固定傳輸機(jī)房通信電源系統(tǒng)勘察與設(shè)計(jì)

李 博，鐘翩宇

（1.中國人民解放軍75841部隊(duì)，廣東 廣州 510510；2.中國人民解放軍75842部隊(duì)，廣東 廣州 510080）

1 通信電源系統(tǒng)勘察要點(diǎn)

隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展和通信安防、通信運(yùn)維業(yè)務(wù)的信息化推進(jìn)，傳統(tǒng)固定通信機(jī)房的設(shè)備種類越來越多且越來越智能化，對通信電源的質(zhì)量要求也越來越高。通信機(jī)房一般采用分散供電方式，其電源系統(tǒng)一般由交流供電系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)、接地系統(tǒng)3部分組成。在日?？辈熳鳂I(yè)過程中，通信機(jī)房電源系統(tǒng)勘察主要涉及新建和利舊2類。新建系統(tǒng)相對簡單，主要滿足新建機(jī)房的電源要求。利舊的機(jī)房相對復(fù)雜，不僅要對現(xiàn)有電源系統(tǒng)進(jìn)行查看，還要結(jié)合新的任務(wù)需求設(shè)計(jì)改造方案。

1.1 了解電源系統(tǒng)組成及運(yùn)行方式

電源系統(tǒng)一般采用集中供電方式、分散供電方式、混合供電方式。集中供電方式主要應(yīng)用在通信設(shè)備相對集中、電源負(fù)載電流不大、通信系統(tǒng)相對簡單的通信機(jī)房中，主要是在直流供電系統(tǒng)中采用1臺高頻開關(guān)電源為1臺直流配電屏供電，所有通信設(shè)備集中直流供電。分散供電方式主要應(yīng)用在業(yè)務(wù)量大、電源負(fù)載電流較大、通信設(shè)備較多以及設(shè)備分區(qū)域或分樓層部署的通信機(jī)房，采用不同交流配電設(shè)備、高頻開關(guān)電源設(shè)備、直流配電設(shè)備對用電設(shè)備分別進(jìn)行供電，降低交流供電設(shè)備、高頻開關(guān)設(shè)備或直流配電設(shè)備損壞對通信設(shè)備造成的影響，供電安全性高，同時設(shè)備成本也較高?；旌瞎╇姺绞街饕獞?yīng)用在新能源和常規(guī)能源組成的供電系統(tǒng)，為用電設(shè)備提供安全可靠的電力[1-4]。

1.2 測試記錄相關(guān)數(shù)據(jù)

詳細(xì)的數(shù)據(jù)收集和記錄是后續(xù)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、方案比選、方案確定的重要依據(jù)，機(jī)房電源系統(tǒng)勘察過程中測試記錄的數(shù)據(jù)主要有3類，即運(yùn)行數(shù)據(jù)、身份數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)。

（1）運(yùn)行數(shù)據(jù)是所有在用電力設(shè)備目前的狀態(tài)數(shù)據(jù)，主要包括交流輸入/輸出電壓和電流、直流輸入/輸出電壓和電流、設(shè)備負(fù)載電流大小以及蓄電池組電壓等，現(xiàn)場勘查時要詳細(xì)讀取記錄，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

（2）身份數(shù)據(jù)是各種電力設(shè)備自身的身份信息，主要包括設(shè)備生產(chǎn)廠家、型號容量、功率大小、啟用年份以及位置布放信息等。目前主要的電力設(shè)備有變壓器、交直流配電柜、柴油發(fā)電機(jī)組、高頻開關(guān)電源、整流模塊、蓄電池組、浪涌保護(hù)器、列頭柜以及各種電力線纜等，在測試記錄時需要確保身份數(shù)據(jù)詳實(shí)。

（3）配置數(shù)據(jù)主要記錄各電力設(shè)備配置的方式和數(shù)量，包括交流電接地形式、交直流配電箱負(fù)載配置情況、空開富余情況、整流模塊配置數(shù)量、柴油發(fā)電機(jī)組數(shù)量、浪涌保護(hù)器配置情況以及接地系統(tǒng)組成情況等。例如，某臺站需要新安裝1套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)有的交流配電屏配置數(shù)據(jù)，結(jié)合新裝網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的負(fù)載大小，就能迅速知道在用交流供電電源端口是否能滿足要求、是否需要加裝空開或更換空開，實(shí)時更新配置數(shù)據(jù)[5]。

