数据中心供配电系统负荷计算实例分析
供配电系统负荷计算
供配电系统负荷计算供配电系统负荷计算是电气工程中的一项重要内容，它通过对电气设备的用电需求进行估算和计算，确定供配电系统的负荷容量，以保证电力供应的可靠性和安全性。
本文将从负荷计算的基本原理、计算方法和实际应用等方面进行详细介绍。
一、负荷计算的基本原理供配电系统负荷计算的基本原理是根据电气设备的用电需求，确定供电系统的负荷容量。
负荷是指通过电气设备所消耗的电能或传送的电力，包括有功负荷、无功负荷和视在负荷。
有功负荷是指通过设备进行能量转换的电功率，如电动机的功率、照明负载的功率等；无功负荷是指设备所消耗或传送的无功功率，如电容器、感性负载等；视在负荷是指有功负荷和无功负荷的矢量和，表示电气设备所消耗的总电功率。
根据用电设备的特点和使用情况，以及电气设备的数量、容量等参数，可以计算出供配电系统的负荷容量。
二、负荷计算的基本方法负荷计算的基本方法主要有手工计算方法和计算软件辅助方法两种。
手工计算方法是根据设备的用电参数、设备数量和使用情况等进行估算和计算，一般用于小型和中型供配电系统的负荷计算。
计算软件辅助方法是利用计算机软件来进行负荷计算，可以根据输入的参数自动完成负荷计算，对于大型和复杂的供配电系统具有较大的优势。
手工计算方法一般包括以下几个步骤：1.收集用电设备的参数和使用情况，如设备的功率、电流、电压等参数，设备的数量和使用时间等。
2.计算有功负荷。
根据设备的功率和使用时间，可以计算出设备的有功负荷。
3.计算无功负荷。
根据设备的功率因数和使用时间，可以计算出设备的无功负荷。
4.计算视在负荷。
根据有功负荷和无功负荷的矢量和，可以计算出设备的视在负荷。
5.计算总负荷。
根据所有设备的视在负荷之和，可以计算出供配电系统的总负荷。
6.预留负荷。
根据供配电系统的可靠性要求和未来的负荷增长预测，可以适当预留一定的负荷。
7.计算负荷容量。
根据预留负荷和供配电系统的负荷特点，可以计算出供配电系统的负荷容量。
计算软件辅助方法一般包括以下几个步骤：1.输入用电设备的参数和使用情况，如设备的功率、电流、电压等参数，设备的数量和使用时间等。
精选供配电系统的负荷计算资料
所以本章内容是分析工厂供配电系统运行分析和进行供电设计计算的基础。
3. 负荷计算的主要内容
（1）求计算负荷：即正常工作时的实际最大负荷。 目的选择各级电压供电网络、变压器容量、电气设备的型号等；保证使 其在通过正常工作电流时不至于过热而损坏。（选择设备）
计算负荷是供电设计计算的基本依据。工程上常取半 小时平均最大负荷P30（亦即年最大负荷Pmax）作为计算 负荷。
负荷计算:是指对某一线路中的实际用电负荷的运行规 律进行分析，从而求出该线路的计算负荷的过程。
P30 ---- 负荷的有功计算负荷 (单位kW) Q30 ---- 负荷的无功计算负荷 (单位kvar) S30 ---- 负荷的视在计算负荷 (单位kVA) I30 ---- 负荷的计算电流 (单位A)
负荷系数用来表征负荷变化规律：其值越大，曲线越平坦，负荷波动越小。
对于单个用电设备或用电设备组， 负荷系数是指设备的输出功率P和设备额定容量PN之比值，即 它表征该设备或设备组的容量是否被充分利用。
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
计算负荷(calculated load)，是通过统计计算求出的， 用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。 计算负荷---等效负荷；按此负荷持续运行所产生的热效 应，与按照实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应应 相等。
Pav
Wt t
时间t内消耗的电能为Wt
年平均负荷就是全年工厂负荷消耗的总功率除全
年总小时数。
Pav
Wa 8760
Wa表示全年实际消耗的电能
负荷系数: 又称负荷率是指平均负荷与最大负荷的比值，有有
用电负荷计算(PPT课件
04
负荷计算的注意事项
设备容量的确定
设备容量
在用电负荷计算中，首先需要确定各 类用电设备的容量，包括电动机、照 明设备、空调设备等。
容量匹配
