淺談秦沈線沈陽分輸站通信直流電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

穆乃剛

（中油遼河工程有限公司（原遼河油田設(shè)計(jì)院），遼寧 盤錦 124010）

一、前言

近年來隨著國內(nèi)石油行業(yè)長輸管道的建設(shè)，也促進(jìn)了管道通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，秦皇島-沈陽天然氣管道工程通信系統(tǒng)是中石油管道通信系統(tǒng)連接?xùn)|北通信網(wǎng)的區(qū)域干線，承擔(dān)著企業(yè)生產(chǎn)和管理重要信息的傳輸，而通信直流電源則是通信設(shè)備正常運(yùn)行的保證，一旦通信直流電源發(fā)生故障，將引起通信設(shè)備供電中斷，造成重要信息無法正常傳輸，因此做好通信直流電源的設(shè)計(jì)具有重要意義。

二、通信直流電源的組成及運(yùn)行

1、通信直流電源的組成。通信直流電源是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，目前其普遍采用－48V的高頻開關(guān)整流電源，一個(gè)完整的通信直流電源由5個(gè)部分組成：交流配電單元、整流模塊、直流配電單元、蓄電池組、監(jiān)控系統(tǒng)。

2、系統(tǒng)運(yùn)行

通信直流電源采用全浮充方式進(jìn)行供電，在交流電源正常供電時(shí)，蓄電池和整流模塊并聯(lián)浮充對通信設(shè)備供電，當(dāng)交流電源故障和停電時(shí)，由電池放電保證通信設(shè)備供電，當(dāng)交流電源恢復(fù)后，整流模塊除向通信設(shè)備供電，同時(shí)兼對電池進(jìn)行放電后的補(bǔ)充充電。

三、通信直流電源的設(shè)計(jì)

下面以秦沈線沈陽分輸站為例，從蓄電池容量、整流模塊的配置、導(dǎo)線的選擇三個(gè)方面詳細(xì)介紹通信直流電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1、蓄電池容量的選擇

沈陽分輸站設(shè)高頻開關(guān)直流電源，為SDH設(shè)備、BITS設(shè)備和OLA設(shè)備提供-48V DC電源，由本系統(tǒng)供電的負(fù)荷如下表所示：

?

蓄電池容量計(jì)算公式為：Q=KIT/{η[1+α(t-25)]}，式中

Q-蓄電池容量(Ah)；

K-安全系數(shù)，取1.25；

I-負(fù)荷電流 (A)，對直流系統(tǒng)來說，I=P/U，P為直流負(fù)荷功率 (W)，U為負(fù)荷的額定電壓(V)，本工程為48V；

T-放電小時(shí)數(shù)(h)；

η-放電容量系數(shù)，參見《通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計(jì)規(guī)范》；

t-所在地有采暖設(shè)備時(shí)，按15℃考慮，無采暖設(shè)備時(shí)，按5℃考慮；

α-電池溫度系數(shù)（1/℃），

當(dāng)T≥10時(shí)，取α =0.006；

當(dāng)10>T≥1 時(shí),取 α =0.008；

當(dāng)T<1時(shí),取α =0.01；

經(jīng)調(diào)查，本站場所在地區(qū)外電屬于二類市電，即供電線路允許有計(jì)劃檢修停電，平均每次停電時(shí)間不大于6h，直流系統(tǒng)的蓄電池一般設(shè)置兩組并聯(lián)，則本工程每組蓄電池放電小時(shí)數(shù)T取3h，電池容量計(jì)算表如下：

電池容量計(jì)算表

所以蓄電池容量選用200Ah，共2組。

2、整流模塊的配置

1)整流模塊總?cè)萘康拇_定

整流模塊總?cè)萘康拇_定應(yīng)結(jié)合如下三種運(yùn)行工況，取其大者：

①滿足浮充電要求

Ir-主用整流模塊的額定電流(A)，下同；

Ijc-直流系統(tǒng)的經(jīng)常負(fù)荷電流(A)，為直流系統(tǒng)的經(jīng)常負(fù)荷(W)/53.5(V)，53.5為浮充電時(shí)系統(tǒng)的默認(rèn)電壓；

