电源设计要点_赵德权20130630

1 机房电源设计要点 赵德权 一 一 概述概述 通信电源设备和设施主要包括 交流市电引入线路 高低压局内变电站设备 柴 油发电机组 整流器 蓄电池组 直流变换器和交流逆变设备 以及各种交直流配电 设备等 通信配电就是把上述的电源设备 组合成一个完整的供电系统 合理地进行控制 分配 输送 满足通信设备的要求 本课题主要针对通信机房直流电源设计的重点及相关注意情况 包括综合机房 传输机房 业务机房等 二 二 设计依据及参考文档设计依据及参考文档 1 通信行业标准 YD T 1051 2000 通信局 站 电源系统总技术要求 2 通信行业标准 YD T 5040 2005 通信电源设备安装设计规范 3 通信行业标准 YD T 585 1999 通信用配电设备 4 通信行业标准 YD 5098 2005 通信局 站 防雷与接地工程设计规范 5 通信行业标准 YD T 5027 2005 通信电源集中监控系统工程设计规范 6 通信行业标准 YD 5184 2009 通信局 站 节能设计规范 7 通信行业标准 YD T 1821 2008 通信中心机房环境条件要求 8 通信行业标准 YD T 1184 2002 接入网电源设计要求 9 中国移动企业标准 QB W 008 2008 48V 通信用高频开关组合电源 10 中国移动企业标准 QB W 009 2008 48V 高频开关分立式电源系统 11 中国移动企业标准 QB W 013 2008 固定型阀控密封式铅酸蓄电池 12 中国移动企业标准 QB W 014 2008 基站舒适性空调 13 中国移动企业标准 QB W 017 2008 通信枢纽楼电源系统总体技术要求 14 中国移动企业标准 QB W 011 2007 中国移动通信基站防雷与接地技术规范 15 中国移动网管技术规范 动力环境集中监控系统规范 16 中国移动通信集团公司 2010 年 3 月 通信机房配套标准化建设指导意见 17 中国移动通信集团公司文件 通信电源 空调与监控维护管理规定 2008 版 2 18 中国移动通信集团公司网通 2005 363 号 蓄电池组后备时间配置指导意见 三 三 设计现场勘察设计现场勘察 1 勘察前准备 勘察前准备 1 现场勘查前应确认工程设计的分工界面 与市电引入 传输 数据 接入网 及无线等各专业的分工 并与传输 数据 接入网以及无线等专业确定机房远期可能 安装设备 统计机房的总负荷需求 勘察时应根据总负荷需求向建设方 或业主 提 出用电需求和空开需求 2 若为租用机房 应优先选择商业用房尽量避免选择民用住宅 选址时应注意 机房所在蓄电池的机房承重和上级电源容量的负荷需求 3 现场勘察时应收集综合开关电源架的尺寸 重量 容量 输出熔断器 空开 的大小和数量以及阀控式蓄电池组的尺寸 重量 安装方式等资料 2 勘察应注意的问题 勘察应注意的问题 对于已使用机房的电源改造或扩容应注意以下问题 1 新建电源设备后前端变压器 交流配电柜 箱 及电缆是否满足扩容需要 2 市电引入电缆线径是否过小 3 电缆前后级所接空开或熔断器规格是否不一致 四 四 集中供电和分散供电集中供电和分散供电 通信电源系统按照电源设备与其供电负载所处的相对物理位置分类 分为集中供 电和分散供电两种方式 1 集中供电 集中供电 传统的供电方式采用集中供电 即供电设备集中和供电负荷集中 采用集中供电 方式电源系统组成方框图如图 2 1 所示 3 图 2 1 集中供电方式系统方框图 1 集中供电的优点是 由于整流器 控制屏 变换器 逆变器都集中放置在电 力室 各类电压的电池组都集中放置在电池室 因而供电容量大 且无需考虑兼容问 题 供电设备的干扰也不会影响通信设备 2 集中供电的缺点 供电设备集中 体积大 重量重 故电力室和电池室必须建在电信大楼的底层 土建工程大 同时由于负载集中 若出现局部故障 则影响到全局 