通信樞紐機(jī)房配電系統(tǒng)荷載分析及調(diào)整探討

王志凱

摘 要：隨著通信樞紐機(jī)房設(shè)備工程的實(shí)施，通信樞紐機(jī)房的配電系統(tǒng)也需不斷擴(kuò)容，配電系統(tǒng)新擴(kuò)后總會(huì)面臨多套系統(tǒng)荷載不均衡的問(wèn)題。本文詳細(xì)分析某電信樞紐樓多套配電系統(tǒng)荷載，通過(guò)荷載均衡化改造具體實(shí)踐，探討荷載均衡調(diào)整的方案與思路。

關(guān)鍵詞：樞紐機(jī)房 配電系統(tǒng) 荷載分析調(diào)整

中圖分類(lèi)號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）12（b）-0022-02

通信樞紐配電系統(tǒng)分為交流配電系統(tǒng)、直流配電系統(tǒng)兩類(lèi)，為滿(mǎn)足通信設(shè)備新建、擴(kuò)容的用電需要及配電系統(tǒng)高能效運(yùn)行條件，配電系統(tǒng)荷載常需要調(diào)整。本文以某電信樞紐配電系統(tǒng)均衡調(diào)整為例，具體研究UPS、開(kāi)關(guān)電源荷載均衡問(wèn)題，形成了UPS、開(kāi)關(guān)電源荷載均衡改造的可行方案。方案實(shí)施后，該電信樞紐機(jī)房達(dá)到了多套獨(dú)立配電系統(tǒng)荷載適度的目的。

1 通信樞紐配電系統(tǒng)荷載問(wèn)題

通信樞紐配電系統(tǒng)的規(guī)劃、建設(shè)與整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容、更新同步進(jìn)行，配電系統(tǒng)建設(shè)伴隨機(jī)房建設(shè)的整個(gè)生命周期，配電系統(tǒng)間荷載調(diào)整是電源工程建設(shè)的重要方面。

1.1 直流配電系統(tǒng)

通信用直流電源系統(tǒng)多采用-48V分立式開(kāi)關(guān)電源，樞紐機(jī)房開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)一般配置1～2臺(tái)整流機(jī)架，100A整流模塊10～20塊；配置直流輸出屏1～2架，單系統(tǒng)額定荷載電流1000～2500A；配置2組、4組蓄電池，單組電池容量1000～3000Ah。

效率是高頻開(kāi)關(guān)電源一項(xiàng)重要指標(biāo)，整流器效率是直流輸出功率與交流輸入有功功率之比的百分?jǐn)?shù)。根據(jù)整流模塊的效率曲線，整流模塊荷載在50%～90%區(qū)間內(nèi)效率高，可達(dá)95%以上；荷載在50%以下或90%以上時(shí)效率較低。該電信樞紐樓有6套開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，整流模塊每10塊備用1塊，電池充電荷載按10h充電率計(jì)算。該樞紐樓開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)使用情況如表1所示。

1.2 交流配電系統(tǒng)

通信用交流配電系統(tǒng)通常指UPS系統(tǒng)。UPS為通信設(shè)備提供優(yōu)質(zhì)、不間斷電源，在通信電源系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。UPS系統(tǒng)按照工作原理可分為后備式、雙變換在線式及在線互動(dòng)式三大類(lèi)。通信樞紐機(jī)房因?qū)╇娰|(zhì)量要求高，一般選用雙變換在線式UPS。

該電信樞紐現(xiàn)有1套2+1UPS系統(tǒng)（單機(jī)300kVA，可用容量480kVA）及2套320kVA模塊式UPS系統(tǒng)。2+1UPS系統(tǒng)已經(jīng)滿(mǎn)載（荷載功率480kW），系統(tǒng)安全性存在風(fēng)險(xiǎn)，所帶載服務(wù)器集群無(wú)法擴(kuò)容，且主機(jī)大修期臨近，因系統(tǒng)處于高荷載運(yùn)行，大修時(shí)暫停任一臺(tái)UPS主機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)的安全性無(wú)法保障；2套模塊式UPS系統(tǒng)荷載輕，效能低。

2 配電系統(tǒng)荷載分析

2.1 開(kāi)關(guān)電源荷載分析

通信設(shè)備的新增或擴(kuò)容容易忽視開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)荷載，甚而出現(xiàn)過(guò)載告警，才不得不叫停新的用電加載，為保護(hù)系統(tǒng)和通信安全，必須進(jìn)行荷載調(diào)整。

開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)荷載分為設(shè)備荷載和蓄電池組充電荷載，其中蓄電池組充電荷載宜按10h充電率計(jì)算，例如單組1000Ah/-48V蓄電池10h充電率荷載電流為100A。綜合計(jì)算開(kāi)關(guān)電源蓄電池組充電荷載、備用整流模塊及通信設(shè)備荷載，該電信樞紐1#開(kāi)關(guān)電源荷載率應(yīng)控制在70%以下，若考慮通信設(shè)備擴(kuò)容需求，其荷載率在60%以下為宜，即荷載電流1200A以下。同理，2#開(kāi)關(guān)電源荷載電流宜控制在1200A以下，3#開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)宜控制在1000A以下。

