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数据中心供电容量计算

阅读次数:43,发布日期: 2018-08-28 14:47:17

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随着大数据、互联网+的快速发展和用户规模的急剧扩张,各个地方公有云、私有云、混合云建设齐头并进。各个行业云计算、大数据和物联网的迅猛发展,数据中心是信息行业的生存立业之本,数据中心建设面积和机位数量突破增加,云计算数据中心是一种基于互联网的大规模分布式计算模式,根据服务提供者和用户建设等级要求,建设目标云数据中心是可以无扩展的,可以随时获取,接需扩容使用。云计算数据中心拥有大量IT设备、空调设备及消防设备等,拥有一个持续、可靠、安全的供配电系统尤其重要。

随着大数据机房建设设计项目不断增多,供电容量对于设计者要正确、合理设计数据中心容量,涉及前端大楼供电容量要求,低压供配电系统的设计中负荷的统计计算是一项重要内容,负荷计算结果对供电容量安装、选择供配电设备及安全经济运行均起决定性的作用。

一、数据中心负荷计算的目的:

1、计算变配电所内变压器的负荷电流及视在功率,作为选择变压器容量的依据。按照供电局一般要求变压器容量不大于2500kVA,10kV高压进线,变压器单母线分段联络运行模式,如特殊容量较大的需要供电部门审批。

2、计算流过各主要电气设备(断路器、隔离开关、母线、熔断器等)的负荷电流,作为选择设备的依据。

3、计算流过各条线路(电源进线、高、低压配电线路等)的负荷电流,作为选择线路电缆或导线截面的依据。

二、负荷计算方法

目前普遍采用需要系数法和二项式系数法确定用电设备的负荷,其中需要系数法是国际上普遍采用的确定计算负荷的方法,最为简便;而二项式系数法在确定设备台数较少且各台设备容量差别大的分支干线计算负荷时比较合理;在建筑行业配电中,还常用负荷密度法和单位指标法统计计算负荷,数据中心初步可研规划、设计及施工图设计阶段,宜采用需要系数法。

负荷计算是供配电系统设计的基本计算,计算时需要系数的取值、负荷取舍计入、不间断电源、蓄电池充电和空调、照明的估算等内容,在数据中心的计算中还是有别于其他建筑专业的计算,对于不同单位制的用电设备的额定功率应换算为统一的设备功率,应按下列原则计算供电变压器容量 

1、数据中心的IT 负荷重要性都比较高,必须使用 UPS等设备来保证不间断供电,根据数据中心的建设标准不同,UPS会采取“1+1”、“2+1”、“2N”等不同的配置。由于供电部门需要统计机房设备安装总容量,所以数据中心的IT 设备计算容量得出 UPS设备的总装机容量。

2、计算UPS设备容量,按照GB0174-2017规范要求“不间断电源的基本容量E≥1.2P (P电子信息设备计算负荷)”得出容量。

3、数据中心面积大,上架机柜数量大于1000台,UPS容量段比较大,台数较多,必须考虑UPS充电容量,UPS配置的蓄电池充电容量需计入负荷计算。根据数据中心的建设标准不同,UPS蓄电池需按照不同后备时间配置,即每台UPS配置的蓄电池容量及组数不同。UPS蓄电池充电容量=电流×电压×组数×效率根据计算可知,UPS蓄电池充电容量约为UPS配置容量的5%~10%,做负荷计算时可直接应用结论简化计算。

4、在数据中心中,除了IDC机架外,空调在总负荷中占的比重也相当大,按照机房等级会配置备用空调设备,根据数据中心的建设等级备用数量不同而定根据选择空调制冷量台数找出对应空调设备容量计算空调动力电源容量。

5、根据《建筑照明设计标准》GB50034-13相关经验据,数据中心照度在500Lx下,照明功率密度负荷一般按照15w/m估算,总控中心按照13.5w/m估算,普通办公空调负荷按照9w/m估算。

6、根据负荷计算要求,季节性用电设备应选择其最大者计入总设备容量。数据中心空调负荷一般会远远大于采暖负荷,所以计算时只需计算空调负荷即可。

7、根据负荷计算要求,数据中心内消防设备容量一般计入总设备容量,消防电梯不计入。

8、供电部门规定:100kVA及以上高压供电的用户功率因数为0.95以上,一般按照变压器容量的30%进行补偿。为了减小损耗,节约电能,提高电压质量,必须提高功率因数,未达规定的应进行补偿。

9、根据相关经验数据,按照以上得出负荷数据,计算中同时系数取0.9-0.95。

10、在高海拔高原地区,变压器降容的主要原因是高海拔地区的低,散热效率降低,需要考虑变压器降容,降容系数取0.8~0.95做负荷计算时可直接应用结论简化计算,也可根据厂家提供参数而定。

本文数据中心负荷容量计算是以新建数据中心为例,实际项目设计中存在需要在现有改(扩)建数据中心的情况,这种情况的负荷计算与完全新建的数据中心计算还是有区别的,对现有负荷的估算不能按照现状计算,按照机房前端供电的实际使用情况;变配电设备使用年限及设备运行情况也需要考虑。