發電機,均在 75–80% 正常 IT 運轉區間內查核。設計案例為 100% IT。

IT 變壓器 3 MVA
89.9%

3 MVA 可用容量:功因 0.96 時為 2.88 MW

低壓匯流排 415 V / 5,000 A
75%

415 V/5,000 A 且功因 0.96 時約 3.45 MW

UPS 系統(2+1) 1.35 MW × 3
95.9%

2 運轉 + 1 待命;2.70 MW 支應 2.588 MW 的 IT 負載

發電機組(N+1) 3 MVA × (5+1)
86.3%

N+1 機組容量足以承擔設計負載

廠務變壓器 3 MVA
71.9%

PUE 1.20 時廠務負載 2.070 MW

工程結論: 正常運轉保有約 20–40% 設備餘裕;故障/N+1 事件仍可涵蓋接續負載,無須依賴日常滿載運轉。

接地與等電位連接

跨季節土壤條件下的 接地設計

泰國的接地設計必須在季節性土壤條件下兼顧阻抗與人員安全。接地電阻只是結果之一;設計還須處理土壤模型、低阻抗路徑、等電位連接、地電位上升與接觸/步間電壓。

01 · Soil Model & Targets
  • 以溫納四極法建立乾季與雨季的多層土壤電阻率模型
  • 乾季接地電阻暫定目標 ≤10 Ω;最終值須符合 EIT 與 MEA/PEA 的核准要求
02 · Conductors, Joints & Equipotential Bonding
  • 50 × 5 mm 鍍錫銅帶或 ≥95 mm² 裸銅;放熱焊/IEEE 837 接續
  • 主等電位連接匯流排(MEB)連結高壓站、變壓器、匯流排、線槽、機櫃、CDU 與金屬管路
  • 驗證地電位上升、故障迴路阻抗與接觸/步間電壓
Grounding cutaway render: copper grid and electrodes through soil layers beneath the site
B 型環形接地與場區接地剖面。埋設深度 ≥2.8 m,離子式銅電極 Ø≥25.4 mm,標準 3 m,必要時延伸至 6/9 m

接地設計取決於 多層土壤模型、故障電流與保護動作時間;驗收時須同時查核接地阻抗、地電位上升與接觸/步間電壓。

電力品質與 TN-S

諧波、TN-S 與接地: 須協調,不可互相取代

源頭抑制控制諧波發熱;TN-S 定義故障回流路徑;接地與等電位連接保護人員與設備。

諧波控制 · 源頭抑制
  • UPS 輸入電流諧波失真 ≤3% 於額定負載下
  • 必要時加裝主動/被動濾波
  • 查核變壓器、匯流排與電纜的溫升降額
  • 當三倍頻諧波顯著時,須以諧波計算評估加大中性線
TN-S/等電位連接 · 低阻抗故障路徑
  • 自 415 V 變壓器二次側起採 TN-S
  • 每個獨立電源設一處 N–PE 接地點,並與電網/發電機切換協調
  • 下游配電全程 N 線與 PE 線分離
  • 中性線 ≥100%;諧波條件成立時提高至 150–200%。PE 截面依故障電流與切斷時間選定
Class A 監測 · 量測與驗證
  • PM8000/EPMS 量測電壓與電流諧波失真及波形
  • NTP/PTP 時間同步與事件順序記錄
  • 監測線路電流、電力品質與關鍵接點溫度
  • 警報、趨勢基線與預測性維護

重點: 接地不會消除諧波,濾波也不能取代 TN-S 或等電位連接。三項措施必須各自驗證並相互協調。

防雷與突波保護

LPS I + 協調式突波保護, 從屋頂到敏感負載

依 IEC 62305 進行風險評估,將接閃器、引下導體、接地、等電位連接與突波協調整合為連續的防護鏈,因應泰國的雷擊風險。

屋頂接閃器

6–9 m 接閃桿高度由滾球法、風載與設備高度研究決定;冷卻水塔、冰水主機與屋頂通訊設備皆納入三維保護範圍。

外部引下導體

銅導體 ≥Ø8 mm;至少兩支均勻分布的引下導體,LPS I 通常間距 ≤10 m,並設測試接點。

B 型環形接地

建築 B 型環形/基礎接地與場區接地網整合;導體截面與接地阻抗由接地研究確認。

Containerized module with external lightning protection routing to ring earth
外部防雷系統:接閃器、引下導體、B 型接地
協調式突波保護裝置