设备容量的确定应与实际需求相匹配， 避免容量过大或过小带来的能源浪费 或设备运行效率低下的问题。
功率因数的考虑
功率因数
功率因数是反映设备消耗有功功率和视在功率的比值，对于电力系统而言，合 理的功率因数可以提高电力设备的利用率和减少线路损耗。
计算公式
Pc = Kd * Pe
适用范围
适用于电动机群或电动机与部分用电设备的计 算负荷计算。
单位指标法
定义
01
单位指标法是根据单位建筑面积、单位产品或单位工作量的耗
电量指标来计算负荷的方法。
适用范围
02
适用于初步设计或小规模生产条件下的负荷计算。
计算公式
03
Pc = Wi * Li
逐级计算法
定义
05
负荷计算的软件工具介绍
用电负荷计算软件功能特点
自动化计算
多种计算模式
软件可以根据输入的参数自动进行负荷计 算，减少人工计算的工作量。
软件支持多种负荷计算模式，如单位建筑 面积负荷计算、单位设备容量负荷计算等 ，满足不同场景的需求。
实时更新
可视化界面
软件可以实时更新数据，确保计算结果的 准确性。
工业园区负荷计算
工业园区负荷计算需要考虑各个企业的生产用 电、辅助设施用电和办公用电等多个方面，根 据企业规模和生产特点进行计算。
生产用电是工业园区的主要负荷之一，需要根 据不同企业的生产设备和工艺要求进行计算。
辅助设施用电包括变配电、供水、供热等设施 的用电，需要根据设施规模和使用频率进行计 算。
企业供配电系统电力负荷的计算方法
企业供配电系统电力负荷的计算方法思路：供配电系统中各种电气设备的选择都离不开计算负荷，因此必需将供配电系统中各电气设备所在点的电力负荷进行计算。
计算必需从设备端依次向电源端逐步推算。
1、需要系数的含义式中：K——同时使用系数，为在最大负荷工作班某组工作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备总额定容量之比；KL——负荷系数，用电设备不肯定满负荷运行，此系数表示工作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比；ηwl——线路供电效率；η——用电设备组在实际运行功率时的平均效率。
需要系数法由于简洁易行，为设计人员普遍接受，是当前通用的求取计算负荷的方法。
需要系数法的数据来源于大量的测定和统计，但这种方法的缺点是将需要系数Kd看作与负荷群中设备多少及设备容量悬殊状况都无关的固定值，这是不严格的。
由于事实上，只有当设备台数足够多，总容量足够大，且无特大型用电设备时，Kd才能趋于一个稳定数值。
因此，需要系数法比较适用于求全厂或大型车间变电所的计算负荷。
2、采纳需要系数法求计算负荷的计算步骤：以图示某铜矿35kV变电所为例，说明采纳需要系数法计算各级计算负荷的方法。
①单台用电设备的计算负荷有功计算负荷：无功计算负荷：Q ca·1=Pca·1tanj计算目的：用于选择分支线导线及其上的开关设备。
②用电设备组的计算负荷有功计算负荷：P ca·2=Kd∑Pe无功计算负荷：Q ca·2=P ca·2tanjwm视在计算负荷：或者S ca·2=P ca·2/cosjwm计算目的：用于选择各组配电干线及其上的开关设备。
③确定车间配电干线，或变电所低压母线上的计算负荷总有功计算负荷：Pca·3＝Ｋ∑ΣP ca·2总无功计算负荷：Qca·3＝Ｋ∑ΣQ ca·2总视在计算负荷：Ｋ∑－－最大负荷时的同时系数。
考虑各用电设备组的最大计算负荷不会同时消失而引入的系数。
2020注册供配电案例
2020注册供配电案例一、负荷计算案例。
比如说有个大型商业建筑的供配电设计案例。
首先得确定这个建筑里都有啥用电设备呢。
像商场里那些明亮的灯光，那可都是照明负荷，从普通的吊灯到那些华丽的射灯，功率都不一样。
还有各种各样的店铺，每个店铺里又有自己的一堆电器，像空调啊、收银机啊之类的。
计算负荷的时候，就不能简单地把所有设备的功率加起来。
这里面还有个需要系数的问题。
为啥呢？因为不是所有设备都会同时以最大功率运行的。
就好比说商场里的空调，不可能在冬天和夏天同时都开足马力制冷制热吧。
所以得根据经验或者相关规范，给不同类型的设备乘上不同的需要系数。
比如说照明设备，可能需要系数是0.8，而空调设备，可能是0.7。
这就像是在一个大家庭里算大家总共要吃多少饭一样。
不能说每个人都按照自己最大饭量来准备食物，因为有些人可能今天胃口小，有些人可能还没回家吃饭呢。
