通信核心機(jī)房關(guān)鍵交流用電設(shè)備應(yīng)急供電解決方案

江 殊

【摘要】文章針對(duì)核心通信機(jī)房交流供電現(xiàn)狀,提出了關(guān)鍵交流用電設(shè)備應(yīng)急供電對(duì)策,重點(diǎn)就固定油機(jī)直供方式進(jìn)行了探討,以期對(duì)通信核心機(jī)房的供電建設(shè)和維護(hù)工作有所裨益。

【關(guān)鍵詞】油機(jī)直供核心機(jī)房關(guān)鍵交流用電設(shè)備 應(yīng)急供電

核心機(jī)房交流負(fù)荷均屬于保證交流負(fù)荷,即在市電停電后油機(jī)供電時(shí),必須保證供電的用電負(fù)荷。在實(shí)際應(yīng)用中,核心機(jī)房保證交流負(fù)荷按照重要性可以分為關(guān)鍵交流負(fù)荷和一般交流負(fù)荷,而關(guān)鍵交流負(fù)荷主要包括設(shè)備保證負(fù)荷(直流電源系統(tǒng)、UPS電源系統(tǒng)等)、建筑保證負(fù)荷(機(jī)房專用空調(diào)系統(tǒng)、照明等)等核心電源和空調(diào)設(shè)備的用電負(fù)荷,其他交流負(fù)荷則為一般交流負(fù)荷。

1 核心機(jī)房關(guān)鍵交流用電設(shè)備供電存在的

安全隱患

以某地核心機(jī)房160KVA 1+1 UPS電源系統(tǒng)宕機(jī)造成部分通信業(yè)務(wù)中斷為例。該UPS電源系統(tǒng)交流輸入柜從低壓室低壓輸出饋電柜空開接入一路保證交流電源,由于數(shù)據(jù)網(wǎng)等設(shè)備擴(kuò)容,導(dǎo)致UPS電源總負(fù)荷常載下超過80%額定容量。故障處理時(shí),卸載部分負(fù)荷仍然無法合閘,將原有連接電纜改接到旁邊的同型號(hào)輸出空開,仍然無法投合送電。經(jīng)檢查低壓空開的整定值僅僅設(shè)置為30%額定容量,而負(fù)荷容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于該整定值,低壓配電空開跳閘無法投合,造成UPS電源系統(tǒng)交流供電中斷。由于負(fù)荷較重,后備電池在10多分鐘后也停止供電,系統(tǒng)完全癱瘓。

該樞紐樓低壓配電系統(tǒng)到主機(jī)房樓層的交流供電路由只有唯一的一路,沒有備份的或旁路的交流路由。當(dāng)唯一交流供電路由(包括開關(guān)元件和供電線路)發(fā)生故障時(shí),樓層電源系統(tǒng)無法得電,必然造成電源系統(tǒng)癱瘓。此時(shí),如果UPS電源系統(tǒng)具備油機(jī)直供接入路由,則可立即恢復(fù)供電,大大縮短交流中斷或故障恢復(fù)時(shí)間。

從目前在網(wǎng)運(yùn)行的通信供電系統(tǒng)調(diào)查得知,核心機(jī)房關(guān)鍵交流負(fù)荷通常的供配電方式一般采用在配電室設(shè)置配電柜(箱)或主機(jī)房樓層設(shè)置交流二次分配柜(箱)來實(shí)現(xiàn)。這種供電方式的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,容量和端口具備一定冗余性,在一定程度上可以保證系統(tǒng)的安全性和可維護(hù)性。但其顯著缺點(diǎn)在于供電系統(tǒng)的設(shè)備側(cè)缺少供電路由的冗余性,供電網(wǎng)絡(luò)存在單節(jié)點(diǎn)瓶頸和運(yùn)行隱患,主要表現(xiàn)在:

(1)高低壓配電系統(tǒng)需要停電檢修時(shí),如主進(jìn)線開關(guān)、市電/油機(jī)ATS、低壓輸出饋電柜故障或進(jìn)行維護(hù)作業(yè)檢修等,將導(dǎo)致后級(jí)交流負(fù)載全部停電。對(duì)直流電源系統(tǒng)而言,其后備蓄電池組一般可延續(xù)數(shù)小時(shí)供電時(shí)間;但對(duì)于UPS電源系統(tǒng)而言,特別是大型樞紐使用的大容量UPS電源,其后備電池在額定功率條件下延續(xù)供電時(shí)間一般只有0.5～1小時(shí),根本無法滿足配電系統(tǒng)維護(hù)或故障檢修的時(shí)間需要。

(2)核心機(jī)房交流割接(如UPS電源和機(jī)房空調(diào)更換配電柜,配電柜擴(kuò)容開關(guān)、更改低壓母線、低壓交流負(fù)荷調(diào)整等)時(shí),如果沒有油機(jī)直供回路,就需被迫采用帶電割接,既增加了割接難度,割接安全也無法充分保障。