中壓側設金屬氧化物避雷器,低壓主配電盤設 T1+T2;衝擊電流與保護電壓依 LPS I 雷電流分配與設備耐受電壓確認;分電盤設 T2、終端設 T3。

可追溯的維運

突波保護狀態、雷擊次數與事件時序皆進入 EPMS,把被動防護轉為可追溯的維運資料。

基礎與電氣安全

從 21 MPa 基礎到 可驗證的電氣環境

重型電氣設備要穩定運轉,需整合基礎、排水、消防、接地與泰國法規符合性。

≥21MPa設備基礎混凝土3,000 psi;取樣與強度驗證
≤10Ω高性能接地目標於乾季條件可行時;地電位上升另行驗證
Form 4b低壓配電盤隔艙等級限制故障擴散與維修風險
IP55匯流排防護等級最終等級依室內/室外環境確定
01 · Foundations, Fire Protection & Routing
  • 依設備靜/動態荷重計算基礎厚度、配筋、錨栓、隔振與傾覆力矩
  • 基礎高程、排水與漏水偵測須與場址洪水風險一併規劃
  • 防火分區、認證貫穿件、線槽分隔與維修淨空須一併查核
02 · Thai & International Standards Basis
泰國EIT、MEA/PEA、建管與消防主管機關
HV / MVIEC 61936, IEC 62271 + utility connection requirements
LV / BuswayIEC 60364, IEC 61439-1/2/6
安全性IEC 62305, IEEE 80, ISO 8528

從基礎到電氣安全: 結構計算、系統研究、型式試驗與現場驗收構成可追溯的證據鏈。

Containerized Caterpillar generator set on site
出廠即成品,不是到現場才組

下面所有設備,都是測試過才進場的

發電機、開關設備、UPS 與匯流排都在工廠完成整合並驗證過,再透過標準化界面在現場接上。接下來介紹的設備不是一份採購清單,而是一座整體交付的電力島。

03

設備

一座電力島裡面實際有哪些資產,以及讓它們可以重複複製的標準化界面。

發電機貨櫃

Caterpillar C175-20: 3,000 kW 級貨櫃式中壓發電機

貨櫃整合發電機、冷卻、排氣、日用油槽、同步控制與消防;機組數量依 10/20 MW 容量調整並維持 N+1。工廠整合、現場快速接入、模組化 N+1。

0ekW選定額定 · 3,900 kVAMission Critical 等級,功因 0.8;經泰國場址降額後淨輸出 ≥3,000 ekW
11kV電氣規格50 Hz · 1,500 rpm · 三相
6units每個供電單元 · N+15 運轉 + 1 待命 · FAT/SAT/IST
Caterpillar C175-20 containerized MV generator cutaway render
C175-20 V20 貨櫃式中壓發電機組
引擎/控制與暫態特性
  • C175-20 V20 · 105.8 L · Turbo Aftercooled · Common Rail
  • ADEM A4 + EMCP 4.4
  • ISO 8528-5 · 100% Block Load · PMG · Load Sharing
  • 冷卻/排氣、日用油槽、同步併聯、消防/監控,以及 Cat 全球服務
供電單元容量核算

10 MW 供電單元設計負載: 12.422 MW。六台發電機採 N+1 配置;五台可提供 15 MW 淨可用容量,運轉負載率約 82.8%.

燃油自主時數須依消防法規、環保要求、業主標準與場址儲油條件確認。產品數據依據:Caterpillar 官方 C175-20 50 Hz 資料;最終額定值以原廠認證送審為準。

