關于分立式開關電源帶電割接的幾點探討

肖丹陽，李 松

（中國聯合網絡通信有限公司 徐州市分公司，江蘇 徐州 221002）

0 引 言

任何通信設備都存在生命周期，到了生命周期的后期階段，不可避免地會出現設備元器件老化、故障增多以及效率下降等情況。設備開關電源生命周期一般不超過10年，由于分立式開關電源所負責供電的設備多為核心網元，要求24 h不間斷供電，因此在新老電源的割接過程中不能出現輸出中斷情形，否則將會造成重大通信故障，影響網絡安全[1]。

分立式開關電源是交流柜、整流柜以及直流分配柜由廠家彼此獨立生產分別成柜，不像組合式開關電源柜組合在一臺機柜內。分立式開關電源是將3種機柜集中到一個直流整流系統中，早期2 000 A的分立式開關電源系統一般由一臺低壓交流輸入柜、兩臺整流柜以及兩個直流分配柜組成，因此對一套分立式開關電源系統的替換割接，一般又分為部分替換割接（或擴容改造）和整系統的替換割接兩種割接方式。其中，交流輸入柜替換、整流柜的擴框改造以及直流分配柜的替換屬于局部的替換和擴框改造，故稱為部分割接。而文中所說的割接是3種機柜的全面替換或割接是最復雜的原位替換或原位割接，這種割接方式不僅需要慎密的方法和步聚，而且還耗費大量的前期準備時間和后期的割接時間，這兩方面無論哪個方面做得不到位，都會導致割接過程發生重大問題，從而引發重大通信事故。

1 割接前的準備

對一套2 000 A的直流開關電源老系統進行原位替換和割接，首先需要調查直流分配柜中總的電流值、分路負載電流、各分路負載的用電性質以及后備電池容量和使用年限。檢查直流分配柜總的電流值是要檢查新電源的容量和后期可承載新增負荷的能力，確保替換完成后的新開關電源在新的生命周期內能滿足未來增長的負荷要求。檢查分路負載電流的目的是檢查此路的分路開關配置和線纜配置是否匹配，同時要保證在割接過程承載兩倍以上的負荷時開關不跳閘、電纜不過熱，同時在割接準備和割接方案中要有臨時措施和方案，來確保割接成功。檢查各分路負載用電性質的目的是檢查此路負載是長途干線還是本地網傳輸，是移動網交換設備還是數據設備，認識這些負荷的性質和等級，以便做出相應的應急預案。檢查后備電池容量和使用年限的目的是在于檢查后備電池的實際容量（如現只有80%容量問題），一方面防止在割接過程停電確保給備用高壓或發電機的倒閘操作留有余量，另一方面也為后期電池擴容改造提供第一手材料。

加下來是“摸電纜”，這一步有3個要求。一是要摸清電纜兩頭標簽標識，以明確該電纜究竟是為哪一臺列頭柜或具體設備供電，二是要摸清電纜使用年限，以便確認是否要在割接過程中進行更換，三是要摸清電纜型號規格和材質情況。如果電纜規格不能滿足現有或將來新增負荷的發展，就需要在本次割接上加以替換，若原來是硬電纜而不是阻燃電纜或電纜材質有異常變化，那么也需要在本次割接中加以替換。此外還要調查原位替換的空間，考慮原位替換不下、替換后能原位放下但原有尺寸太大應如何擺放更合理以及機柜上下走線等問題，對以上述情況都要有預案和事前準備。

2 現場情況的摸排

2008年以來，筆者在多次割接多品牌分立式開關電源的替換任務中積累了大量經驗，并從中擬定了一個“3+1”方案。其中“3”是指第一步要分別確認對開關電源、列頭柜以及用電設備端子標識，第二步要確認每一條電纜線路路由，可采用從開關電源的直流分配柜到列頭柜或從列頭柜到用電設備的線路，通過手摸的方式一點一點從頭到尾地摸索線路，直至完全確認，第三步就是帶電割接，通過直流鉗流表觀察主備用電纜的電流變化，進一步確認負載路由線纜，從而做到萬無一失。其原理是在割接某一列頭柜或某一設備主備電纜時，當主備電纜中由于人為松動電纜線頭將引起該路由電纜線頭接觸電阻加大，電流減少，從而引起另一回路電流的增加，由列頭柜這一減一增兩個回路的變化，進一步判定唯一的一對電纜是主備用。這就是筆者所說的“3+1”中的3個步驟，這3個步驟可解決大多數常規場景下的帶點割接工作。

“3+1”方案中的“1”，是筆者采取在復雜場景下確認每條電纜路由正確的補充手段。當電纜線路路由情況很難直接理出時，如地埋、上下樓不便查找以及線纜層疊的敷設情況不明時，可以按照非常規辦法確認線路路由。所采用的方法是給待確認列頭柜或用電設備加上一定的額外電流，通過兩只鉗流表分別測量該線纜的兩端，再根據兩端電流的變化和變化的等值數量進一步判定出所要確認的線纜。具體做法是事先在列頭柜或用電設備一側利用部分備用開關(或保險）接上一個3～5 kVA的逆變器，從而將直流48 V變成220 V交流，再啟動事先準備好的（1～2 kW）交流可移動“假負載”，從而在要確認的線纜上有10～20 A的電流變化，通過這種方式可解決機房地板下層疊層的下走線、機房走線架上層疊層的上走線及天花板上層疊層的上走線等多種特殊場景下的電纜線路由判定。