1.3 繪制機(jī)房平面圖

繪制機(jī)房平面圖，圖中主要包括通信機(jī)房朝向、地理坐標(biāo)、電力設(shè)備尺寸和布放位置、電力線纜走向長度、市電和柴油發(fā)電機(jī)組引入孔分布、饋線孔分布、配電箱空開段子分布、工作地排和保護(hù)地排的具體位置以及各上下線孔/槽位置等，尤其還要注意收集地板的承重?cái)?shù)據(jù)、各種設(shè)備詳細(xì)用電情況、擬布放設(shè)備空開占用情況以及空開可擴(kuò)展數(shù)量。此外，還要標(biāo)注機(jī)房其他設(shè)備的布放情況和準(zhǔn)確位置信息，標(biāo)注新裝設(shè)備擬布放位置、新裝設(shè)備擬電源引接路由、新裝設(shè)備擬布放路由的長度等，以便制定備選方案。

1.4 繪制設(shè)備連接圖

繪制設(shè)備連接圖，主要用來區(qū)分交流供電系統(tǒng)和直流供電系統(tǒng)。繪制用電設(shè)備的電源引接路由、電源系統(tǒng)和用電設(shè)備的連接方式、新裝設(shè)備的擬引接路由等，尤其對新裝設(shè)備或擬更換電源設(shè)備設(shè)計(jì)的路由、線纜布放長度、端口選用情況均需準(zhǔn)確標(biāo)注，以免后續(xù)設(shè)計(jì)出現(xiàn)纜線長度不夠、引線端子不足等情況。此外，準(zhǔn)確的設(shè)備連接圖也為機(jī)房的電源系統(tǒng)升級或技術(shù)改造提供了基本的依據(jù)。

2 通信電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

設(shè)計(jì)人員根據(jù)現(xiàn)場勘查測試記錄的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合上級下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書要求即可展開通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。

2.1 變壓器容量選擇

變壓器將輸入的交流電壓按照要求升高或降低為需要的電壓，變壓器的選擇應(yīng)該從市電供電類別、臺站重要程度、經(jīng)濟(jì)條件等方面綜合考慮。通信臺站宜采用10 kV高壓市電引入，使用專用變壓器進(jìn)行供電。采用一類、二類市電供應(yīng)的核心樞紐臺站，應(yīng)設(shè)置2臺變壓器，其他站宜設(shè)置1臺變壓器。當(dāng)高壓市電電壓變動范圍超過額定電壓的±7%時，宜采用有載調(diào)壓變壓器，使變壓器輸出電壓保持正常值。

2.2 交流配電箱的選擇

交流配電箱的容量主要根據(jù)建設(shè)方提供的負(fù)載總功率P總來確定，負(fù)載總功率為生活用電功率、通信用電功率、未來建設(shè)期用電功率之和。配電箱的電流為

式中：η為功率因數(shù)，交流配電箱一般取值為0.8。常用的交流配電箱電流標(biāo)準(zhǔn)I標(biāo)為50 A、100 A、200 A、400 A、630 A、800 A、1 000 A以及1 600 A，根據(jù)計(jì)算的I配選擇相近的I標(biāo)，其中I配必須略大于I標(biāo)。

2.3 直流配電箱的選擇

直流配電箱主要保障機(jī)房內(nèi)直流設(shè)備用電和電源分配，同時還要兼顧遠(yuǎn)期的負(fù)荷配置。由于目前通信機(jī)房基本都是-48 V直流設(shè)備，則

式中：W負(fù)載為目前已用電源設(shè)備和即將安裝設(shè)備的總功率；W遠(yuǎn)期為遠(yuǎn)期的負(fù)荷配置功率。目前主要的直流配電箱電流標(biāo)準(zhǔn)I標(biāo)為50 A、100 A、200 A、400 A、800 A、1600 A以及2 000 A，根據(jù)計(jì)算的I配選擇相近的I標(biāo)，其中I配必須略大于I標(biāo)。

2.4 柴油發(fā)電機(jī)組功率選擇

柴油發(fā)電機(jī)組一般作為市電的備用電源使用，其標(biāo)稱環(huán)境條件要與當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境相互匹配?？紤]到目前通行臺站的發(fā)展趨勢和電源穩(wěn)定性需求，柴油發(fā)電機(jī)組一般選用微機(jī)型全自動機(jī)組。柴油發(fā)電機(jī)組的額定功率為

