銀行生產基地工程電網接入規劃設計研究

劉愛連

1 工程概況

1.1 項目背景

銀行生產基地工程作為中國建設銀行的集中式數據處理中心，為建設銀行全球業務提供每周7×24h不間斷的聯機數據信息服務，該項目以全國乃至全球一流大型數據中心的目標規劃，將建設成為設施先進、技術領先、功能齊全、安全可靠、國際接軌，具有可擴展性、可持續發展的現代化信息中心，項目的規劃設計做到功能布局合理，充分滿足工作流程和安全管理的需要，全面實現科學化管理。

1.2 項目位置及規模情況

工程位于海淀區蘇家坨鎮中關村創新園C6-15、C6-16地塊，為教育科研設計用地，具體四至范圍為：東臨稻香湖東路，南至創新園緯五路，西至稻香園東路，北至創新園中環路。項目總用地面積為13.46萬m2，擬建建筑面積28.397萬m2（含地下建筑面積），建設內容包括：數據機房樓（C棟、D棟），柴油發電機樓，ECC監控中心，運維辦公區，研發中心。

2 負荷預測

2.1 需要系數法負荷預測

根據用戶提供的相關負荷資料，并參照《工業與民用配電設計手冊》（第四版）及《電子信息系統機房設計規范》GB50174-2008，對本工程采用需要系數法進行負荷預測，負荷預測見表1。

表1 銀行生產基地工程負荷預測表

經負荷預測，預計本工程用電負荷總計約為43866.1kW

2.2 配變容量設計

本用戶屬于二級重要用戶，且項目內主要負荷為IT機房A級數據中心，用電量大，供電可靠性及電源品質要求高。依據《電子信息系統機房設計規范》GB50174-2008等相關規范要求，設計變壓器容量應能滿足數據中心的冗余需求,因此數據中心機房變壓器容量按照50%考慮，其余變壓器容量按照60%考慮，功率因數cosψ取0.95。依據《國網北京市電力公司配電網技術標準規劃設計分冊》負荷測算公式：

SC——視在功率kVA；

cosψ——功率因數；

K2——所帶配電變壓器的負載率。

變壓器容量配置表見表2。

表2 銀行生產基地工程變壓器容量配置表

3 電網接入規劃設計

3.1 方案初步設想

調研本項目所處位置周邊電網情況，周邊可利用變電站為一座110kV三星莊變電站，距離本項目位置約3.3km；一座稻香湖110kV變電站，距離本項目位置約1.7km。設計本項目電網接入兩座變電站10kV側。

根據負荷特性及分布情況，建議設計三座總配，電源引自新建的分界室，1#總配作為C棟機房負荷接入點，2#總配作為D棟機房負荷接入點，3#總配作為數據機房運維中心和研發中心負荷接入點。本文僅考慮至總配層面。

3.2 電流計算及電纜選擇

參考《工業與民用配電設計手冊》第四版需要系數法確定計算電流公式：

SC——視在功率kVA；

Ur——額定電壓（線電壓），kV；

IC——計算電流A。

根據計算，可得：

C棟機房樓視在功率為39438.3kVA，則計算電流IC為2277A。

D棟機房樓視在功率為38340.8kVA，則計算電流IC為2213A。

數據機房運維中心及研發中心視在功率總計為12142kVA，則計算電流IC為701A。

考慮電纜的轉彎半徑及接入空間、載流量，本項目建議采用ZCYJY22-8.7/15

3×300mm2型電纜。截面300mm2電纜敷設在空氣中載流量為552A。本工程電纜敷設方式為沿電力溝道敷設，因此電纜載流量可按照空氣中載流量552A計算。

數據機房樓需滿足N-1電力負荷要求，C棟機房樓計算電流IC為2277A，需要八根ZC-YJY22-8.7/153×300mm2型電纜滿足負荷用電要求；D棟機房樓計算電流IC為2213A，需要負荷八根ZC-YJY22-8.7/153×300mm2型電纜滿足負荷用電要求；數據機房運維中心及研發中心計算電流IC為701A，考慮到投資經濟型，當發生電纜故障或維護時，預留轉移重要負荷容量裕度，重要負荷約占總負荷70%左右，即490.7A，因此需要兩根ZC-YJY22-8.7/153×300mm2型電纜滿足負荷用電要求。

3.3 電壓損失計算

各類客戶受電電壓質量執行GB/T12325-2008《電能質量-供電電壓偏差》的規定，10kV（20kV）及以下三相供電電壓運行偏差為額定電壓的±7%。

依據《工業與民用配電設計手冊》第四版，三相平衡負荷線路電壓損失計算公式 Δu%=Δua%Ιι （3）

Δu%——線路電壓損失百分比，%；

Δua%——三相線路每1A·km的電壓損失百分數，%／（A·km）；

Ι——負荷計算電流，A；

ι——線路長度，km。

查《工業與民用配電設計手冊》10kV交聯聚乙烯絕緣電力電纜的電壓損失，300mm2銅芯電纜取Δua%=0.002%／（A·km）。

C棟機房樓計算電流IC為2277A，需要八根ZC-YJY22-8.7/153×300mm2型電纜，假設負荷均勻分配，則每根電纜需要承載的負荷電流為284.6A；D棟機房樓計算電流IC為2213A，需要八根ZC-YJY22-8.7/153×300mm2型電纜，假設負荷均勻分配，則每根電纜需要承載的負荷電流為276.6A；數據機房運維中心及研發中心計算電流IC為701A，需要兩根ZC-YJY22-8.7/153×300mm2型電纜，假設負荷均勻分配，則每根電纜需要承載的負荷電流為350.5A。

按最遠變電站距離計算電壓損失，與110kV三星莊變電站距離最遠，約為3.3km。則：

電纜至C棟機房樓1#總配電壓損失百分比Δu%=Δua%Ιι=0.002%／（A·km）×284.6A×3.3km=1.88%。

電纜至D棟機房樓2#總配電壓電壓損失百分比Δu%=Δua%Ιι=0.002%／（A·km）×276.6A×3.3km=1.83%。

電纜至數據機房運維中心及研發中心3#總配電壓電壓損失百分比Δu%=Δua%Ιι=0.002%／（A·km）×350.5A×3.3km=2.31%。

經過計算負荷中心各總配與電源接入點最遠變電站的電壓損失校驗，滿足規范要求，方案可行。

3.4 本工程總體方案

為本項目提供電源接入條件變電站為三星莊110kV變電站和稻香湖110kV變電站。為了提高本項目供電可靠性，建議由不同變電站提供電源。

圖1 總體方案示意圖

4 結論

本文以銀行生產基地工程電網接入規劃設計為研究對象，重點對項目進行了負荷預測及各技術參數計算，并提供電網接入規劃設計的總體方案。在此基礎上得出電網接入方案規劃設計的前提和基礎是進行負荷預測，方案的可行性可以通過選擇合適的技術參數進行計算校驗。本文對于類似項目規劃設計具有較好的參考價值，為規劃設計工作提供總體框架和指導思路，并在應用過程中不斷完善，結合實際情況不斷創新。