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数据中心建设项目的交流负荷计算是初步设计和施工图设计中非常重要的阶段。负荷计算的目的是：
1）根据高低压设备负荷，计算高低压设备功率及无功补偿容量，作为选择高低压补偿装置的依据。
2）计算供配电系统中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。
3）计算数据中心保证负荷电流及有功功率，作为选择一台或多台备用发电机组容量的依据。
4）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，作为选择这些设备的依据。
5）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，作为选择这些供电线路电缆或导线截面的依据。
6）计算尖峰负荷，用于保护电气的整定计算和校验电动机的起动条件。
7）为数据中心供配电设计提供技术依据。
在计算出单台设备或一个设备组实际运行功率 P e 后，可以根据其功率因数（cos ϕ ）计算出它的有功功率和无功功率，再计算出变压器所带的全部设备的有功功率和无功功率之和。
式中 P c ——变压器所带设备的有功功率之和（kW）；
Q e ——一台设备或一个设备组的无功功率（kvar）；
tan ϕ ——一台设备或一个设备组的功率因数；
Q c ——变压器所带设备的无功功率之和（kvar）；
S c ——变压器所带设备的补偿前视在功率（kV·A）；
I c ——变压器计算电流（A）；
U N ——市电电压（V）。
在数据中心用电设备中，除了电加热设备外，基本都不是纯阻性负载，即它们的功率因数均小于1。功率因数及补偿容量计算如下：
式中 cos ϕ ——变压器所带设备的综合功率因数；
P c ——变压器所带设备的有功功率之和（kW）；
S c ——变压器所带设备的视在功率之和（kV·A）；
cos ϕ ′——补偿后的变压器所带设备的平均功率因数；
Q c ——补偿前的变压器所带设备的无功功率之和（kvar）；
Q N·c ——达到供电部门要求的功率因数所需补偿的无功功率（kvar）。
蓄电池组是数据中心UPS系统中的最为重要的设备，它是维系通信持续不断供电的根本。在市电恢复后或一台备用发电机组起动时，数据中心供配电系统都会对蓄电池组进行补充充电。在计算外市电引入容量、变压器容量和发电机组容量时需要考虑蓄电池组的充电功率。蓄电池组的充电功率一般都以通信负荷为基数进行计算，但直流UPS系统和交流UPS系统的计算方法不同，不同的放电时间配置的蓄电池组的充电功率计算方法也不同。
数据中心直流供电系统的充电功率与电子信息设备功率、充电时间和蓄电池组的放电时间相关。数据中心直流供电系统（-48V、240V、336V）的蓄电池组的充电功率可按如下公式计算：
15min放电率的蓄电池组的充电功率： P 充 =（0.1~0.2） P 通 ；
30min放电率的蓄电池组的充电功率： P 充 =（0.12~0.25） P 通 ；
60min放电率的蓄电池组的充电功率： P 充 =（0.2~0.3） P 通 。
数据中心交流UPS系统的充电功率与交流UPS设备容量和充电时间相关。交流UPS系统的蓄电池组的充电功率按下式计算：
式中 P 充 ——蓄电池组的充电功率（kW）；
P 通 ——电子信息设备最大运行功率（kW）；
P ——UPS额定容量（kW）。
数据中心交直流UPS系统配套蓄电池组的充电功率系数取值见表4-1。
表4-1 数据中心交直流UPS系统配套蓄电池组的充电功率系数取值表
在变压器容量计算时，应充分考虑市电电源供电可靠率与蓄电池组充电容量之间、变压器容量与蓄电池组容量之间、市电电源引入容量与变压器容量之间的关系。数据中心引入的市电电源往往都具备较高供电可靠率这一特点，即每年市电电源停电次数少，蓄电池组放电次数少，单次停电时间也较短，而且，重要的数据中心还配有备用发电机组。 当市电电源停电时，备用发电机组往往在1~3min之内就能带载运行，由于蓄电池组放电时间较短，蓄电池组放出的容量也较少，很多UPS设备均不会转入充电模式。如果将蓄电池组最大充电功率全部计入变压器容量计算中，其结果会造成变压器长时间处于低负载率运行，这会降低市电电源容量的利用率和变压器的利用率。 为了更科学地计算变压器容量，蓄电池组的充电功率应选择合理的需要系数，其充电功率计入变压器容量可按以下原则计算：
1）变压器采用2 N 配置时，蓄电池组充电功率的需要系数建议取0.1~0.3，这是因为供配电系统正常工作时，变压器的负载率不大于50%，即使这时所有蓄电池组均进行充电，变压器的负载率也能控制在60%以下。
2）变压器采用 N +1配置时，主用变压器计入蓄电池组充电功率时，需要系数建议取0.2~0.4，备用变压器可不计入蓄电池组充电功率。
3）变压器采用 N 配置时，蓄电池组充电功率的需要系数为0.2~0.4。
尖峰电流是数据中心供电系统中可能出现的瞬态的高幅值的电流信号，它可能是各类电动机起动造成的，也可能是其他干扰造成的。尖峰电流是指单台或多台用电设备持续1~2s的短时最大负荷电流，尖峰电流一般出现在电动机起动过程中。尖峰电流主要用来计算电压波动、选择熔断器和低压断路器、整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。