通信供電網(wǎng)絡(luò)的具體實(shí)際對(duì)我們的規(guī)劃設(shè)計(jì)提出了新的要求。為此,如何建立核心機(jī)房關(guān)鍵交流用電設(shè)備的應(yīng)急供電路由,提供更加符合維護(hù)實(shí)際需求的供電系統(tǒng),以確保關(guān)鍵交流用電設(shè)備最短的停電時(shí)間,就成了一個(gè)迫切需要解決的問題。

2 核心機(jī)房關(guān)鍵交流用電設(shè)備優(yōu)化供電方式

2.1 基本思路

核心機(jī)房關(guān)鍵交流負(fù)荷通常的供配電系統(tǒng)必須進(jìn)行供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化,建立應(yīng)急供電機(jī)制。同時(shí),作為解決核心機(jī)房供電系統(tǒng)單節(jié)點(diǎn)瓶頸的有益補(bǔ)充,有必要建立一個(gè)端到端的獨(dú)立的應(yīng)急供電路由,即主供路由之外的交流旁路供電路由。其主要包括:為后級(jí)交流接入設(shè)備特別是關(guān)鍵交流用電設(shè)備提供路由和端口的冗余或備份,克服供電網(wǎng)絡(luò)單節(jié)點(diǎn)瓶頸隱患;充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)資源,以最小的投入實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)配置(包括常用和應(yīng)急供電網(wǎng)絡(luò))的冗余。

2.2 應(yīng)急供電網(wǎng)絡(luò)電源的容量核定

核心機(jī)房應(yīng)急供電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)包括機(jī)房固定油機(jī)和外接油機(jī)車電源供給。已經(jīng)在網(wǎng)運(yùn)行的供電系統(tǒng)應(yīng)予改造,以滿足兩種油機(jī)后備電源的接入。固定油機(jī)配置容量按照相關(guān)規(guī)范和集團(tuán)公司企標(biāo)配置,油機(jī)車配置容量按照需要實(shí)際接入的關(guān)鍵交流用電設(shè)備負(fù)荷量及一定冗余量計(jì)算。

應(yīng)急供電網(wǎng)絡(luò)交流后備電源來自于上述兩種電源,它僅僅考慮配電系統(tǒng)停電或故障檢修等非常狀況時(shí)的應(yīng)急供電問題,在實(shí)際應(yīng)用中,主要考慮機(jī)房直流電源系統(tǒng)、UPS電源系統(tǒng)和部分機(jī)房空調(diào)的應(yīng)急接入。

2.3 應(yīng)急供電網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用原則

應(yīng)急供電網(wǎng)絡(luò)的配置在配電系統(tǒng)中應(yīng)具有相對(duì)獨(dú)立性。即采用應(yīng)急供電網(wǎng)絡(luò)供電時(shí),應(yīng)確保正常供電時(shí)的配電系統(tǒng)設(shè)備(如進(jìn)線、轉(zhuǎn)換、補(bǔ)償、輸出等設(shè)備)不帶電,便于維護(hù)和檢修。

要做到應(yīng)急供電網(wǎng)絡(luò)配置的獨(dú)立性,就需要提出油機(jī)直供的概念。

2.4 油機(jī)直供的概念

顧名思義,油機(jī)直供是指機(jī)房關(guān)鍵交流用電設(shè)備的后備交流電源直接來自于機(jī)房固定的或外接的油機(jī)電源,油機(jī)電源經(jīng)由簡單配電(油機(jī)直供柜)直接送達(dá)機(jī)房樓層配電設(shè)備側(cè),并采用手動(dòng)切換、人工職守等原始簡單的操作運(yùn)行維護(hù)模式,實(shí)現(xiàn)機(jī)房關(guān)鍵設(shè)備的應(yīng)急供電。顯然,這種供電模式是臨時(shí)的、相對(duì)短暫的。

2.5 油機(jī)直供的應(yīng)用原則

油機(jī)直供電源,是在整個(gè)配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障或需要全面停電檢修的緊急情況下才使用,是一種非正常狀態(tài)下的應(yīng)急預(yù)案,必須正確使用,嚴(yán)防兩種不同的電源進(jìn)入同一大樓,造成電源短路或倒灌事故;其次,油機(jī)直供電源的使用,必須是人工職守的,總路控制最好采用手動(dòng)切換方式;再次,不是所有機(jī)房設(shè)備電源都需要油機(jī)直供保證,油機(jī)直供電源只針對(duì)部分關(guān)鍵負(fù)載,特別是后備供電時(shí)間短暫(如UPS電源、開關(guān)電源等系統(tǒng))的交流用電設(shè)備。如果要接入部分空調(diào),應(yīng)該考慮設(shè)置啟動(dòng)時(shí)延。另外,配電系統(tǒng)越復(fù)雜,節(jié)點(diǎn)越多,故障概率越高,不要人為地把配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接復(fù)雜化。

