新建通信生产楼低压供电系统需要系数的取定

肖峻波，叶正宁

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

1 前言

随着通信、计算机网络及云计算等领域技术的飞速发展和企业信息化建设需求的快速增长，出现了大量新建通信生产楼，主要应用于大量数据运算、存储管理。由于通信生产楼的设计与一般民用建筑有着诸多不同之处，对新建通信生产楼低压供电系统需要系数的研究，可以使得通信生产楼在方案设计时的需要系数取值尽可能合理，计算负荷更接近于投产后的实际运行情况。

2 需要系数法及需要系数

建筑用电负荷计算的目的是为了合理选择供电系统的变压器、发电机、馈电电缆和开关设备等，也是计算电压水平和确定电能消耗的重要依据。电力负荷的计算正确与否，对选择高低压供电系统的元件、有色金属的消耗及经济核算有着极其重要的影响。

用电负荷的计算方法有“需要系数法”、“利用系数法”、“二项式法”和“单位面积功率法”等。由于需要系数法比较便利，因而在工程设计中得到广泛使用。

需要系数定义为：计算负荷的有功功率与其设备容量的比值，即：

式中 Kx：用电设备的需要系数；

Pe：用电设备的设备容量（kW）；

Pc：用电设备的有功计算负荷（kW）。

根据公式（1），使用需要系数计算负荷的方法为：

（1）同类用电设备组的计算负荷：

（2）多组用电设备（配电干线）的计算负荷：

同类用电设备的实际负荷曲线大致相同，故其需要系数也基本相同。在各类设计手册中，已有许多用电设备的需要系数可供设计者选用。

影响需要系数的因素很多，一般设计手册中所列的需要系数是根据一定的条件，采用统计计算的方法得出的，已经综合考虑到了通常情况下用电设备类型、工作性质、用途、设备效率、设备数量、线路效率等有关因素的影响，但有些影响因素还需要设计人员针对具体情况做进一步分析。

3 通信生产楼需要系数的常用取值

目前随着较大功率密度的IDC机房建设发展，通信生产楼主要负荷计算的需要系数一般常用取值如表1所示。

表1 通信生产楼需要系数常用取值

4 通信生产楼负荷特点

通信生产楼主要功能是为运营商提供高功耗密度机房及相关配套用房，其负荷分布与民用建筑有着显著区别，典型IDC机房规划负荷统计如图1所示。

图1 典型通信生产楼负荷统计

由此可知，目前通信机房的主要负荷分为3部分，按其占比大小顺序排列分别为：通信设备、空调及排风设备和蓄电池充电功率。其他负荷占比很小，共约在3%～7%左右。

而普通民用住宅的负荷，主要为居民设备用电，占比约为73%左右，其次为电梯设备，占比为17%左右，消防及水泵和公共照明等其他负荷仅占总负荷的10%左右。

因此通信生产楼的空调系统及通信设备的需要系数取值大小会严重影响通信生产楼的负荷计算，需要系数的取值偏大将导致变压器等电气设备长期处于较低负荷下运行，需要系数的取值偏小，将造成低压供电设计在技术经济上的不合理，均造成资源和资金浪费。

5 通信生产楼与民用建筑负荷对比

通信生产楼的负荷特点与民用建筑负荷特点可以通过综合日负荷曲线来进行分析，各类建筑日负荷曲线详见图2所示。

根据图2可知，一般民用建筑电气设计手册中推荐的需要系数参考值若直接套用在通信楼设计中进行负荷计算，可能会导致需要系数取值比实际偏大。因此，通信生产楼的主要设备负荷需要系数，需要根据通信生产楼的负荷特点进行实际测量统计和估算验证，进行修正后再予以使用。

图2 各类建筑日负荷曲线图

6 通信楼负荷统计数据

需要系数是一个建立在概率论和统计学理论之上的计算系数，不可能简单的采用理论计算来确定，对它的影响因素也不容易定量分析，实践中可参考采用以下简化实测计算方法：选取类似已投入运行的通信生产楼；选择合理的实测实践；记录实测数据。