3 割接方案制定

有了上面的調查摸排，接下來就是制定方案。完整的割接方案包含割接步驟、工器具準備、參與人員安排、割接倒回方案以及全專業應急預案，此外在割接調查中如果發現后備電池嚴重不足和油機啟動困難等問題，還要有提前換電池和修發電機申請報告，這些工作一定要做在電源割接的前面。準備割接工器具一定要根據原有電源和新電源上的各種螺絲規格至少準備各類工器具兩套以上，以防在割接過損壞或現場管理不到位當場找不到相應的工器具現象發生。準備絕緣材料要多備用，目的是對工器具做多層絕緣保護，而且還要為新舊開關電源機柜殼體和橫檔立柱的絕緣準備好各類絕緣保護，此外對操作人員的腳底墊上絕緣膠皮和高壓操作要做高壓絕緣保護。對于以上提出的一系列保護，要求組織者一方面要提前做好絕緣保護材料和操作保護工具的購置，另一方面要在割接中作出明確指示和要求，確保整個割接過程順利和萬無一失。

4 實施割接操作

總指揮一方面要提前將各類人員分配到位，同時要進行割接前的安全和紀律教育，要求在各自崗位上服從指揮嚴格按照維護規程和施工方案進行逐項操作，確保操作現場不亂不受無關人干擾。在開始割接的規定時間前，值班電工還要再次拔打供電公司95598確認供電部門沒有計劃停電，確保在割接前不會發生故障停電現象。在市電確認無停電后，對發電機再進行一次空載運行，確保發電機也能一拉就響，接著指令技術支撐工程師再一次開啟臨時電源，并將臨時電源的直流電壓調低于待割接電源0.1～0.2 V。

在完成上述準備后，根據批復割接時段，指揮長下令施工單位進入割接現場。割接實際操作步驟如下。（1）設備并接。由實施單位對各分路列頭柜或用電設備的主備用電正負電纜端子進行分別并接，直至待割接開關電源所有負荷全部達到主備共連，如有個別列頭柜或直供設備只有一路線纜供電，則想辦法從另一主或備的列頭柜再接一路（事先要提前布放好路臨時電纜）到該列頭柜或該設備。（2）新舊電源并接。待割接開關電源與臨時電源的正極母排與負極母排通過早已準備好的1×240以上電纜一路或多路進行直連。需要強調的是待割接開關電源和臨時電源因為是兩套不同電源（無論同一公司出廠還是不同公司出廠），同時兩套電源電壓還相差0.1～0.2 V，因此它們之間就必然存在環流，為解決環流并防止接線錯誤，可以在兩套電源正負極母排外分別預放一根2.5 mm2的電源線，并在負極線中間再加裝一只10 A的空氣開關。采用2.5 mm2和10 A的空氣開關先試的原因有兩方面，一方面是防止環流太大，另一方面是防止接線錯誤。環流太大時要么空開跳，要么燒斷線，從而保證待割接電源不出現任何問題，如果開關不跳，通過測量2.5 mm2細線的電流在5 A以下，這就說明兩套電源的輸出直流電壓較接近環流小，此時就可以放心大膽地分別接上1×240以上正負極的大電纜。（3）割接電池一組。割接一組2 000 Ah或2組1 000 Ah電池到臨時電源上，此電纜也是事先要放好的，這樣做的目的是防止一旦有負荷割接到臨時電源上，而主備用的另一路又脫離了待割接電源，此時如果出現市電停電，那么就必將導致此路列頭柜或通信設備掉電。（4）設備割接至臨時電源。分別對某一列頭柜或通信設備進行解纜割接，在松開線纜銅鼻的緊固螺絲過程一定要做好絕緣措施，用鉗流表進行直流電流實時測量，如果電流增加就證明在拆線纜的接觸電阻增加，電流就轉移到另一路線纜上，直至正在解拆的線纜電流為0。電纜頭做好絕緣保護，線纜回抽，力度要小，再將線纜移出開關電源后與后備電源的事先放好的某一路保險或開關下的臨時電纜進行對接，將待割接開關電源下的所有主備用線纜全部割到臨時電源上。（5）拆除舊開關電源。（6）安裝和調試新開關電源。這里有可能出現位置不夠或空間剩余以及交直流電纜不夠等問題。（7）設備割接至新開關電源。臨時電源上的負荷按照第4步據原樣割回，只是要注意此時的新電源直流輸出電壓要低于臨時電源0.1～0.2 V，另外如果是采取多日割接方式，割接前的安全教育、市電停電情況以及發電機試運行操作步驟不可缺少。（8）將臨時電源上的后備電池割回新電源。（9）將列頭柜或直供通信設備的正負極主備用短極全部解除。（10）拆除新電源和臨時電源之間的1×240以上線纜以及2.5 mm2的小線纜。（11）去除新電源上的一切防護絕緣材料和保護材料，清除新電源機柜內外雜物，清點工器具和物料，防止遺留在任何一個機柜內外。（12）割接完成。打掃衛生，恢復現場，總指揮交待值班人員做好記錄并發布人員撤離命令。

5 結 論

開關電源帶電割接是一個有風險的工程，周密的方案制定及流程化的操作是降低風險的保障。在制作割接方案前，應對文中提到的技術要點給予充分細致的思考，在施工過程中，應將這些技術要領充分運用，從而確保切割過程的安全可靠。