一套模組化平台支援四大核心功能: IT 機房、電力、冷卻與支援。功能各異,但運輸尺寸、連接基準與維修原則保持一致。完整貨櫃家族請見 建置工程 頁面。

中壓設備

Schneider 中壓與變壓器設備: 模組化介面、連鎖機制、高效率

POD 中壓段採全匯流排配電;真空斷路器、ATS、保護電驛與變壓器皆選用全球一線廠牌,最終額定值由系統研究凍結。

GMA / PIX MV Switchgear
  • 24 kV / 17.5 kV class
  • 2,500 A / 4,000 A candidates
  • 真空斷路器 + ATS/母線聯絡連鎖
Trihal 3 MVA Transformer
  • 乾式變壓器
  • IT/廠務共用容量介面
  • 保證效率 ≥99.18%
PowerLogic P5 Protection
  • 選擇性保護與事件順序記錄
  • 故障隔離後才進行切換
  • IEC 61850 integration

中壓選型依據: 在電流、絕緣、短路耐受、匯流排溫升、保護選擇性與電弧閃絡研究完成後才凍結額定值。最終型號以原廠送審為準。

低壓配電與匯流排

標準 5,000 A 低壓介面,實現 可複製的 POD 部署

BlokSeT、MasterPact MTZ 與 Canalis KT 整合進電力模組與 IT 貨櫃,構成分隔式、可抽出且可監控的平台。

BlokSeT
  • IEC 61439-1 / 2
  • Form 4b
  • 可抽出式功能單元
MasterPact MTZ
  • 氣斷路器保護 + 連鎖
  • 狀態/電能/使用壽命
  • 通訊與事件紀錄
Canalis KT 5,000 A
  • 415 V copper conductors
  • IP55 · IEC 61439-6
  • 中性線 ≥100%
額定
5,000 A @ 415 V
容量
≈3.59 MVA
接續容量
≈75%
正常運轉
≈56–60%
驗證項目
Icw / Temp / ΔV
智慧監測
Joint temp monitoring

高階匯流排選型不只看銅純度: 型式試驗、短路耐受、溫升、電壓降、接點可靠度、防護等級與線上熱監測,才是工程判準。

貨櫃式 UPS 與電池

模組化 UPS N+1 與 10 分鐘自主供電

UPS 與電池以隔艙/外殼分離,降低熱事件與共因失效;工廠預製並測試的模組透過標準化介面連接至 POD。

電力模組貨櫃
Power module container render
LV SWBD UPS A UPS B UPS C BYPASS / EMS
電池貨櫃
Battery container render
STRING A STRING B STRING C BMS / HVAC / FIRE
0MWIT 區塊設計負載3 × 1.35 MW UPS(2+1)
0%三台均分時的單機負載率單機 862.7 kW;日常 IT 負載 75–80% 時為 47.9–51.1%
0%N+1 事件時的單機負載率單機 1.294 MW;由兩台承擔負載
0分鐘電池自主供電目標可用 215.7 kWh;每台 UPS 初選 240–270 kWh

最終電池容量須驗證 依 OEM 定功率曲線、變流器效率、直流電壓區間、溫度、壽命末期衰退與 BMS 保留量進行核算。

04

營運

電力、冷卻與 IT 共用同一套資產模型,讓警報變成可追溯的事件,而不是雜訊。

智慧維運

以單一供電單元資產模型 統管電力、冷卻與 IT POD

EPMS + BMS + DCIM 以單一供電單元資產模型串接設備、警報、容量、效率與工單,支援 10/20 MW 供電單元持續擴充。

24/7關鍵系統監控持續監控電力、冷卻與環境
10/20MW供電單元容量模型掌握負載率、餘裕與分期成長
單一畫面統一維運視圖警報、事件、資產與工單彼此串連
Hetone unified operations dashboard on a control-room display
合通統一維運視圖
EPMS, BMS and DCIM panels sharing one Power Island asset model
EPMS + BMS + DCIM 共用同一資產模型
廠務監控

電力品質、切換、事件順序與環境。

資產管理

序號、保固、工單與設備健康度。

容量管理

負載率、餘裕、分期與瓶頸。

能源效率

PUE、能耗趨勢與改善驗證。

共用時間軸與供電單元資產模型 把警報轉為可追溯的事件,把容量/效率轉為可管理的決策。