企业培训_某公司机房与电源技术交流概述

研发中心2014年10月 中国铁塔股份有限公司技术交流 机房与电源 主讲人 程劲晖专业总工TEL东省电信规划设计院有限公司 目录 1 机房典型建设方案2 电源系统建设原则3 空调建设原则4 动环监控系统建设原则5 防雷接地要求 3 机房典型建设方案 4 机房建设主要内容及相关标准规范 土建装修工程 电气 照明 外电引入工程 空调工程 防雷和接地工程 消防 安保工程 机房动力环境监控 基站的机房建设一般包括以下内容 相关国家和行业标准规范 部分 国家标准 建筑设计防火规范 GB50016 2006 国家标准 建筑物防雷设计规范 GB50057 2010 国家标准 通信局 站 防雷与接地工程设计规范 GB50689 2011 行业标准 通信建筑抗震设防分类标准 YD5054 2010 行业标准 电信设备安装抗震设计规范 YD5059 2005 行业标准 通信局 站 节能设计规范 YD5184 2009 行业标准 电信机房铁架安装设计标准 YD T5026 2005 行业标准 中小型通信机房环境要求 YD T1712 2007 行业标准 租房改建通信机房安全技术要求 YD T2198 2010 5 注 总部将编制相应的技术 建设和运维企业标准 机房建设方案分类 模块化机房 集成仓有以下主要特点 1 安装方便 地面和楼顶均可采用 建设周期短 2 与土建机房相比 重量轻 占地面积小 投资较低 3 便于总体规划布局和采取节能措施 降低PUE 4 可重复利用 方便机房调整 5 防盗和保温隔热性能相对稍差 7 1 模块化机房 集成仓 楼顶使用示意图 地面使用示意图 1 模块化机房 集成仓 续 8 内部布局 机房种类 1 模块化机房 集成仓 续 9 安装流程 2 租赁机房 租赁机房可扩展性和防盗性能好 但形状差异较大 一般需核实承重和装修 租赁方式复杂 10 3 土建机房 土建机房的耐久 安全防盗和保温隔热性能好 方便扩容 但造价较高 建设周期较长 11 4 抱杆安装 在没有机房的情况下 可考虑采用抱杆安装的方式进行设备安装 抱杆安装条件灵活 成本较低 建设周期短 馈线短 损耗小 但防盗性能和美观性较差 设备易受天气因素损坏 12 5 挂墙安装 在没有机房的情况下 如有楼梯间等狭小空间 可考虑采用挂墙安装的方式进行设备安装 挂墙安装方式灵活 成本低廉 但美观性能较差 后续扩容能力受限 13 6 一体化机柜 一体化机柜不需要机房 机柜内可安装蓄电池 DC模块 BBU RRU 传输设备等 占地面积小 可配置1个 2个或多个机柜 一体化机柜占地面积小 安装方便 建设周期短 但后续的扩容能力有限 设备舱 电池舱 14 7 铁笼 铁笼安装方式一般在农村使用较多 可提高防盗能力 占地面积小 安装方便 造价低 但防水能力较差 后续扩容能力有限 15 机房建设方案对比表 16 不同场景下的机房建设类型 市区 郊区乡镇 仅从机房的建设类型来看 市区 郊区乡镇基本类似 所以合并描述 17 不同场景下的机房建设类型 农村 18 运营商建设需求分析 三家运营商目前的系统制式比较多 从各自网络发展演进来看 后续移动 电信将减少3G站点的投资 联通减少2G站点的投资 因此本次进行资源估算时暂不考虑这几套系统的需求 19 运营商建设需求分析 20 运营商建设需求分析 RRU上塔时 机房内容需要安装的机柜数量如下 通信设备数量估算 RRU上塔 21 运营商建设需求分析 通信设备数量估算 RRU不上塔 RRU不上塔时 机房内容需要安装的机柜数量如下 22 机房面积需求分析 共享模式一 三家运营商共机房 推荐模式 该场景机房占地面积较小 共用电源 投资较小 共享模式二 三家运营商各自独立机房 该场景管理维护较方便 