同樣,需要外接應(yīng)急油機(jī)車的情況是在出現(xiàn)比上述任何應(yīng)急供電更加緊急的情況時(shí)。油機(jī)車目前限于功率和機(jī)動(dòng)性,功率不會(huì)做得太大(比相應(yīng)固定油機(jī)小很多)。因此,雖然配電系統(tǒng)可提供外接油機(jī)車的緊急接口,但一定要事先制定應(yīng)急預(yù)案,確定現(xiàn)網(wǎng)重要負(fù)荷分級(jí)(比如一級(jí)交換、傳輸,二級(jí)網(wǎng)管數(shù)據(jù)計(jì)費(fèi)等設(shè)備用電,相關(guān)空調(diào)等級(jí)可略低一擋,等等)。屆時(shí)可以按照預(yù)先設(shè)定的分級(jí)限電預(yù)案逐級(jí)供電,而首先應(yīng)以確保語音等業(yè)務(wù)正常為最低目標(biāo)。

2.6 應(yīng)急供電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案

應(yīng)急供電網(wǎng)絡(luò)原理如圖1所示。

專用油機(jī)直供配電柜設(shè)置的相關(guān)要求:

(1)直供柜安裝位置:宜選擇油機(jī)室或靠近油機(jī)室的機(jī)房,如低壓室等。

(2)直供柜安裝方式:落地安裝。

(3)直供柜輸入:直接從油機(jī)輸出斷路器屏取電。根據(jù)油機(jī)容量設(shè)置一個(gè)與之匹配的斷路器或閘刀開關(guān),當(dāng)油機(jī)容量較大,輸出斷路器屏輸出母排接入電纜有限,無法直接接入油機(jī)直供柜時(shí),可以從油機(jī)斷路器柜后的轉(zhuǎn)接分配柜接入;當(dāng)有兩臺(tái)油機(jī)時(shí)應(yīng)設(shè)置油機(jī)手動(dòng)轉(zhuǎn)換柜。

(4)直供柜輸出:輸出分路應(yīng)根據(jù)機(jī)房關(guān)鍵交流用電設(shè)備的容量和數(shù)量,并考慮容量(根據(jù)規(guī)范確定)和端口的適度冗余(1～2個(gè)端口余量)。系統(tǒng)容量較小時(shí)可以將油機(jī)手動(dòng)轉(zhuǎn)換和輸出回路合并在一個(gè)機(jī)柜配置。

(5)直供柜接地:根據(jù)規(guī)范采用熱鍍鋅扁鋼就近接入機(jī)房聯(lián)合接地網(wǎng)。

2.7 技術(shù)可行性分析

對(duì)于新建交流供電系統(tǒng),在規(guī)劃及設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮配置油機(jī)直供路由。

對(duì)于原有供電系統(tǒng)沒有設(shè)置油機(jī)直供系統(tǒng)的,應(yīng)予改造。在油機(jī)室或靠近油機(jī)室的機(jī)房只要可以提供安裝新建油機(jī)直供柜的空間,以及電纜連接布放通道,就該按照?qǐng)D1所示建設(shè)方案實(shí)施簡單改造。

注意:對(duì)于機(jī)房關(guān)鍵交流設(shè)備側(cè)交流二次分配屏不具備雙電源接口的,應(yīng)予改造。該雙電源轉(zhuǎn)換設(shè)備一般選用手動(dòng)切換為好,確?；芈酚忻黠@斷開點(diǎn),也便于檢修維護(hù)。

2.8 投資及效益分析

以某通信樞紐2000KVA固定柴油發(fā)電機(jī)組建設(shè)油機(jī)直供系統(tǒng)為例,相關(guān)費(fèi)用見表1:

表1某2000KVA固定柴油發(fā)電機(jī)組建設(shè)油機(jī)直供系統(tǒng)的費(fèi)用

通信電源設(shè)備整治改造投入少、效果好、收益長,不過配套設(shè)備對(duì)于企業(yè)的效益是間接的,一般不會(huì)直接體現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。通信電源整治改造提高了網(wǎng)絡(luò)安全可靠性,而安全就是企業(yè)最大的效益;企業(yè)為用戶提供高品質(zhì)的通信網(wǎng)絡(luò)的同時(shí),也提高了服務(wù)質(zhì)量和企業(yè)形象。

3 結(jié)束語

油機(jī)直供應(yīng)急供電系統(tǒng)在某通信運(yùn)營商各種規(guī)模的機(jī)房實(shí)際應(yīng)用已達(dá)6年,包括在舉世震驚的“5?12”汶川大地震期間的應(yīng)急使用,其經(jīng)濟(jì)性好,技術(shù)成熟,運(yùn)行穩(wěn)定可靠,尤其在交流設(shè)備割接工程和低壓系統(tǒng)ATS故障檢修等維護(hù)工作中發(fā)揮了巨大作用,大大降低了交流帶電檢修及割接風(fēng)險(xiǎn),避免了通信事故的發(fā)生。