按照这种思路，把各种设备的计算负荷算出来后，再把它们加起来，就得到了总的计算负荷，这个可是确定供电容量的关键。
二、短路电流计算案例。
再讲讲短路电流计算的案例。
想象一下，供配电系统就像一个大的交通网络，电流就像在路上跑的汽车。
正常情况下，电流按照规定的路线，规规矩矩地从电源流向各个用电设备。
但是一旦发生短路，就好比路上突然出现了一个大坑，所有的车（电流）都想往最短的路线跑。
这个时候，短路电流就会变得特别大。
计算短路电流呢，得先搞清楚供电系统的接线方式。
是放射式供电，还是树干式供电？不同的接线方式对短路电流的计算影响可大了。
就拿一个简单的三相短路来说吧。
我们要根据电源的容量、变压器的参数（像短路阻抗之类的）还有线路的阻抗等信息来计算。
这就像是在计算从一个地方到另一个地方，如果中间有各种障碍物（阻抗），车（电流）要以多快的速度冲过去一样。
而且这个计算结果很重要，因为它关系到电气设备的选型。
像断路器啊，得能承受住短路电流的冲击，要是选小了，一旦短路，断路器就像个脆弱的小士兵，直接就被强大的电流给冲垮了，那整个供电系统就乱套了。
供配电负荷计算方法，非常详细，不收藏可惜了！
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设计时，用的总负荷应是一个假定负荷，即计算负荷。
计算负荷也称需要负荷或最大负荷。
计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。
在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均作为按发热条件选择电器或导体的依据。
详细供配电负荷计算方法，请看以下PPT详细解析：
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第2节供配电系统的负荷计算
第2节供配电系统的负荷计算供配电系统的负荷计算是设计电力系统的重要一环，能够确保系统的安全可靠运行。
负荷计算主要涉及到负荷的种类、负荷量的确定以及负荷的分布等方面。
本节主要介绍供配电系统的负荷计算方法和步骤。
一、负荷种类：供配电系统的负荷种类主要有以下几种：1.定位负荷：这种负荷是在供配电系统中已知的固定负荷。
例如，照明负荷、家庭电器负荷等。
2.可变负荷：这种负荷是在供配电系统中变动的负荷。
例如，电视机、空调、电梯等。
3.瞬变负荷：这种负荷是短时间内突然出现的大负荷。
例如，起动电流较大的电机、雷击负荷等。
二、负荷量的确定：确定负荷量是负荷计算的关键步骤。
负荷量的确定应根据实际情况进行。
1.根据用电设备的额定功率来确定。
根据设备的额定功率和使用时间，可以计算出设备的负荷量。
2.根据统计数据来确定。
可以通过收集历史用电数据和进行现场调研来获取负荷数据，从而确定负荷量。
3.根据负荷曲线来确定。
负荷曲线是指单位时间内负荷的变化情况。
通过测量负荷曲线，可以得到负荷量。
三、负荷的分布：负荷的分布是指负荷在供配电系统中的分布情况。
根据不同情况，负荷可以分布在不同的节点上。
1.单一负荷分布：所有负荷集中在一个节点上，这种分布适用于小型供配电系统。
2.分级负荷分布：负荷按照不同级别分布在不同节点上，例如高压侧和低压侧的负荷。
3.地理负荷分布：根据负荷的地理位置来进行分布，例如城市和农村的负荷分布。
四、负荷计算的步骤：负荷计算的步骤可以分为以下几个步骤：1.收集相关数据：收集供配电系统的相关数据，包括用电设备的额定功率、使用时间、负荷曲线等。
2.确定负荷种类和负荷量：根据收集到的数据，确定负荷种类和负荷量。
3.确定负荷的分布：根据实际情况，确定负荷的分布方式。
4.计算负荷总量：根据负荷种类、负荷量和负荷分布，计算出负荷总量。
5.计算负荷的峰值：根据负荷曲线，计算出负荷的峰值。
6.根据负荷计算结果，进行系统设计和设备选型。
数据中心负荷及热量计算
数据中心负荷及热量计算随着数字化时代的到来，数据中心作为承载着大量信息和运行着重要业务的核心设施，其重要性也日益凸显。
然而，与此相应的问题是数据中心的负荷和热量问题。
负荷和热量的准确计算对于数据中心的运行和能源管理至关重要。
因此，本文将探讨数据中心负荷及热量的计算方法。
