通信樞紐機房配電系統(tǒng)荷載分析及調(diào)整探討

王志凱

摘 要：隨著通信樞紐機房設備工程的實施，通信樞紐機房的配電系統(tǒng)也需不斷擴容，配電系統(tǒng)新擴后總會面臨多套系統(tǒng)荷載不均衡的問題。本文詳細分析某電信樞紐樓多套配電系統(tǒng)荷載，通過荷載均衡化改造具體實踐，探討荷載均衡調(diào)整的方案與思路。

關鍵詞：樞紐機房 配電系統(tǒng) 荷載分析調(diào)整

中圖分類號：TN86 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）12（b）-0022-02

通信樞紐配電系統(tǒng)分為交流配電系統(tǒng)、直流配電系統(tǒng)兩類，為滿足通信設備新建、擴容的用電需要及配電系統(tǒng)高能效運行條件，配電系統(tǒng)荷載常需要調(diào)整。本文以某電信樞紐配電系統(tǒng)均衡調(diào)整為例，具體研究UPS、開關電源荷載均衡問題，形成了UPS、開關電源荷載均衡改造的可行方案。方案實施后，該電信樞紐機房達到了多套獨立配電系統(tǒng)荷載適度的目的。

1 通信樞紐配電系統(tǒng)荷載問題

通信樞紐配電系統(tǒng)的規(guī)劃、建設與整個通信網(wǎng)絡的擴容、更新同步進行，配電系統(tǒng)建設伴隨機房建設的整個生命周期，配電系統(tǒng)間荷載調(diào)整是電源工程建設的重要方面。

1.1 直流配電系統(tǒng)

通信用直流電源系統(tǒng)多采用-48V分立式開關電源，樞紐機房開關電源系統(tǒng)一般配置1～2臺整流機架，100A整流模塊10～20塊；配置直流輸出屏1～2架，單系統(tǒng)額定荷載電流1000～2500A；配置2組、4組蓄電池，單組電池容量1000～3000Ah。

效率是高頻開關電源一項重要指標，整流器效率是直流輸出功率與交流輸入有功功率之比的百分數(shù)。根據(jù)整流模塊的效率曲線，整流模塊荷載在50%～90%區(qū)間內(nèi)效率高，可達95%以上；荷載在50%以下或90%以上時效率較低。該電信樞紐樓有6套開關電源系統(tǒng)，根據(jù)設計規(guī)范，整流模塊每10塊備用1塊，電池充電荷載按10h充電率計算。該樞紐樓開關電源系統(tǒng)使用情況如表1所示。

1.2 交流配電系統(tǒng)

通信用交流配電系統(tǒng)通常指UPS系統(tǒng)。UPS為通信設備提供優(yōu)質(zhì)、不間斷電源，在通信電源系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。UPS系統(tǒng)按照工作原理可分為后備式、雙變換在線式及在線互動式三大類。通信樞紐機房因?qū)╇娰|(zhì)量要求高，一般選用雙變換在線式UPS。

該電信樞紐現(xiàn)有1套2+1UPS系統(tǒng)（單機300kVA，可用容量480kVA）及2套320kVA模塊式UPS系統(tǒng)。2+1UPS系統(tǒng)已經(jīng)滿載（荷載功率480kW），系統(tǒng)安全性存在風險，所帶載服務器集群無法擴容，且主機大修期臨近，因系統(tǒng)處于高荷載運行，大修時暫停任一臺UPS主機，整個系統(tǒng)的安全性無法保障；2套模塊式UPS系統(tǒng)荷載輕，效能低。

2 配電系統(tǒng)荷載分析

2.1 開關電源荷載分析

通信設備的新增或擴容容易忽視開關電源系統(tǒng)荷載，甚而出現(xiàn)過載告警，才不得不叫停新的用電加載，為保護系統(tǒng)和通信安全，必須進行荷載調(diào)整。

開關電源系統(tǒng)荷載分為設備荷載和蓄電池組充電荷載，其中蓄電池組充電荷載宜按10h充電率計算，例如單組1000Ah/-48V蓄電池10h充電率荷載電流為100A。綜合計算開關電源蓄電池組充電荷載、備用整流模塊及通信設備荷載，該電信樞紐1#開關電源荷載率應控制在70%以下，若考慮通信設備擴容需求，其荷載率在60%以下為宜，即荷載電流1200A以下。同理，2#開關電源荷載電流宜控制在1200A以下，3#開關電源系統(tǒng)宜控制在1000A以下。