但机房占地面积较大 一般需各自建独立电源 投资较大 设备摆放示意图1 共享模式一 设备摆放示意图2 共享模式一 注 上图机房面积估算主要解决基站设备摆放和接入问题 暂未考虑其他项目 如接入 汇聚机房的设备等 需求 23 机房面积需求分析 横向 5个设备位3米 一个挂墙位置1米 维护空间1米 共5米 纵向 三家运营商 每家1行设备 需要1 5米 3家需要4 5米 一个挂墙位置1米 维护空间1米 两家运营商 每家1行设备 需要1 5米 2家需要3米 一个挂墙位置1米 维护空间1米 一家运营商 每家1行设备 需要1 5米 1家需要1 5米 一个挂墙位置1米 维护空间1米 三家运营商机房共享模式一设备摆放示意图 采用共享模式一的面积需求 24 机房与铁塔的位置关系 铁塔与机房一体 三方共享50米铁塔 三方共享机房 新建电力变压器 25 机房与铁塔的位置关系 铁塔与机房分离 26 电源系统建设原则 27 国家和行业相关标准规范 通信电源设备安装设计规范 GB50XXX 201X 报批稿 通信高压直流电源系统工程设计规范 GB50XXX 201X 报批稿 通信电源设备安装工程设计规范 YD T5040 2005 目前通信电源设计的主要依据 通信电源设备安装工程验收规范 YD5079 2005 通信电源设备安装工程施工监理暂行规定 YD5126 2005 相关工程建设规范 部分 相关产品技术规范 部分 通信基站用交流配电防雷箱 YD T2060 2009 通信用高频开关整流器 YD T731 2008 通信用阀控式密封铅酸蓄电池 YD T799 2010 通信系统用户外机柜一般要求 YD T1537 2006 通信电源用阻燃耐火软电缆 YD T1173 2010 28 常见基站供电方式 组合式开关电源 蓄电池组 一体化交流电源 含电池 宏基站 分布式基站 射频拉远基站等 一体化直流电源 含电池 29 典型宏基站电源系统图 运行方式 1 基站使用市电作为主用电源 移动油机作为备用电源 当市电正常时 由市电电源供基站用电 当市电检修或故障停电时 由移动油机供电 市电与移动油机的转换在各站内双电源转换箱上进行 油机未供电时 由蓄电池组放电供电 2 直流配电系统应具有两级电压切断装置 第一级先切断基站负荷 优先保证传输设备用电 第二级为电池放电至终止电压时切断电池 保护电池 30 基站电源设备配置原则 开关电源设备配置原则 1 机架容量 满配容量应按远期考虑 由于多运营商共用机房 建议不小于600A 2 模块配置 按本期负荷配置 整流模块数按n 1冗余方式配置 目前常用的模块规格为30A和50A 建议新建电源系统采用高效模块并具备模块自动休眠等节能功能 3 直流配电单元 直流配电回路应满足无线 传输 监控等设备需求 应具备二次下电功能 以保障传输等重要设备 同时直流熔丝或断路器端子应可灵活扩容和不停电更换 31 组合开关电源 直流熔断器 微型断路器 直流配电单元 整流单元 交流配电单元 基站电源设备配置原则 1 行业标准要求 采用二类市电的基站 无线设备按1 3小时配置蓄电池 三类市电基站 无线设备按2 4小时配置蓄电池 基站供电类别一般为三类市电 2 部分省运营商要求 1 移动 市区基站 3h 城郊及乡镇基站 5h 农村及山区基站 7h 还有些地区补充根据是否VIP基站 是否配有固定油机来进一步调整放电时间 2 电信 核心城区3小时 其他城区5小时 郊区乡镇7小时 山区10小时 如果面积或承重不满足 可适当减少容量 3 联通 根据基站位置 重要性等 后备时长要求3 7小时 3 基站常用电池配置 宏基站 200 300 500Ah 48V 室外站 100 150Ah 48V 一般每站配2组电池 少部分地区配1组 不推荐 