通信樞紐樓低壓配電系統的設計初探

李 斌，吳 靜，黃小光，呂吉賀

（①華信郵電咨詢設計研究院有限公司，浙江 杭州 310014；②中國移動集團內蒙古有限公司，內蒙古 呼和浩特 010090）

0 引言

在當前全業務競爭形勢下，隨著移動通信技術和移動通信市場迅速發展，數據業務也在快速發展，大量的軟交換設備和數據設備在現網中應用，軟交換已逐漸取代原先的程控交換設備。新業務的大量引入，導致通信設備的集成度越來越高，單機架耗電量大幅上升，通信集中化給局房動力網絡能源系統安全供電保障能力等帶來嚴重挑戰[1-2]。某運營商局房動力網絡能源供電能力不足，急需對原有樞紐樓低壓配電系統進行擴容改造。

1 低壓配電系統設計方案的確定

低壓配電系統負責對整個通信樞紐樓供電，因此低壓配電系統設計的好壞，對整個通信樞紐樓設備的運行，具有重要影響，在方案設計之初，就需要對通信樞紐樓的近期及遠期負荷有準確的評估。

1.1 負荷估算

通信負荷包括保障負荷和非保障負荷。保障負荷包括直流系統、交流不間斷系統、機房專用空調、電梯、應急照明、重要的數據終端等。非保障負荷包括普通辦公照明、空調等除保障負荷之外的用電負荷。以下對近期和遠期負荷分別進行估算。

（1）近期負荷估算

該通信大樓的近期負荷估算如表1所示。

表1 目前負荷估算表

從表1可知，近期保障設備負荷為269.4 kW，蓄電池充電功耗為147.1 kW，因此近期保障負荷為269.4+147.1=417(kW),近期大樓設備總負荷為671.6 kVA，因此設備負荷及蓄電池對變壓器的需求為671.6+163.5=835（kVA）。

（2）遠期負荷估算

考慮到今后網絡建設中，移動核心網將主要采用軟交換和 3G設備，一方面網絡設備將主要集中在省公司樞紐樓，另一方面由于設備集成度與傳統交換設備相比大大提高，因此預計該市公司交換機房所需面積有較大下降，為通信設備機房總面積的50%左右；隨著數據新業務的發展，接入設備的增加，傳輸、數據、支撐機房所需面積相應增加，分別占通信機房總面積的10%、30%、10%左右。市公司機房內電力、電池、UPS機房面積需求應不小于通信設備機房面積的30%。各專業機房分配比例如表2所示。

表2 各專業機房比例分配表

擬各機房的單位面積功耗估算有:①傳輸專用機房按180 W/m2估算；②交換專用機房按400 W/ m2估算；③數據專用機房按600 W/ m2估算；④備用機房按600 W/ m2估算；⑤通信機房專用配套空調功耗＝（機房設備功耗×0.8＋建筑面積×0.2）/2.2估算；⑥電力機房專用配套空調功耗＝（機房設備功耗×0.1＋建筑面積×0.2）/2.9估算；⑦各個機房的面積遠期使用率為80%的裝機列取；⑧電力電池室占機房面積約30%列取。

遠期該移動大樓現有6～8層辦公用房改造為通信機房后，加上現有機房剩余裝機面積，共可新增通信機房面積可裝機面積為1700 m2，電力電池室占用30%約510 m2，通信機房約1190 m2。通信負荷估算如表3所示。

表3 通信負荷估算表設備類型

從表3可知，1190 m2的面積新增設備耗電量合計約746 kW（包括空調耗電量），再加上蓄電組的充電功率為130 kW（通信設備耗電量的30%），合計為876 kW/1096 kVA。

