银行生产基地工程电网接入规划设计研究

刘爱连

1 工程概况

1.1 项目背景

银行生产基地工程作为中国建设银行的集中式数据处理中心，为建设银行全球业务提供每周7×24h不间断的联机数据信息服务，该项目以全国乃至全球一流大型数据中心的目标规划，将建设成为设施先进、技术领先、功能齐全、安全可靠、国际接轨，具有可扩展性、可持续发展的现代化信息中心，项目的规划设计做到功能布局合理，充分满足工作流程和安全管理的需要，全面实现科学化管理。

1.2 项目位置及规模情况

工程位于海淀区苏家坨镇中关村创新园C6-15、C6-16地块，为教育科研设计用地，具体四至范围为：东临稻香湖东路，南至创新园纬五路，西至稻香园东路，北至创新园中环路。项目总用地面积为13.46万m2，拟建建筑面积28.397万m2（含地下建筑面积），建设内容包括：数据机房楼（C栋、D栋），柴油发电机楼，ECC监控中心，运维办公区，研发中心。

2 负荷预测

2.1 需要系数法负荷预测

根据用户提供的相关负荷资料，并参照《工业与民用配电设计手册》（第四版）及《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008，对本工程采用需要系数法进行负荷预测，负荷预测见表1。

表1 银行生产基地工程负荷预测表

经负荷预测，预计本工程用电负荷总计约为43866.1kW

2.2 配变容量设计

本用户属于二级重要用户，且项目内主要负荷为IT机房A级数据中心，用电量大，供电可靠性及电源品质要求高。依据《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008等相关规范要求，设计变压器容量应能满足数据中心的冗余需求,因此数据中心机房变压器容量按照50%考虑，其余变压器容量按照60%考虑，功率因数cosψ取0.95。依据《国网北京市电力公司配电网技术标准规划设计分册》负荷测算公式：

SC——视在功率kVA；

cosψ——功率因数；

K2——所带配电变压器的负载率。

变压器容量配置表见表2。

表2 银行生产基地工程变压器容量配置表

3 电网接入规划设计

3.1 方案初步设想

调研本项目所处位置周边电网情况，周边可利用变电站为一座110kV三星庄变电站，距离本项目位置约3.3km；一座稻香湖110kV变电站，距离本项目位置约1.7km。设计本项目电网接入两座变电站10kV侧。

根据负荷特性及分布情况，建议设计三座总配，电源引自新建的分界室，1#总配作为C栋机房负荷接入点，2#总配作为D栋机房负荷接入点，3#总配作为数据机房运维中心和研发中心负荷接入点。本文仅考虑至总配层面。

3.2 电流计算及电缆选择

参考《工业与民用配电设计手册》第四版需要系数法确定计算电流公式：

SC——视在功率kVA；

Ur——额定电压（线电压），kV；

IC——计算电流A。

根据计算，可得：

C栋机房楼视在功率为39438.3kVA，则计算电流IC为2277A。

D栋机房楼视在功率为38340.8kVA，则计算电流IC为2213A。

数据机房运维中心及研发中心视在功率总计为12142kVA，则计算电流IC为701A。

考虑电缆的转弯半径及接入空间、载流量，本项目建议采用ZCYJY22-8.7/15

3×300mm2型电缆。截面300mm2电缆敷设在空气中载流量为552A。本工程电缆敷设方式为沿电力沟道敷设，因此电缆载流量可按照空气中载流量552A计算。

数据机房楼需满足N-1电力负荷要求，C栋机房楼计算电流IC为2277A，需要八根ZC-YJY22-8.7/153×300mm2型电缆满足负荷用电要求；D栋机房楼计算电流IC为2213A，需要负荷八根ZC-YJY22-8.7/153×300mm2型电缆满足负荷用电要求；数据机房运维中心及研发中心计算电流IC为701A，考虑到投资经济型，当发生电缆故障或维护时，预留转移重要负荷容量裕度，重要负荷约占总负荷70%左右，即490.7A，因此需要两根ZC-YJY22-8.7/153×300mm2型电缆满足负荷用电要求。

3.3 电压损失计算

各类客户受电电压质量执行GB/T12325-2008《电能质量-供电电压偏差》的规定，10kV（20kV）及以下三相供电电压运行偏差为额定电压的±7%。

依据《工业与民用配电设计手册》第四版，三相平衡负荷线路电压损失计算公式 Δu%=Δua%Ιι （3）

Δu%——线路电压损失百分比，%；

Δua%——三相线路每1A·km的电压损失百分数，%／（A·km）；

Ι——负荷计算电流，A；

ι——线路长度，km。

查《工业与民用配电设计手册》10kV交联聚乙烯绝缘电力电缆的电压损失，300mm2铜芯电缆取Δua%=0.002%／（A·km）。

C栋机房楼计算电流IC为2277A，需要八根ZC-YJY22-8.7/153×300mm2型电缆，假设负荷均匀分配，则每根电缆需要承载的负荷电流为284.6A；D栋机房楼计算电流IC为2213A，需要八根ZC-YJY22-8.7/153×300mm2型电缆，假设负荷均匀分配，则每根电缆需要承载的负荷电流为276.6A；数据机房运维中心及研发中心计算电流IC为701A，需要两根ZC-YJY22-8.7/153×300mm2型电缆，假设负荷均匀分配，则每根电缆需要承载的负荷电流为350.5A。

按最远变电站距离计算电压损失，与110kV三星庄变电站距离最远，约为3.3km。则：

电缆至C栋机房楼1#总配电压损失百分比Δu%=Δua%Ιι=0.002%／（A·km）×284.6A×3.3km=1.88%。

电缆至D栋机房楼2#总配电压电压损失百分比Δu%=Δua%Ιι=0.002%／（A·km）×276.6A×3.3km=1.83%。

电缆至数据机房运维中心及研发中心3#总配电压电压损失百分比Δu%=Δua%Ιι=0.002%／（A·km）×350.5A×3.3km=2.31%。

经过计算负荷中心各总配与电源接入点最远变电站的电压损失校验，满足规范要求，方案可行。

3.4 本工程总体方案

为本项目提供电源接入条件变电站为三星庄110kV变电站和稻香湖110kV变电站。为了提高本项目供电可靠性，建议由不同变电站提供电源。

图1 总体方案示意图

4 结论

本文以银行生产基地工程电网接入规划设计为研究对象，重点对项目进行了负荷预测及各技术参数计算，并提供电网接入规划设计的总体方案。在此基础上得出电网接入方案规划设计的前提和基础是进行负荷预测，方案的可行性可以通过选择合适的技术参数进行计算校验。本文对于类似项目规划设计具有较好的参考价值，为规划设计工作提供总体框架和指导思路，并在应用过程中不断完善，结合实际情况不断创新。