单台电动机的尖峰电流计算公式如下：
式中 I jf ——尖峰电流（A）；
K ——起动电流倍数，即起动电流与额定电流之比，笼型电动机可按5~7倍计取，绕线转子电动机可按2~2.5倍计取，直流电动机可按1.5~2倍计取；
I N ——电动机一次侧额定电流。
多台电动机供电回路的尖峰电流是最大一台电动机的起动电流与其余电动机的额定电流之和。
数据中心建设项目的外市电进线端的总用电负荷包括高压用电设备负荷之和、低压用电设备总用电负荷、变压器设备的功率损耗、线路损耗等，用kV·A表示。在统计低压侧的总用电负荷时，应不包括消防用负荷，但包括平时与火灾兼用的消防用电设备，如长明的应急照明与疏散指示灯源、疏散标志、地下室的进风机、地下室的排风机、消防水泵等。
数据中心变配电系统的高压线路一般距离较短，其线路损耗非常小，在数据中心负荷计算时可以忽略不计。
在数据中心建设项目中存在的高压用电设备是10kV冷水机组设备，在计算其总用电负荷和无功功率补偿容量时，可采用负荷表进行统计计算，以表4-2为例。
表4-2 高压用电设备交流负荷汇总表
表4-2中 P e n 为一台或一组设备的额定功率，表4-2中所有数据的计算方法详见式（4-14）~式（4-24）。
每台或每组高压用电设备的高压市电电源和高压发电机组的有功功率和无功功率的计算公式如下：
高压用电设备的综合功率因数 Q c n 如下：
高压用电设备总的有功功率和无功功率如下：
当每台或每组高压用电设备均为备用发电机组保证设备，则：
补偿前的高压市电容量（视在功率） S 如下：
高压市电补偿容量 Q 补 如下，式（4-21）中的tan ϕ 补前 为补偿前的高压用电设备的综合功率因数的正切值：
补偿后的高压市电容量 S n 如下：
考虑同时系数 K 的高压市电容量 S 市电 如下：
高压保证负荷（备用发电机组保证负荷） P ′如下：
式中 tan ϕ 补后 ——供电部门要求的功率因数的正切值，一般cos ϕ 补后 按0.95取值。
目前有部分大型数据中心建设项目的绝大部分的用电设备都是低压设备，高压设备只是一些10kV冷水机组，也有不少中小型的各等级数据中心的用电设备全部都是低压用电设备。数据中心的规模有大有小，小到一个微型数据机房，大到十几栋数据机房单电流体建筑，变压器的数量从一台到上百台。在进行各数据中心的负荷计算时，应以单台变压器容量和无功功率补偿容量计算为单位，首先要确定数据中心所有变压器供电系统架构和每台变压器的供电范围和供电对象。每台变压器负荷可采用负荷表进行统计计算，以表4-3为例。
表4-3 变压器交流负荷汇总表
表4-3中各数据可参照高压用电设备负荷计算公式计算， S 变 为补偿后的变压器容量，功率因数补偿容量 Q 补 也可引用无功补偿率值 q c 运用式（4-32）计算得出。
相对于整个工业用电设备，数据中心的用电设备与其他工业用电设备有很大不同，数据中心用电设备的需要系数、功率因数和运行效率整体较高，超大型和大型数据中心的绝大多数用电设备都属于一级负荷，它们的供电等级相对较高，而且，大多数用电设备的输入功率因数接近1。在数据中心初步设计和施工图设计中的交流负荷汇总（计算）表中有三个重要数据，即需要系数、功率因数、同时系数，数据中心常用用电设备和设备组的需要系数及功率因数可参考表4-4中的数据，同时系数可参考表4-5中的数据。
表4-4 数据中心常用用电设备和设备组的需要系数及功率因数表
（续）
注：表中需要系数和功率因数的值应根据每组或每台设备负荷特性计取。
表4-5 数据中心交流用电负荷计算用同时系数参考表
注：表中同时系数为每台变压器所带负荷的综合系数。
变压器的功率损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗。
变压器的有功功率损耗由变压器的空载损耗（铁损）和短路损耗（铜损）两部分组成。
式中 Δ P T ——变压器的有功功率损耗（kW）；
Δ P 0 ——变压器的空载有功功率损耗（kW）；
Δ P k ——变压器的满载（短路）有功功率损耗（kW）；
S c ——变压器视在计算负荷（kV·A）；
S r ——变压器的额定容量（kV·A）。
Δ P 0 、Δ P k 均可在变压器产品说明书中查出，其中绝缘等级为F级的变压器取运行温度为120℃（绝缘系统温度为155℃）的负载损耗值；绝缘等级为H级的变压器取运行温度为145℃（绝缘系统温度为180℃）的负载损耗值。
变压器的无功功率损耗由变压器的空载无功损耗和额定负载下的无功损耗两部分组成。
其中
式中 Δ Q T ——变压器的无功功率损耗（kvar）；
Δ Q 0 ——变压器的空载无功功率损耗（kvar）；
Δ Q k ——变压器的满载无功功率损耗（kvar）；
I 0 %——变压器空载电流占额定电流百分数；
Δ U k %——变压器阻抗电压占额定电压百分数。
其中 I 0 %、Δ U k %均可在变压器产品说明书中查出。
当变压器负载率不大于85%，在需要进行变压器损耗计算时，变压器的功率损耗可按下式进行估算。