蓄电池配置原则 32 基站电源设备配置原则 1 各新建基站的交流供电系统建议就近引入较可靠的380V市电 距离较远时可采用10kV市电引入 在基站附近新建变压器 每站一般配置1个380V 100A或380V 63A挂墙式交流配电箱 容量应满足基站远期需求 输出分路及容量应满足开关电源 空调 照明 插座等的需求 2 配置1个浪涌保护器SPD 可内置在配电箱内 Imax根据基站位置和行标要求确定 3 配置1个油机 市电转换屏 亦可于交流配电箱内设置移动油机 市电转换开关 交流设备配置原则 33 交流配电屏 油机 市电切换屏 避雷器箱 交流配电屏 基站典型电源配置方案 如由各运营商各自进行电源建设 则按照各自需求配置 34 分布式基站电源供电方案 图1 分布式基站交流供电方案 图2 分布式基站直流供电方案 35 分布式基站电源供电方案 注 1 远供电压应注意满足远端设备输入要求 48V设备 回路压降应小于3 2V 220V设备 回路压降应小于22V 2 远供电缆载流量应满足最大负载要求 可采用远供专用铝芯电缆 较便宜 需注意抗氧化等工艺要求 铜缆 较贵 易盗 或者复合光缆 方便敷设 但需注意施工和维护安全 36 电源系统节能减排技术及措施 普效开关电源 新型高效率开关电源 高效开关电源 37 YD T2344 1 2011 通信用磷酸铁锂电池组 磷酸铁锂 LiFePO4 电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池通过锂离子的正负极迁移实现电能转换 能量密度高寿命长 可在高温环境下使用大电流放电性能好环保 对环境无污染 价格偏高大容量产品成熟度不足 耐高温蓄电池 磷酸铁锂电池 蓄电池 电源系统节能减排技术及措施 铁锂电池和耐高温电池 38 以上三种新能源技术均绿色环保 但由于价格偏高 目前只在少部分场合应用 相关标准 已有多项国标 行标 YD T1669 2007离网型通信用风光互补供电系统 YD T1073 2000通信用太阳能供电组合电源 电源系统节能减排技术及措施 新能源 39 空调配置原则 40 国家和行业相关标准规范 采暖通风与空气调节设计规范 GB50019 2003 相关工程建设规范 部分 相关产品技术规范 部分 房间空气调节器能效限定值及能效等级 GB12021 3 2010 通信机房用恒温恒湿空调系统 YD T2061 2009 通信局站用智能新风节能系统 YD T1969 2009 通信局 站 用智能热交换系统 YD T1968 2009 中小型电信机房环境要求 YD T1712 2007 41 典型基站空调设备 42 壁挂式空调 柜式普通空调 柜式精密空调 空调室外机 空调典型配置计算 设备发热估算法发热量由设备发热量和机房环境热负荷两部分组成 如已确定设备的耗电量估算值 优先考虑采用设备发热估算法 Qt Q1 Q2Qt 总制冷量 kW Q1 室内设备负荷 终端设备功率 同时利用系数 如0 8 Q2 环境热负荷 0 10kW m2 机房面积 备注 设备耗电需按不同面积下摆放设备情况统计 空调若未确定型号 能效比可取2 8 43 空调布置安装原则 44 新建基站的空调节能方案应考虑基站所处地区的气象环境因素 机房建筑结构 设备布局 设备功耗 空调气流组织等因素 通过技术经济比较选出最优的综合节能方案 1 室内机 基站空调室内机的安装位置应考虑气流组织合理 设备前进风 后出风 避免气流短路 2 室外机 基站空调室外机平台宜靠近空调室内机设置 室外机平台宜敞开 朝向不宜西向 因条件限制设于西向的 应采取有效的遮阳措施 设于屋顶的室外机平台 宜设置遮阳 室外机的通风应顺畅 保证散热效果 3 内外机距离 