通信機(jī)樓交流供電系統(tǒng)配置原則的探討

葉正寧

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京100080）

1 研究背景和目的

通信機(jī)樓的高低壓變配電系統(tǒng)是樓內(nèi)通信和建筑設(shè)備正常可靠運(yùn)行的重要保障。高低壓變配電系統(tǒng)配置方案和供電方式的取定與各種通信設(shè)備、建筑設(shè)備用電可靠性的要求、外市電類別等因素密切相關(guān)。高低壓變配電設(shè)備如果配置標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低，將會(huì)影響重要用電負(fù)荷的可靠性，當(dāng)電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)有可能導(dǎo)致大范圍的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)中斷，造成重大的政治影響，給業(yè)務(wù)收入帶來(lái)重大損失；但是如果配置標(biāo)準(zhǔn)過(guò)高，又勢(shì)必會(huì)增加工程投資，并占用過(guò)多的機(jī)房面積，影響大樓的裝機(jī)率。

通過(guò)對(duì)高低壓變配電系統(tǒng)可靠性的分析，降低高低壓變配電系統(tǒng)設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到在一定可靠性的基礎(chǔ)上，減少交流供電系統(tǒng)所需的裝機(jī)面積。

2 高低壓變配電系統(tǒng)設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn)研究

2.1 高低壓變配電系統(tǒng)供電方式

通信機(jī)樓高低壓變配電系統(tǒng)的供電方式取決于以下因素：一是市電引入方案、二是變壓器的配置、三是柴油發(fā)電機(jī)組的配置。根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，變壓器和柴油發(fā)電機(jī)組的配置又取決于市電引入方案。所以，要確定高低壓變配電系統(tǒng)的供電方式，先要確定市電引入方案。

（1）外市電引入

外市電引入路數(shù)主要有單路引入、兩路引入及多路引入三種形式。通信局房通常要求采用兩路市電引入方式；對(duì)于規(guī)模不大的通信局房，當(dāng)引入兩路市電比較困難或不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采用單路市電引入方式；多路市電引入多應(yīng)用在容量大，地位非常重要的通信樓或通信樓群。

（2）高壓供電系統(tǒng)

通信用高壓供電系統(tǒng)主要有三種配置方式，一種是單路市電電源引入的高壓供電系統(tǒng)；一種是兩路市電電源引入的高壓供電系統(tǒng)，兩路外市電是采用互為主備的運(yùn)行方式；一種是三路市電電源引入的高壓供電系統(tǒng)，三路市電是采用一主兩備的運(yùn)行方式（注：此種高壓供電系統(tǒng)在本文中稱為超一類市電）。

高壓供電系統(tǒng)主要由進(jìn)線柜、PT柜、計(jì)量柜、聯(lián)絡(luò)柜及出線柜組成。

（3）變壓器

通信用變壓器是高低壓變配電系統(tǒng)中重要的一環(huán)，它決定了整個(gè)交流供電系統(tǒng)的主要運(yùn)行方式。通信用變壓器配置主要有二種形式：

①n＋1——多機(jī)主用，單機(jī)備份方式。

②1＋1——一主一備，主備用設(shè)備等數(shù)量方式。

（4）低壓供電系統(tǒng)

低壓供電系統(tǒng)是與變壓器配置相對(duì)應(yīng)的，1臺(tái)變壓器對(duì)應(yīng)一段低壓母線，即對(duì)應(yīng)一套低壓供電系統(tǒng)。

每套低壓供電系統(tǒng)一般包括進(jìn)線柜、電容補(bǔ)償柜、市電油機(jī)轉(zhuǎn)換柜、若干臺(tái)出線柜，大多數(shù)低壓供電系統(tǒng)還包括聯(lián)絡(luò)柜。

（5）備用發(fā)電機(jī)供電系統(tǒng)

目前的通信局房基本采用的是低壓柴油發(fā)電機(jī)組作為備用發(fā)電機(jī)組。柴油發(fā)電機(jī)組的容量配置是按通信局房的最大保證負(fù)荷計(jì)算的，即備用發(fā)電機(jī)組的總?cè)萘坎恍∮谧畲蟊ＷC負(fù)荷。

通信用油機(jī)配置主要有二種形式：

①n＋1——多機(jī)主用，單機(jī)備份方式。②n——均為主用。

2.2 高低壓變配電系統(tǒng)分析

2.2.1 高低壓變配電系統(tǒng)可用性分析

通信局房的交流供電系統(tǒng)可靠性的高低取決于系統(tǒng)中各設(shè)備間的運(yùn)行方式及各設(shè)備的平均失效間隔時(shí)間（MTBF）或不可用度。

