通信樞紐樓低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初探

李 斌，吳 靜，黃小光，呂吉賀

（①華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310014；②中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)內(nèi)蒙古有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010090）

0 引言

在當(dāng)前全業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)下，隨著移動(dòng)通信技術(shù)和移動(dòng)通信市場(chǎng)迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也在快速發(fā)展，大量的軟交換設(shè)備和數(shù)據(jù)設(shè)備在現(xiàn)網(wǎng)中應(yīng)用，軟交換已逐漸取代原先的程控交換設(shè)備。新業(yè)務(wù)的大量引入，導(dǎo)致通信設(shè)備的集成度越來(lái)越高，單機(jī)架耗電量大幅上升，通信集中化給局房動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)安全供電保障能力等帶來(lái)嚴(yán)重挑戰(zhàn)[1-2]。某運(yùn)營(yíng)商局房動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)能源供電能力不足，急需對(duì)原有樞紐樓低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容改造。

1 低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定

低壓配電系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)通信樞紐樓供電，因此低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞，對(duì)整個(gè)通信樞紐樓設(shè)備的運(yùn)行，具有重要影響，在方案設(shè)計(jì)之初，就需要對(duì)通信樞紐樓的近期及遠(yuǎn)期負(fù)荷有準(zhǔn)確的評(píng)估。

1.1 負(fù)荷估算

通信負(fù)荷包括保障負(fù)荷和非保障負(fù)荷。保障負(fù)荷包括直流系統(tǒng)、交流不間斷系統(tǒng)、機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)、電梯、應(yīng)急照明、重要的數(shù)據(jù)終端等。非保障負(fù)荷包括普通辦公照明、空調(diào)等除保障負(fù)荷之外的用電負(fù)荷。以下對(duì)近期和遠(yuǎn)期負(fù)荷分別進(jìn)行估算。

（1）近期負(fù)荷估算

該通信大樓的近期負(fù)荷估算如表1所示。

表1 目前負(fù)荷估算表

從表1可知，近期保障設(shè)備負(fù)荷為269.4 kW，蓄電池充電功耗為147.1 kW，因此近期保障負(fù)荷為269.4+147.1=417(kW),近期大樓設(shè)備總負(fù)荷為671.6 kVA，因此設(shè)備負(fù)荷及蓄電池對(duì)變壓器的需求為671.6+163.5=835（kVA）。

（2）遠(yuǎn)期負(fù)荷估算

考慮到今后網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，移動(dòng)核心網(wǎng)將主要采用軟交換和 3G設(shè)備，一方面網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將主要集中在省公司樞紐樓，另一方面由于設(shè)備集成度與傳統(tǒng)交換設(shè)備相比大大提高，因此預(yù)計(jì)該市公司交換機(jī)房所需面積有較大下降，為通信設(shè)備機(jī)房總面積的50%左右；隨著數(shù)據(jù)新業(yè)務(wù)的發(fā)展，接入設(shè)備的增加，傳輸、數(shù)據(jù)、支撐機(jī)房所需面積相應(yīng)增加，分別占通信機(jī)房總面積的10%、30%、10%左右。市公司機(jī)房?jī)?nèi)電力、電池、UPS機(jī)房面積需求應(yīng)不小于通信設(shè)備機(jī)房面積的30%。各專(zhuān)業(yè)機(jī)房分配比例如表2所示。

表2 各專(zhuān)業(yè)機(jī)房比例分配表

擬各機(jī)房的單位面積功耗估算有:①傳輸專(zhuān)用機(jī)房按180 W/m2估算；②交換專(zhuān)用機(jī)房按400 W/ m2估算；③數(shù)據(jù)專(zhuān)用機(jī)房按600 W/ m2估算；④備用機(jī)房按600 W/ m2估算；⑤通信機(jī)房專(zhuān)用配套空調(diào)功耗＝（機(jī)房設(shè)備功耗×0.8＋建筑面積×0.2）/2.2估算；⑥電力機(jī)房專(zhuān)用配套空調(diào)功耗＝（機(jī)房設(shè)備功耗×0.1＋建筑面積×0.2）/2.9估算；⑦各個(gè)機(jī)房的面積遠(yuǎn)期使用率為80%的裝機(jī)列?。虎嚯娏﹄姵厥艺紮C(jī)房面積約30%列取。

遠(yuǎn)期該移動(dòng)大樓現(xiàn)有6～8層辦公用房改造為通信機(jī)房后，加上現(xiàn)有機(jī)房剩余裝機(jī)面積，共可新增通信機(jī)房面積可裝機(jī)面積為1700 m2，電力電池室占用30%約510 m2，通信機(jī)房約1190 m2。通信負(fù)荷估算如表3所示。

表3 通信負(fù)荷估算表設(shè)備類(lèi)型

從表3可知，1190 m2的面積新增設(shè)備耗電量合計(jì)約746 kW（包括空調(diào)耗電量），再加上蓄電組的充電功率為130 kW（通信設(shè)備耗電量的30%），合計(jì)為876 kW/1096 kVA。

結(jié)合前面現(xiàn)有負(fù)荷分析可知，該移動(dòng)大樓遠(yuǎn)期對(duì)油機(jī)需求為417＋876＝917（kW），對(duì)變壓器需求為835＋1096＝1931（kVA）。