基站空调室内机和室外机布置水平距离和垂直距离应尽量短 室内 外机连接的冷媒管道应做好保温处理 以免降低效率 空调节能减排技术及措施 智能通风 原理 当室内外环境满足开启条件时 启动风机 通过出风口和进风口 不断的引入低温的室外空气 排出高温的室内空气 从而达到降温节能的目的 该系统通常通过控制装置与空调实现联动 适用范围 智能通风设备适用于基站常年室内外温差较大 建议在5 以上 通风条件比较好 空气质量好的地区 在温和地区 空调能耗平均降低30 左右 注意事项 1 智能通风设备通常在室外温度较低的时候才能工作 对基站所在地区的空气质量与环境状况要求较高 2 智能通风系统将室外空气引入机房 会对机房环境产生一定的影响 需要相应的技术措施保证机房的温度 湿度 洁净度满足通信设备运行需要 而且 在后续的运行中 滤网的更换会带来维护量和成本的上升 3 生产厂家参差不齐 选用时应充分考虑厂家的技术实力 应用案例和售后服务 智能通风系统在冬季 春季和秋季节能效果明显 测试时应注意考察全年的节能效果 相关标准 YD T1969 2009通信局站用智能新风节能系统 45 空调节能减排技术及措施 智能换热 原理 该技术由两套独立的循环风道组成 室外冷空气经过管道 进入室内换热器与强制循环流动的室内热空气通过特制形状的金属换热芯体进行热量交换 从而降低室内温度 该系统通常通过控制装置与空调实现联动 适用范围 智能换热设备适用于基站常年室内外温差大 建议在10 以上 空气质量对换热效果影响不大 节电效率比智能通风系统低 在温和地区 空调能耗平均降低15 左右 注意事项 智能换热系统只利用室外新风的冷量 室内空气通过换热冷却后再被送回室内 避免室外空气中的尘埃对基站内空气洁净度的影响 但该技术对室内外温差要求较高 而且节能效率较智能通风低一半 使用时间越长 芯体内灰尘积累越多 将影响换热效率 相关标准 YD T1968 2009通信局站用智能热交换系统 46 空调节能减排技术及措施 热管空调 原理 在传热管内充注传热介质 该介质在传热管内为饱和状态 并且在蒸发器内为液态 在冷凝器内为气态 传热介质在冷凝器内放出热量并冷凝为液体 顺传热管向下流动 到达安装于室内的蒸发器 在蒸发器内吸收室内的热量 并变成气体 沿传热管自然上升 然后到达冷凝器 并再次被冷凝成液体 如此不断循环 使室内空气的热量传输到室外空气中 适用范围 热管空调设备适用于基站常年室内外温差大 建议在10 以上 空气质量对换热效果影响不大 节电效率比智能通风系统低 温差超过10 时 能效比可达到10以上 注意事项 该技术能保证基站内空气洁净度 但对室内外温差要求较高 设备体积较大 冷凝器底面必须高于蒸发器顶面 对安装位置要求较高 目前该技术实际应用案例相对较少 相关标准 已完成 通信基站用热管换热设备技术要求和试验方法 报批稿 47 空调节能减排技术及措施 机房专用空调机与舒适性空调相比 具有大风量 小焓差 有效的湿度控制 高空气过滤效率 配置高能效比压缩机 采用高靠性部件等特点 同时具有完善的控制 保护和告警功能 故障率低 寿命长 可维护性好 机房专用精密空调能效比和显热比高 机房专用空调的使用寿命空调是舒适性空调的近2倍 机房专用空调的运行成本只有舒适性空调的68 6 相关标准 YD T2061 2009 通信机房用恒温恒湿空调系统 基站用室内一体化节能型空调由空调和智能通风 或智能换热 系统两部分组成 原理是当外界温度下降到能够满足室内热负荷要求时 通过微处理控制器使压缩机停止工作 并自动开启电动排气闸 引入外部冷空气进行室内环境温度的控制 以达到设计要求 此时 蒸发器风扇工作 压缩机及冷凝器风扇处于停止工作状态 因此 大大节省了能源 一台空调可以节省20 40 的电费 相关标准 