式中：P應(yīng)急為需要柴油發(fā)電機(jī)組提供應(yīng)急電源的所有設(shè)備功率之和；P遠(yuǎn)期為遠(yuǎn)期規(guī)劃負(fù)載的功率。

2.5 高頻開關(guān)電源的選擇

高頻開關(guān)電源是綜合電源輸出設(shè)備，主要為直流設(shè)備供電并實(shí)現(xiàn)蓄電池組充電。高頻開關(guān)電源的選擇要根據(jù)直流設(shè)備和蓄電池組確定，其功率為

式中：P電池為蓄電池組的設(shè)備功率；P直流為高頻開關(guān)電源提供直流供電的設(shè)備功率。標(biāo)準(zhǔn)電流為

式中：λ為高頻開關(guān)電源的一般功率因數(shù)。根據(jù)高頻開關(guān)電源標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的I配，其中I配必須略大于I標(biāo)。高頻開關(guān)電源的整流模塊一般選擇N+1配置，根據(jù)選擇的整流模塊標(biāo)準(zhǔn)電流I整流，則有

當(dāng)N不為整數(shù)時，要取大一位。例如，某個工程計(jì)算出N為5.1，則必須取6。

2.6 蓄電池組的選擇

傳輸系統(tǒng)常用的蓄電池組為閥控式密封鉛酸電池，一般配置2組。蓄電池容量計(jì)算公式為

式中：k為安全系數(shù)，取1.25；I為負(fù)荷電流，A；T為放電小時數(shù)，h；η為放電容量系數(shù)，t為溫度系數(shù)；a為電池溫度系數(shù)。

2.7 電源線纜的選擇

區(qū)分交流用電、直流用電、接地系統(tǒng)，分別選擇不同型號的通信用電源線纜。在市電的引入中，要根據(jù)實(shí)際低壓接地方式選擇不同的線纜。一般-48 V直流全程壓降為3.2 V和2.7 V這2種，需要分別對照選擇的壓降，并計(jì)算每一段線纜的允許壓降，從而選擇合適橫截面積的導(dǎo)線。

3 注意事項(xiàng)

3.1 空開使用情況記錄

在勘察階段，詳細(xì)記錄交流配電柜和直流配電柜的空開端子使用情況、富余情況、空開型號等，這對后期的設(shè)計(jì)非常重要。如果空開夠用，設(shè)計(jì)階段原則上不再進(jìn)行相關(guān)調(diào)整；如果富余情況不能滿足需要，則需要對空開組進(jìn)行調(diào)整或更換。

3.2 負(fù)載供電路數(shù)預(yù)留

在設(shè)計(jì)階段，如果對即將安裝的設(shè)備不清楚，需要按照可能出現(xiàn)的最多供電路數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和預(yù)留。例如，某工程光傳送網(wǎng)（Optical Transport Network，OTN）設(shè)備可能采用華為設(shè)備（4主4備），也可能采用烽火設(shè)備（2主2備），在設(shè)備廠家不明確的情況下，需要按照4主4備即8條供電路數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和預(yù)留。

3.3 接地系統(tǒng)相關(guān)問題

通信機(jī)房一般采用綜合接地系統(tǒng)，考慮到安全因素，設(shè)備的保護(hù)接地和工作接地必須單獨(dú)引接至接地匯集線，避免出現(xiàn)保護(hù)接地、工作接地、防雷接地混接在一起的情況。

3.4 現(xiàn)場相關(guān)意見收集

勘察階段，要第一時間收集整理并記錄勘察負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、維護(hù)單位負(fù)責(zé)人以及施工單位負(fù)責(zé)人對項(xiàng)目設(shè)計(jì)的相關(guān)意見和要求，必要時可以請求相關(guān)人員簽字確認(rèn)，這對后續(xù)的設(shè)計(jì)非常重要。

4 結(jié) 論

固定傳輸機(jī)房電源系統(tǒng)的勘察和設(shè)計(jì)是一個系統(tǒng)性過程，通過詳盡的勘察、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算以及合理的規(guī)劃，根據(jù)實(shí)際電源需求設(shè)計(jì)合適的電源系統(tǒng)方案，從而為通信電源領(lǐng)域的長久發(fā)展提供保障。