2.2 UPS系統(tǒng)荷載分析

該電信樞紐共3套UPS系統(tǒng)，其中2+1UPS系統(tǒng)1套輸出功率504kW，處于超荷載運(yùn)行；320kVA模塊式UPS系統(tǒng)2套（使用時(shí)互為主備），輸出功率90kW，荷載率較低。為保障2+1UPS系統(tǒng)停機(jī)大修安全及新增設(shè)備用電需求，需要對(duì)2+1UPS系統(tǒng)荷載割接至320kVA模塊式UPS系統(tǒng)。

UPS系統(tǒng)割接的首要原則是人員安全，其次是不斷電。UPS電源割接不斷電是保證通信業(yè)務(wù)不中斷的必要條件，而兩路交流電只有在同源（同頻率、同相位、同振幅）時(shí)才可以并接，從而實(shí)現(xiàn)通信設(shè)備的不間斷供電，為此需利用市電或啟用臨時(shí)UPS系統(tǒng)作為同源電源。經(jīng)調(diào)研，該電信樞紐3套UPS系統(tǒng)主機(jī)調(diào)至旁路供電時(shí)均由市電直接供電（市電有油機(jī)保障），因此可以對(duì)2+1UPS系統(tǒng)荷載進(jìn)行在線割接。

3 配電系統(tǒng)均衡調(diào)整方案

為保障網(wǎng)絡(luò)安全，根據(jù)《通信電源設(shè)備割接技術(shù)要求》，電源系統(tǒng)割接改造應(yīng)避開(kāi)重要通信任務(wù)保障期、業(yè)務(wù)高峰期以及其他專(zhuān)業(yè)建設(shè)期。

3.1 開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)荷載均衡調(diào)整

該電信樞紐開(kāi)關(guān)電源荷載調(diào)整應(yīng)在線割接。

（1）在1#、2#、3#開(kāi)關(guān)電源帶載設(shè)備集中的機(jī)房新增樓層配電柜，新增配電柜分別從4#、5#、6#開(kāi)關(guān)電源引電，并加電調(diào)測(cè)。

（2）對(duì)列頭柜進(jìn)行割接，布放電纜，依次將1#、2#、3#開(kāi)關(guān)電源帶載的部分直流列頭柜割接至新增的樓層直流配電柜。

（3）拆除直流列頭柜至原樓層直流配電柜的電纜。

3.2 UPS荷載均衡調(diào)整及主旁路分離改造

UPS減載時(shí)單電源設(shè)備需要斷電割接，會(huì)影響被割接業(yè)務(wù)的使用。斷電割接前，需要業(yè)務(wù)部門(mén)對(duì)斷電影響進(jìn)行評(píng)估，具體割接方案需要參考業(yè)務(wù)部門(mén)意見(jiàn)。

對(duì)于雙路、多路設(shè)備，可不斷電割接，設(shè)備在獨(dú)立電源系統(tǒng)（頻率、相位、電壓有差異的情況下）間是否可以不斷電割接需向該設(shè)備廠家確認(rèn)。

在取得UPS設(shè)備、通信設(shè)備廠家技術(shù)支撐的情況下，參考以下步驟割接：

（1）在設(shè)備機(jī)房新增雙路交流列頭柜，從低荷載UPS系統(tǒng)引電，并加電調(diào)測(cè)。

（2）將雙路供電設(shè)備逐柜割接至新增的列頭柜：主、備依次割接，確保不斷電。

2+1UPS系統(tǒng)3臺(tái)主機(jī)均引接2組600Ah蓄電池、1路市電輸入，旁路并聯(lián)復(fù)接在主輸入上，存在單路由引電或配電設(shè)備單點(diǎn)故障時(shí)的斷電風(fēng)險(xiǎn)，需將該UPS系統(tǒng)改造為主旁分離的分離旁路系統(tǒng)。

2+1UPS系統(tǒng)分離旁路改造在系統(tǒng)減載后啟動(dòng)，與UPS主機(jī)大修同步進(jìn)行，減少UPS主機(jī)斷電次數(shù)和斷電時(shí)間，降低改造風(fēng)險(xiǎn)。具體為：2+1UPS系統(tǒng)主機(jī)2、主機(jī)3主輸入與維修旁路分離，將主機(jī)2、主機(jī)3主輸入引電分別割接至新低壓配電柜630A端子，維修旁路保留占用原低壓配電柜端子。

在分離旁路前，需評(píng)估改造的可行性；改造過(guò)程中，需專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員到場(chǎng)支撐，嚴(yán)格按設(shè)備手冊(cè)操作，合理安排工序，降低分離旁路改造影響。

4 結(jié)語(yǔ)

配電系統(tǒng)荷載問(wèn)題在樞紐機(jī)房經(jīng)常遇到，在各配電系統(tǒng)間進(jìn)行荷載調(diào)整是保障通信安全，提高電源運(yùn)行效率，延長(zhǎng)系統(tǒng)壽命使用切實(shí)可行的途徑。開(kāi)關(guān)電源荷載調(diào)整采用帶電割接，有效保障業(yè)務(wù)安全；UPS荷載調(diào)整，雙路供電設(shè)備主備路依次割接，保證業(yè)務(wù)暢通不掉電。在具體實(shí)施過(guò)程中，因受到機(jī)房承重、空間及電源系統(tǒng)互聯(lián)等因素影響，需要具體分析。

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