已完成 通信基站用节能型新风空调一体机技术要求和试验方法 报批稿 小型机房专用空调 基站用室内一体化节能型空调 48 空调节能减排技术及措施 空调室外机雾化喷淋 原理 通过对空调室外机进行雾化水喷淋 降低室外机的工作温度 雾化冷却装置将水化为喷雾到室外机冷凝器散热片上 雾化喷淋使蒸发速度加快 能够吸收的热量大大增加 在很短的时间在冷凝器背后局部降温2 5 提高了空调制冷的能效 从而降低压缩机负载 达到节能功效 若同时将空调的冷凝水加以处理回收利用 还可节约水资源 节电率8 21 减少空调外滴水 安装简单方便 不需要拆机 移机等复杂过程 注意事项 可能会产生水矿物质沉淀问题 相关标准 暂无 49 空调节能减排技术及措施 蓄电池恒温柜 机房升温 原理 为蓄电池组专门配置温控柜 使电池组处于一个相对封闭恒温的环境 使电信机房或基站内部其它对温度要求不高的电子设备减少对空调的需求 可以将控制温度提升到30 32 甚至35 从而大大降低机房或基站制冷设备的总能耗 取得明显的节能效果 注意事项 需注意电池温控柜的工艺 保温效果 防火性能 以及与空调的联动控制 现场拼装式温控柜尺寸常常受到机房已有电池安装位置等现场条件的限制 勘查 定制及安装的工作量较大 相关标准 通信用电池恒温柜 行业标准已发布 50 动环监控建设原则 51 国家和行业相关标准规范 通信电源集中监控系统工程设计规范 YD T5027 2005 通信电源集中监控系统工程验收规范 YD T5058 2005 相关工程建设规范 部分 相关产品技术规范 部分 通信局 站 电源 空调及环境集中监控管理系统 YD T1363 2005 第1部分 系统技术要求第2部分 互联协议第3部分 前端智能设备协议第4部分 测试方法 通信局 站 门禁集中监控管理系统 YD T1622 2007 通信局 站 图像集中监控系统技术要求 YD T1623 2007 52 动环系统网络结构 目前 各大运营商的通信中心机房和重点基站已基本实现动环监控全覆盖 普通基站和接入网点逐步实现了部分典型标杆站点的动环监控 图中 SC CSC 为省级监控中心 SS LSC 为地市级监控站 SU FSU 为县镇级监控端局 SM为末端监控模块 53 各运营商及监控厂家均遵循行业标准要求的三级监控网络结构 动环系统的基站典型设备 54 模拟量监控和开关量监控 注 可上传的开关量告警内容需根据电源 环控箱的具体功能确定 上传信号数量还需根据无线设备确定 1 动力设备 交流配电箱 开关电源 蓄电池组 单体监测可选 避雷箱 器等2 空调及环境设备 空调 温度 湿度 烟感 明火 水浸 红外侵入告警等3 机房安全 消防 门禁 视频等 模拟量监控 开关量监控 55 传输及协议处理方式 1 IP2 E1 双向环 星形 单向环 3 无线 3G 4G 短信等 4 抽时隙5 干结点 主要传输方式 1 现场协议解析 对现场智能设备的解析就地处理 该方式系统可靠性较高 响应速度快 但开放性不足 成本较高 2 中心协议解析 将现场智能设备的数据透明上传至中心解析 该方式开放性较好 成本较低 但中心处理压力大 监控中心故障时影响范围较大 主要协议处理方式 56 防雷接地要求 57 国家和行业相关标准规范 通信局站防雷与接地工程设计规范 GB50689 2011 通信局 站 防雷与接地工程设计规范 YD5098 2005 建筑物防雷设计规范 GB50057 2010 相关工程建设规范 部分 相关产品技术规范 部分 通信局 站 在用防雷系统的技术要求和检测方法 YD T1429 2006 通信电源设备的防雷技术要求和测试方法 YD T944 2007 通信局站低压配电系统SPD技术要求 YD T1235 1 2002 通信局站低压配