I10-蓄電池的10h放電率電流(A)，為10h率蓄電池的容量/10，下同；

本工程計(jì)算為：

②滿足初充電要求

本工程計(jì)算為：

③滿足均衡充電要求

Ijc-直流系統(tǒng)的經(jīng)常負(fù)荷電流(A)，為直流系統(tǒng)的經(jīng)常負(fù)荷(W)/56.5(V)，56.5為均衡充電時(shí)系統(tǒng)的默認(rèn)電壓；本工程計(jì)算為：

根據(jù)計(jì)算,為滿足通信電源系統(tǒng)各種工況的需要，整流模塊總?cè)萘繎?yīng)按均衡充電要求確定，即為67.5A。

2）整流模塊數(shù)量的確定

整流模塊數(shù)量的計(jì)算公式為:n=n1+n2，式中

n-模塊的總數(shù)，宜≥3；

n1-主用模塊的數(shù)量；

n2-備用模塊的數(shù)量。

主用模塊數(shù)量n1=(I10+Ijc)/Ime，

Ime-單個(gè)模塊的額定電流，當(dāng)模塊計(jì)算數(shù)量不為整數(shù)時(shí)，n1向上取整；

備用模塊數(shù)量應(yīng)按n+1冗余方式確定，其中當(dāng)n1≤10時(shí)，n2=1；當(dāng)n1>10時(shí),每10只備用1只。

本工程計(jì)算為：

單個(gè)模塊的額定電流Ime為20A，n1=67.5/20=3.375，向上取整為 4，n2 為 1，所以 n=n1+n2=4+1=5(塊)。

3、導(dǎo)線截面的選擇

導(dǎo)線截面應(yīng)同時(shí)滿足回路允許電壓降和導(dǎo)線長期允許載流量兩個(gè)條件，其計(jì)算公式如下：

①按回路允許電壓降：Scac=(ρ·2LIca)/△Up，式中

Scac-導(dǎo)線計(jì)算截面(mm2)；

ρ-電阻系數(shù)，銅導(dǎo)體為 0.0184(Ω·mm2/m)；

L-整流電源至用電設(shè)備的導(dǎo)線長度(m)；

Ica-負(fù)荷回路計(jì)算電流(A)，下同；

△Up-回路允許電壓降，48V電源為3.2V；

②按導(dǎo)線長期允許載流量：Ipc≥Ica，式中

Ipc-導(dǎo)線允許載流量(A)。

下面以SDH設(shè)備為例，計(jì)算整流電源至SDH設(shè)備的導(dǎo)線截面：

整流電源至SDH設(shè)備的導(dǎo)線長度為L=20m，Ica=1100/48=23A，則

1)按回路允許電壓降

Scac=(ρ·2LIca)/△Up=(0.0184×2×10×23)/3.2=2.7mm2

即按電壓降條件，選擇導(dǎo)線的最小截面為2.7mm2。

2)按導(dǎo)線長期允許載流量

Ipc≥Ica=23A，按環(huán)境溫度40℃，銅芯2.5 mm2導(dǎo)線載流量為21A，4 mm2導(dǎo)線載流量為28A。

綜合以上兩個(gè)條件，銅芯4 mm2導(dǎo)線即可滿足要求。

結(jié)束語

秦沈線沈陽分輸站通信系統(tǒng)自投產(chǎn)以來運(yùn)行穩(wěn)定，其通信直流電源功不可沒，本文以此站為例，詳細(xì)闡述了通信直流電源的設(shè)計(jì)方法，以上各項(xiàng)的正確設(shè)計(jì)對保障通信設(shè)備的正常、可靠的供電具有重要的意義。

[1]YD/T5040-2005.通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]DL/T5044-2004.電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].