交流供電系統(tǒng)中的各種設(shè)備的可用度和不可用度詳見(jiàn)表1。

表1 供電系統(tǒng)各部分的可用性和不可用性表

具體可靠性計(jì)算：并聯(lián)設(shè)備的可靠性＝（1－（1－設(shè)備1可用度）×（1－設(shè)備2可用度））；串聯(lián)設(shè)備的可靠性＝設(shè)備1可用度×設(shè)備2可用度。

可以得出8種供電方案的可用度。按一年8 760h計(jì)算，其各種不同的供電系統(tǒng)不可用時(shí)間詳見(jiàn)表2。

表2 不同的供電系統(tǒng)不可用時(shí)間及停電概率表

從上表中可以看出平均每個(gè)月不可用時(shí)間均在0.05min以內(nèi)，根據(jù)各通信局房交直流供電系統(tǒng)所配備的蓄電池組放電時(shí)間，供電系統(tǒng)的不可用時(shí)間遠(yuǎn)小于蓄電池組保證時(shí)間，所以是安全可靠的。

2.2.2 高低壓變配電系統(tǒng)設(shè)備配置分析

（1）高壓設(shè)備配置分析

高壓設(shè)備配置基本上是以外市電引入數(shù)量和容量決定的，高壓配電設(shè)備主要包括：進(jìn)線柜、計(jì)量柜、PT柜、出線柜、母聯(lián)柜和隔離柜。

高壓設(shè)備的配置比較固定化，因此高壓配電機(jī)房的面積要求比較固定。要想節(jié)約高壓配電機(jī)房的面積，只能通過(guò)從不同廠家的不同高壓配電產(chǎn)品中選取柜體較小的產(chǎn)品。

（2）低壓配電設(shè)備配置分析

低壓設(shè)備配置基本上是以變壓器數(shù)量和容量決定的，低壓配電設(shè)備主要包括：進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜、補(bǔ)償柜、出線柜和ATS柜。

低壓配電柜的配置比較固定化，因此低壓配電機(jī)房的面積要求比較固定。要想節(jié)約低壓配電機(jī)房的面積，可以通過(guò)從不同廠家的不同低壓配電產(chǎn)品中選取柜體較小的產(chǎn)品。還可以采取配置大容量輸出分路和密集型母線出線等手段，減少輸出分路，從而減少低壓輸出柜的數(shù)量。

（3）變壓器設(shè)備配置分析

變壓器的工作方式主要有n＋1和1＋1兩種方式。

當(dāng)變壓器的工作方式為n＋1時(shí)（n≤5），主用變壓器的負(fù)載率可以提高到100%，通過(guò)提高主用變壓器的負(fù)載率，會(huì)減少變壓器的整體數(shù)量，使得變壓器安裝面積減少。

當(dāng)變壓器的工作方式為1＋1時(shí)，變壓器的負(fù)載率最多到50%，由于變壓器的負(fù)載率有一定的限制，變壓器安裝面積會(huì)隨著負(fù)荷增加呈線性增加。

（4）油機(jī)設(shè)備配置分析

對(duì)于超一類市電情況，其供電系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

對(duì)于市電引入類別為一類市電的情況：根據(jù)對(duì)供電系統(tǒng)的可用性的分析結(jié)果，可以考慮將一類市電分解成兩個(gè)二類市電使用，這樣只需要對(duì)整個(gè)保證負(fù)荷的一半考慮配置油機(jī)設(shè)備即可，即：油機(jī)設(shè)備按照n／2＋1配置。其供電系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)圖如圖2。對(duì)于由兩個(gè)二類市電組成的供電系統(tǒng)，本文中定義為雙二類市電。

圖1 超一類市電供電系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)圖

圖2 雙二類市電供電系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)圖

2.3 高低壓變配電系統(tǒng)設(shè)備配置原則及標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)這8種供電方案，中國(guó)移動(dòng)通信機(jī)房高低壓變配電系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)通信機(jī)房建筑的總用電負(fù)荷，并結(jié)合通信建筑的供電等級(jí)來(lái)配置。根據(jù)不同的配置方案，可以計(jì)算出高低壓變配電及油機(jī)房所需要的使用面積，詳見(jiàn)表3。

表3 不同配置方案對(duì)應(yīng)的使用面積

3 結(jié) 論

通過(guò)以上的分析可以看出，在外市電引入類別能夠達(dá)到超一類和雙二類級(jí)別的情況下，靈活的配置油機(jī)設(shè)備，能夠較為有效地降低高低壓變配電機(jī)房及油機(jī)房的使用面積，從而能夠達(dá)到提高整個(gè)通信機(jī)樓的使用效率的目的。