首先，对于数据中心的负荷计算，需要考虑的因素包括处理器负荷、存储负荷、网络负荷和电源负荷等。
处理器负荷是指数据中心处理器的计算能力需求，通常以计算能力来衡量，单位为 MIPS（每秒百万指令数）或 FLOPS（每秒浮点运算次数）。
存储负荷是指数据中心对于存储设备的需求量，通常以存储容量来衡量，单位为字节（B）、千字节（KB）、兆字节（MB）或千兆字节（GB）等。
网络负荷是指数据中心网络设备的需求，通常以数据传输速率来衡量，单位为位/秒（bps）或字节/秒（Bps）。
电源负荷是指数据中心所需的电力供应，通常以瓦特（W）来衡量。
对于负荷计算，首先需要对各项负荷进行量化，即确定各项负荷所需的数值。
对于处理器负荷，可以根据应用程序的要求，通过性能测试或压力测试等方法来获得处理器的需求量。
对于存储负荷，可以根据数据中心的存储需求来确定所需的存储容量。
对于网络负荷，可以根据数据中心的网络设备的需求来确定所需的传输速率。
对于电源负荷，可以根据数据中心的用电设备和工作时长来确定所需的电力供应。
在确定了各项负荷的数值后，接下来需要考虑如何有效地利用这些负荷。
数据中心的负荷利用率即是指数据中心实际利用的负荷与其总负荷的比例。
通过合理分配负荷，可以提高数据中心的利用率，降低资源浪费。
例如，可以通过虚拟化技术将不同的应用程序集中部署在一台服务器上，从而提高服务器的负荷利用率。
而对于数据中心的热量计算，主要考虑的是数据中心的散热问题。
数据中心内部的设备和系统在运行过程中会产生大量的热量，如果不能及时散热，会导致设备损坏、性能下降甚至停机。
因此，对于数据中心的热量计算至关重要。
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数据中心供配电系统负荷计算实例分析
我国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。
负荷计算目的和意义
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报装、选择供配电设备及安全经济运行均起决定性的作用。
负荷计算的目的是：
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。
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。
4. 计算尖峰负荷，用于保护电器的整定计算和校验电动机的启动条件。
负荷计算方法
我国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;在建筑配电中，还常用负荷密度法和单位指标法统计计算负荷。
在方案设计阶段可采用单位指标法;在初步设计及施工图设计阶段，宜采用需要系数法。
负荷计算原则
进行负荷计算时，应按下列原则计算设备功率：
1. 对于不同工作制的用电设备的额定功率应换算为统一的设备功率。
2. 整流器的设备功率是指额定交流输入功率。
3. 成组用电设备的设备功率，不应包括备用设备。
4. 当消防用电的计算有功功率大于火灾时可能同时切除一般电力、照明负荷计算有功功率，应按未切除的一般电力、照明负荷加上消防负荷计算低压总的设备功率、计算负荷。
否则计算低压总负荷时，不应考虑消防负荷。
当消防负荷中有与平时兼用的负荷时，该部分负荷也应计入一般电力、照明负荷。
5. 单相负荷应均衡分配到三相上，当单相负荷的总计算容量小于计算范围内三相对称负荷总计算容量的15%时，全部按三相对称负荷计算;当超过15%时，应将单相负荷换算为等效三相负荷，再与三相负荷相加。
数据中心相关经验总结
负荷计算是供配电系统设计的基本计算，数据中心的负荷计算更适合使用需要系数法。
计算时需要系数的取值、负荷取舍计入、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，现总结如下：
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 设备额定容量要用 UPS设备的总装机容量。
计算IT 设备容量时的需要系数根据 UPS设备的配置方式调整，即需要系数=主用UPS设备数量UPS配置数量。
例如：UPS按照2N 设置，进行负荷计算时，需要系数取0.5.