結合前面現有負荷分析可知，該移動大樓遠期對油機需求為417＋876＝917（kW），對變壓器需求為835＋1096＝1931（kVA）。

低壓配電系統油機保障方案采用兩臺 500 kW油機組并機使用，同時新增2臺2000 kVA變壓器分別給新建辦公樓和生產用樓供電。低壓系統設計方案如圖1所示。

圖1 低配系統設計方案

2 配電設備的選型

低壓配電方案一階段設計需嚴格按照國家相關規范[4-8]，低壓配電設計包括低壓配電柜、低壓斷路器、浪涌保護器、無功補償等低壓配電設備的設計及選型。

（1）低壓配電柜

以某品牌的低壓配電柜為例，該品牌低壓柜有兩種柜型。一種為固定分隔柜，另一種為抽屜柜。如圖2所示。

圖2 低壓配電柜

固定分隔柜特點:固定分隔式結構比較簡單直觀，相應的組裝的零部件少，這樣在材料、生產組裝等方面結構成本低、經濟性好和生產效率高，主要用于配電回路，也可以用于一些功率較大的電動控制回路；抽屜柜特點:便于維修，主要用于電動機控制回路，也可用作配電。

固定分隔柜無法把整個一、二次回路都從柜體分離出來。而抽屜柜可以把斷路器，接觸器，熱繼等一起從柜體分離，抽屜柜更換斷路器時會影響柜體的防護等級。對于通信行業應用主要是配電回路為主，使用上兩者差別不大。對于石化等行業，電動機回路比較多，抽屜柜使用維護更為方便一些。

（2）斷路器

斷路器是低壓饋電柜中的主要元器件，斷路器的容量大小及質量好壞對用電的經濟及安全性都很重要。一般情況下 800A以下的斷路器可選擇塑殼斷路器，800A以上的斷路器可選擇框架斷路器，后者的分斷能力較前者高；為防止斷開電源的中性線電流對低壓配電系統的干擾，主進線和聯絡開關須使用四級斷路器，其他低壓柜內斷路器可采用三級斷路器。

（4）浪涌保護器

入戶電力變壓器低壓側安裝的電源防雷器作為第一級保護時，應為三相電壓開關型電源防雷器，其雷電通流量不應低于60 kA，浪涌保護器每極都必須設置保護[3]，浪涌保護器前端須接斷路器或熔斷器。斷路器的選取如表3所示。

（5）無功補償裝置

為提高供電質量，降低損耗，需要在變壓器出線低壓側安裝無功補償柜。無功補償柜一般選擇變壓器容量的30%～50%，電感類負載多的情況下，可取大些。補償柜中斷路器額定電流計算:

其中Ue:電容器額定電壓kV；Qe:電容器額定容量kvar

斷路器額定電流選擇要比實際運行電流大,可取1.5～2.5倍。為消除由高次諧波電壓、電流所引起的電容器故障，在電容器回路中通常采用串聯電抗器的方法改變系統參數。抑制7次及以上的高次諧波可采用2%～4.2% 電抗率，抑制5次及以上的諧波可采用 4.4%～6%電抗率，抑制3次及以上的諧波可采用12%電抗率（電抗率=電抗值/電容值）。

表3 浪涌保護器保護斷路器選型表

3 結語

通過對某運營商通信樞紐樓的評估，制定出詳細、科學的低壓配電改造方案，并對低壓配電設備合理選型，改造方案達到了較好的預期效果。

[1]李峰.數據中心供配電系統設計[J].通信技術,2010,43(06):227-234.

[2]吳坤君,雷宏江,李強,等.通信電源設備的可靠性分析[J].通信技術,2008,3(41):126-128.

[3]YD/T 5040-2005.通信電源設備安裝工程設計規范[S].

[4]GB5W52一95.供配電系統設計規范[S].中國:中華人民共和國機械工業部,1996.

[5]YD/T 5098-2005.通信局(站)防雷與接地工程設計規范[S].

[6]JGJ16-2008.民用建筑電氣設計規范[S].

[7]GB50052-1995.供配電系統設計規范[S].

[8]GB50343-2004.建筑物電子信息系統防雷技術規范[S].

[9]信文.信息產業部發布七項通信行業標準[J].信息安全與通信保密,2003(03):8.

[10]馮海,孫哲,陳文,等.可持續運營通信機樓建設的思考[J].通信技術,2010,43(06):77-79,82.