电力室至机房的馈电线截面积很大 且随着不断扩容而增大 造成安装的困难 也消耗铜材太多 且线路压降大 需在基础电源引出端至负载端装设中间滤波器 否则电磁干扰射频干扰将通过 汇流线进入通信设备 影响通信质量 扩容困难 2 分散供电 分散供电 分散供电系统是指供电设备独立于其他供电设备的负载 即负荷分散或电池与负 载都分散 1 分散供电的类型 在通信机房内设一个集中的电源系统 包括整流设备和蓄电池 向全部通信设 备供电 在通信机房内设多个电源系统 包括整流设备和蓄电池 分别向通信设备供 电 4 通信设备每个机架内设独立的子电源系统 仅供本机架通信设备使用 2 分散供电的优点 分散供电方式电源系统组成方框图如图 2 2 所示 图 2 2 分散供电方式电源通信系统方框图 同一通信局 站 原则上应设置一个总的交流供电系统 并由此分别向各直流供 电系统提供低压交流 交流供电系统的组成和要求同上所述 各直流供电系统可分层设置 或分机房设 置 也可按通信设备系统设置 设置地点可为单独的电力电池室 也可与通信设备同 一机房 使用分散供电 主要优点体现在以下几个方面 1 占地面积小 节省材料 2 节能 降耗 如在分散供电系统中 整流设备采用的高频功率整流模块 控 制单元采用微机技术 便可大量节省能耗 又如集中供电时 从电力机房到通信机房馈电线压降为 1 2V 故电能损耗大 而分散供电 电源设备与通信设备同装一室 故馈电线压降极小 3 运行维护费用低 由于电源设备不需要一开始按终期容容量配置 机动灵活 5 有利于扩容 加之巡视工作量少 所以运行维护费用少 4 供电可靠性高 由于采用多个电源系统 因而故障率小 即全局通信瘫痪的 概率相对减小 近年来 大型枢纽和高层局 站 内通信设备的容量迅速增加 所需的供电电流 大幅度提高 有时需要几千安培 集中供电系统很难满足通信设备的要求 同时 采 用集中供电系统时 万一电源出现故障 将造成大范围通信中断 从而造成巨大的经 济损失和极大的社会影响 采用分散供电系统后 可以大大缩短蓄电池与通信设备之间的距离 大幅度减小 直流供电系统的损耗 同时 从电力室到各通信机房可采用交流市电供电 线路损耗 很小 可以大大提高送电效益 总之 将大型通信枢纽或高层通信局 站 设备分为几部分 每一部分由容量适 当的电源设备供电 不仅能充分发挥电源设备的性能 还能大大减小电源设备故障的 影响 同时 能大量节约能源 因此 目前许多国家的通信大楼都采用分散供电方式 五 五 设备配置设备配置 1 交流配电屏交流配电屏 低压配电设备是将由降压电力变压器输出的低电压电源或直接由市电引入的低电 压电源进行配电 作市电的通断 切换控制和监测 并保护接到输出侧的各种交流负 载 低压配电设备由低压开关 空气断路开关 熔断器 接触器 避雷器和监测用各 种交流电表等组成 通信用交流配电屏容量计算方法见其它课件 交流屏电源端子常用 单位 A 50 100 200 400 630 800 1000 1600 2 开关电源设备 开关电源设备 开关电源包含交流配电单元 整流模块 监控模块 直流配电单元 整流模块将 交流电变换为满足通信设备要求的直流电 再由直流配电单元将电流分配给相关的负 载 同时对蓄电池组充电 在交流电源正常工作时 通信设备可得到由整流模块提供 的直流电源 当交流电源或整流模块工作异常时 由浮充状态下的蓄电池组向直流负 载供电 这使系统在整流模块无直流电源输出时 还可以在一定时间内维持正常的供 电 开关电源常用的输入端子分别 50 100 200 400 800 1600 2000 2500 A 6 等 开关电源常用的输出端子分别为 6A 10A 16A 20A 25A 32A 40A 50A 63A 100A 等 开关电源整流模块 一般基站为 25A 50A 的整流模块 局用机为 100A 的整流模 块 开关电源输出端子分为一次下电和二次下电 是保护级别的不同 在通信网络中 传输网络是优先保证的网络 