2.2 UPS系統(tǒng)荷載分析

該電信樞紐共3套UPS系統(tǒng)，其中2+1UPS系統(tǒng)1套輸出功率504kW，處于超荷載運行；320kVA模塊式UPS系統(tǒng)2套（使用時互為主備），輸出功率90kW，荷載率較低。為保障2+1UPS系統(tǒng)停機大修安全及新增設備用電需求，需要對2+1UPS系統(tǒng)荷載割接至320kVA模塊式UPS系統(tǒng)。

UPS系統(tǒng)割接的首要原則是人員安全，其次是不斷電。UPS電源割接不斷電是保證通信業(yè)務不中斷的必要條件，而兩路交流電只有在同源（同頻率、同相位、同振幅）時才可以并接，從而實現(xiàn)通信設備的不間斷供電，為此需利用市電或啟用臨時UPS系統(tǒng)作為同源電源。經(jīng)調(diào)研，該電信樞紐3套UPS系統(tǒng)主機調(diào)至旁路供電時均由市電直接供電（市電有油機保障），因此可以對2+1UPS系統(tǒng)荷載進行在線割接。

3 配電系統(tǒng)均衡調(diào)整方案

為保障網(wǎng)絡安全，根據(jù)《通信電源設備割接技術要求》，電源系統(tǒng)割接改造應避開重要通信任務保障期、業(yè)務高峰期以及其他專業(yè)建設期。

3.1 開關電源系統(tǒng)荷載均衡調(diào)整

該電信樞紐開關電源荷載調(diào)整應在線割接。

（1）在1#、2#、3#開關電源帶載設備集中的機房新增樓層配電柜，新增配電柜分別從4#、5#、6#開關電源引電，并加電調(diào)測。

（2）對列頭柜進行割接，布放電纜，依次將1#、2#、3#開關電源帶載的部分直流列頭柜割接至新增的樓層直流配電柜。

（3）拆除直流列頭柜至原樓層直流配電柜的電纜。

3.2 UPS荷載均衡調(diào)整及主旁路分離改造

UPS減載時單電源設備需要斷電割接，會影響被割接業(yè)務的使用。斷電割接前，需要業(yè)務部門對斷電影響進行評估，具體割接方案需要參考業(yè)務部門意見。

對于雙路、多路設備，可不斷電割接，設備在獨立電源系統(tǒng)（頻率、相位、電壓有差異的情況下）間是否可以不斷電割接需向該設備廠家確認。

在取得UPS設備、通信設備廠家技術支撐的情況下，參考以下步驟割接：

（1）在設備機房新增雙路交流列頭柜，從低荷載UPS系統(tǒng)引電，并加電調(diào)測。

（2）將雙路供電設備逐柜割接至新增的列頭柜：主、備依次割接，確保不斷電。

2+1UPS系統(tǒng)3臺主機均引接2組600Ah蓄電池、1路市電輸入，旁路并聯(lián)復接在主輸入上，存在單路由引電或配電設備單點故障時的斷電風險，需將該UPS系統(tǒng)改造為主旁分離的分離旁路系統(tǒng)。

2+1UPS系統(tǒng)分離旁路改造在系統(tǒng)減載后啟動，與UPS主機大修同步進行，減少UPS主機斷電次數(shù)和斷電時間，降低改造風險。具體為：2+1UPS系統(tǒng)主機2、主機3主輸入與維修旁路分離，將主機2、主機3主輸入引電分別割接至新低壓配電柜630A端子，維修旁路保留占用原低壓配電柜端子。

在分離旁路前，需評估改造的可行性；改造過程中，需專業(yè)技術人員到場支撐，嚴格按設備手冊操作，合理安排工序，降低分離旁路改造影響。

4 結(jié)語

配電系統(tǒng)荷載問題在樞紐機房經(jīng)常遇到，在各配電系統(tǒng)間進行荷載調(diào)整是保障通信安全，提高電源運行效率，延長系統(tǒng)壽命使用切實可行的途徑。開關電源荷載調(diào)整采用帶電割接，有效保障業(yè)務安全；UPS荷載調(diào)整，雙路供電設備主備路依次割接，保證業(yè)務暢通不掉電。在具體實施過程中，因受到機房承重、空間及電源系統(tǒng)互聯(lián)等因素影響，需要具體分析。

參考文獻

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