某省移动通信机楼设计阶段需求系数和实际投产运行后实际需要系数的对比情况如图3所示。

本通信机楼设置3台容量为1600kVA的变压器，运行方式为2主用1备用的N+1运行方式。该通信机楼于2008年3月份已投入使用，建筑面积约为8000m2，目前装机率较高，属于频繁整改阶段。

从图3可以看出通信设备的实际需用系数比设计阶段的需用系数偏小，与设计额定功率比，其实际需用系数大部分均在0.24～0.74之间。

通信机楼负荷主要分为如下几类。

6.1 通信主设备

通过选取现网实际运行的通信主设备进行负荷测量，再与设备厂家提供的额定功率进行比较，可以得出通信主要设备负荷率。选取设备厂家包括：中兴、华为、诺基亚、爱立信、HP、IBM等各大主流设备厂家。选取设备类型包括：数据通信、交换设备、基站设备等20多类。

图3 某通信机楼设计阶段和实际运行阶段主要需求系数对比

由实测负荷数据统计计算可知，通信主设备的负荷率绝大部分为设备额定功率的35%～70%之间，如图4所示。

图4 通信主设备负荷率分布

6.2 空调设备

由空调设备统计数据可知，空调设备的每日平均负荷为设备厂家额定功率的60%左右，最高负荷率为85%左右，位于下午14:00～16:00的时间段内。

6.3 照明及消防

目前通信生产楼均配置有智能楼宇系统，机房照明和公共照明负荷在正常使用的情况下很小，消防水泵等其他负荷也不大，同时该类设备使用频率也极低。

6.4 电梯等动力设备

通信生产楼电梯及货梯等动力设备仅在设备安装初期，及平时机房例行巡检时使用，该类设备的使用频率较低。

6.5 蓄电池组充电功率

蓄电池组充电功率为通信生产楼区别于一般民用建筑的最为显著特点。早期基于对外市电引入质量的考虑，通常将电池均充功率同时折算在变压器端和油机端。由于目前通信生产楼的市电引入一般均为2路一类市电，发生同时断电的情况极少。即使发生断电情况，固定备用发电机组也会及时检测并进行自启动，机房保障负荷切换到发电机组供电。因此蓄电池组处于放电和充电过程的时间基本很少，可考虑在折算变压器容量时，取消该部分功率，在计算油机容量时按照需求给予一定折算。

7 结论

综上所述，在通信生产楼低压供电系统设计的负荷计算中，实际影响需要系数取值的因素很多，单纯依靠设计手册进行计算，有时会与实际情况产生较大偏差。在运用参考手册典型取值的同时，应深入实际进行调查分析，最好对已投产且负荷分布类似的通信生产楼，选择合理的运行条件进行实测，掌握设计时所用需要系数的第一手资料。通过总结以往设计方案中的计算经验，采用经过实践检验证明合理的需要系数建议取值，指导以后类似通信生产楼的负荷计算。本文通过对比测量和分析，建议通信生产楼需要系数的取值范围如表2所示。

表2 通信生产楼需要系数建议取值

作为通信电源设计人员还需要密切跟踪通信设备、空调、水泵等用电设备的新特点、新工艺和新技术发展，对特定设备有针对性地进行需要系数的取值实测和计算，使设计计算负荷尽量接近设备投产运行后的实际负荷，从而使整个通信生产楼低压配电系统的设计在技术和经济上更为合理。

[1]李欣然、姜学皎等. 基于用户日负荷曲线的用电行业分类与综合方法[J]. 电力系统自动化，2010，34(10)：56-61

[2]李晋兰. 利用需要系数法来确定负荷计算[J]. 实用技术，2008,17(6):75-76.

[3]郭武. 大型通信建筑的供电系统与节能[A]. 通信电源新技术论坛——2010通信电源学术研讨会论文集[C]. 2010.

[4]代正鸣. 工业装置负荷计算中需要系数取值探讨[J]. 四川建筑科学研究, 2010,36(1)：221-224.