所以传输网络都接的二次下电 其他的业务支撑系统接 一次下电 区别是当停电时 蓄电池开始供电 但是蓄电池的电压会随着供电时间而 下降 当蓄电池电压低于 48V 时 开关电源会把一次下电系统断开 也就是说剩下的 电力将优先供给传输系统等重要网络 3 蓄电池设备 蓄电池设备 在电信电源中电池作为备用能源使用 蓄电池正常情况下是与整流器并联工作的 所以它有两个作用 在交流电停电时 自动向直流负载供电 保证供电连续不间断 当交流电正常供电时 它可以等效为一个充分大的电容器 滤掉整流器输出的各种谐 波 即杂音 保持直流电的纯度 蓄电池的容量越大 直流电的纯度越高 蓄电池组的容量应按近期负荷配置 依据蓄电池组的寿命适当考虑远期发展 蓄电池组的配置 直流系统一般设置 2 组 蓄电池组应为两组并联 不同厂家 不同容量 不同型号的蓄电池组严禁并联使用 4 柴油发电机组 柴油发电机组 柴油发电机组设备作为备用交流电源 主要特点在于依靠自身的动力系统带动发 电机工作 并且在自带控制系统的监控下安全高效地运行 驱动三相交流发电机提供 电能 柴油发电机组额定功率 KW 12 24 50 75 120 250 315 400 500 800 5 新增电源设备时对设计的要求 新增电源设备时对设计的要求 1 根据本期设备所需负荷情况 算出本期直接需求 并做出相应的预留 2 确定总断路器规格 确定分断路器规格 数量 3 确定本期新增电源设备的平面布置 4 确定本期新增电源设备的取电位置及缆线路由 7 5 确定新增电源设备的外观等其他参数 6 给出图纸及订货需求 六 六 电力电缆选择及计算电力电缆选择及计算 1 电力电缆选择 电力电缆选择 通信局 站 机房全部采用铜芯阻燃绝缘护套软电缆 电缆在最高工作温度时每 相允许的长期载流量表如下 软电缆在室内空气中的载流量软电缆在室内空气中的载流量 ZA RVVZA RVV22 标称截 面 mm21 芯2 芯3 芯4 芯5 芯2 芯3 芯4 芯5 芯 1 53025211813 2 54033282618 45043363324 66259514643 10837763575276676156 1611398888275104948779 25151133121113108142129120108 35188162145134122173155143129 50244207188170155221200181163 70304248234210191264249224202 95336275264238217293281254229 120417361323294268305344313282 150467427370349314465394372335 185545487412385347518439410369 240628522489457411 527492443 2 电力电缆线截面积计算 电力电缆线截面积计算 电流矩法直流电源缆线横截面积计算公式如下 S 2L I 57 V 其中 S 为缆线截面 I 为电流量 L 为距离 V 为允许电压降 57 为铜导率 计算出导线的横截面积向上套用相应的国标值 直流压降分配值如下 1 直流配电屏内部压降 0 5V 2 高频开关电源至阀控式蓄电池组 0 6V 8 3 高频开关电源至传输设备 1 1V 4 剩余 1 0V 5 合计 3 2V 常用电力线的标称截面积有 4 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 200 240 250mm2 七 七 机房保护地线要求机房保护地线要求 局站电源系统应采用联合接地 工作地 保护地 接地电阻值 接地 电阻 值 适用范围 1综合楼 国际电信局 汇接局 万门以上程控交换局 2000 路以上长话局 32000 门以上 1 万门以下的程控交换局 2000 路以下长话局 5 2000 门以下程控交换局 光缆端