低壓配電系統(tǒng)油機(jī)保障方案采用兩臺(tái) 500 kW油機(jī)組并機(jī)使用，同時(shí)新增2臺(tái)2000 kVA變壓器分別給新建辦公樓和生產(chǎn)用樓供電。低壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

圖1 低配系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2 配電設(shè)備的選型

低壓配電方案一階段設(shè)計(jì)需嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)規(guī)范[4-8]，低壓配電設(shè)計(jì)包括低壓配電柜、低壓斷路器、浪涌保護(hù)器、無(wú)功補(bǔ)償?shù)鹊蛪号潆娫O(shè)備的設(shè)計(jì)及選型。

（1）低壓配電柜

以某品牌的低壓配電柜為例，該品牌低壓柜有兩種柜型。一種為固定分隔柜，另一種為抽屜柜。如圖2所示。

圖2 低壓配電柜

固定分隔柜特點(diǎn):固定分隔式結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單直觀，相應(yīng)的組裝的零部件少，這樣在材料、生產(chǎn)組裝等方面結(jié)構(gòu)成本低、經(jīng)濟(jì)性好和生產(chǎn)效率高，主要用于配電回路，也可以用于一些功率較大的電動(dòng)控制回路；抽屜柜特點(diǎn):便于維修，主要用于電動(dòng)機(jī)控制回路，也可用作配電。

固定分隔柜無(wú)法把整個(gè)一、二次回路都從柜體分離出來(lái)。而抽屜柜可以把斷路器，接觸器，熱繼等一起從柜體分離，抽屜柜更換斷路器時(shí)會(huì)影響柜體的防護(hù)等級(jí)。對(duì)于通信行業(yè)應(yīng)用主要是配電回路為主，使用上兩者差別不大。對(duì)于石化等行業(yè)，電動(dòng)機(jī)回路比較多，抽屜柜使用維護(hù)更為方便一些。

（2）斷路器

斷路器是低壓饋電柜中的主要元器件，斷路器的容量大小及質(zhì)量好壞對(duì)用電的經(jīng)濟(jì)及安全性都很重要。一般情況下 800A以下的斷路器可選擇塑殼斷路器，800A以上的斷路器可選擇框架斷路器，后者的分?jǐn)嗄芰^前者高；為防止斷開(kāi)電源的中性線電流對(duì)低壓配電系統(tǒng)的干擾，主進(jìn)線和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)須使用四級(jí)斷路器，其他低壓柜內(nèi)斷路器可采用三級(jí)斷路器。

（4）浪涌保護(hù)器

入戶(hù)電力變壓器低壓側(cè)安裝的電源防雷器作為第一級(jí)保護(hù)時(shí)，應(yīng)為三相電壓開(kāi)關(guān)型電源防雷器，其雷電通流量不應(yīng)低于60 kA，浪涌保護(hù)器每極都必須設(shè)置保護(hù)[3]，浪涌保護(hù)器前端須接斷路器或熔斷器。斷路器的選取如表3所示。

（5）無(wú)功補(bǔ)償裝置

為提高供電質(zhì)量，降低損耗，需要在變壓器出線低壓側(cè)安裝無(wú)功補(bǔ)償柜。無(wú)功補(bǔ)償柜一般選擇變壓器容量的30%～50%，電感類(lèi)負(fù)載多的情況下，可取大些。補(bǔ)償柜中斷路器額定電流計(jì)算:

其中Ue:電容器額定電壓kV；Qe:電容器額定容量kvar

斷路器額定電流選擇要比實(shí)際運(yùn)行電流大,可取1.5～2.5倍。為消除由高次諧波電壓、電流所引起的電容器故障，在電容器回路中通常采用串聯(lián)電抗器的方法改變系統(tǒng)參數(shù)。抑制7次及以上的高次諧波可采用2%～4.2% 電抗率，抑制5次及以上的諧波可采用 4.4%～6%電抗率，抑制3次及以上的諧波可采用12%電抗率（電抗率=電抗值/電容值）。

表3 浪涌保護(hù)器保護(hù)斷路器選型表

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)某運(yùn)營(yíng)商通信樞紐樓的評(píng)估，制定出詳細(xì)、科學(xué)的低壓配電改造方案，并對(duì)低壓配電設(shè)備合理選型，改造方案達(dá)到了較好的預(yù)期效果。

[1]李峰.數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].通信技術(shù),2010,43(06):227-234.

[2]吳坤君,雷宏江,李強(qiáng),等.通信電源設(shè)備的可靠性分析[J].通信技術(shù),2008,3(41):126-128.

[3]YD/T 5040-2005.通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]GB5W52一95.供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].中國(guó):中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部,1996.

[5]YD/T 5098-2005.通信局(站)防雷與接地工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6]JGJ16-2008.民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[7]GB50052-1995.供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[8]GB50343-2004.建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范[S].

[9]信文.信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布七項(xiàng)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[J].信息安全與通信保密,2003(03):8.

[10]馮海,孫哲,陳文,等.可持續(xù)運(yùn)營(yíng)通信機(jī)樓建設(shè)的思考[J].通信技術(shù),2010,43(06):77-79,82.