2. 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10%~20%，做负荷计算时可直接应用结论简化计算。
3. 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，一般会配置备用空调设备，根据数据中心的建设等级备用数量会不同。
计算空调设备容量时的需要系数根据空调设备的配置方式调整，即需要系数=主用空调设备数量/空调配置数量。
2007年绿色网络组织制定了数据中心能效比指标PUE，目前被行业广泛使用，PUE=数据中心总能耗/IT 设备总能耗。
根据对数据中心进行数据分析，数据中心的PUE值一般介于1.6～1.8之间，即机房空调和照明负荷约为IT设备负荷的60%~80%，照明负荷与空调相比来说占比相当小，所以可近似认为机房空调负荷约为IT设备负荷的60%~80%，此结论可以直接在负荷计算中应用来简化计算。
4. 根据相关经验据，照明负荷一般按照30w/m2估算、办公空调负荷一般按照50w/m2估算、有餐厅用电的情况下按照2kW/人估算、用燃气的情况下按照5w/人估算。
5. 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。
6. 根据负荷计算要求，消防设备容量一般不计入总设备容量，所以计算时消防电梯不计入。
7. 根据供电部门要求，进行无功补偿后的功率因数需达到0.95以上，一般按照变压器容量的30%进行补偿。
8. 根据相关经验数据，负荷计算中同时系数取0.9-0.95.
实例分析
本文以某运营商新建数据中心为例：建设标准为Toer IV 等级，IDC 机房约1000m2，新建单机功耗5kW的IT设备200架、单机功耗100kW的IT设备50架，IDC机房内空调和照明按配套配置(空调系统暂不考虑由UPS系统供电)。
变配电及UPS等设备机房约1000m2、办公区约1000m2.消防电梯2台1用1备，设备容量为50kW/台。
办公室设电采暖2台，容量分别约80kW和50kW.要求通过负荷计算确定本数据中心供配电系统设备配置。
步骤1：确定为IT 设备供电的系统配置
根据《通信用不间断电源—UPS》(YD ╱T095-2008)对UPS设备输出有功功率的要求为：≥额定容量×0.7kW/kVA，因此，配置的UPS容量应为：
(200*5+50*10)/0.7kVA=2142.86kVA.IDC机房按 Tier IV 标准机房设置，UPS设备按2N配置考虑，配置的 UPS设备总容量不应小于4285.71kVA.本工程需新建2套“3+3”并机400kVA UPS电源系统。
UPS主机配置的蓄电池组按单机满负荷情况下后备时间为15min(2V蓄电池单体的放电终止电压为1.8V)考虑，每台UPS设备配置3组200AH蓄电池组，共计36组。
步骤2：进行负荷计算
需进行计算的各要素：UPS、UPS蓄电池充电、机房空调及照明、办公区空调及照明等。
并按照供电部门要求进行无功补偿。
步骤3：根据负荷计算结果及配置设备
根据负荷计算，交流总负荷约为6425.36kVA，需油机保障负荷为6032.88kW.按照Tier IV 等级和电源配置的要求，拟设置2路10kV市电引入，双路市电应满足单路承担全部负荷的能力。
安装高压开关柜1套(包含进线隔离柜2台、进线柜2台、计量柜2台、联络柜2台、出线柜 N 台);安装4台2000kVA干式变压器;低压抽屉式开关柜2套(每套包含2台进线柜、2台油机市电转换柜、1 台低压联络柜、N台低压馈电柜、4台低压电容器柜);安装4台1600kW柴油发电机组。