徐永強，王 秒

（中國衛通集團股份有限公司，北京 100094）

0 引 言

衛星通信地球站標準化機房電源系統設計需要認真分析機房實際情況，建立機房分級制度，并根據機房相應等級制訂相應電源系統設計標準。綜合考慮供電質量、供電方式，結合不間斷電源系統（Uninterruptible Power Supply，UPS）、直流電源系統、柴油發電系統以及接地防雷系統等多方面的設計要求合理布線，努力消除各種安全隱患，確保整個電源系統設計的科學合理，滿足衛星通信設備的需求，實現安全穩定運行。

1 衛星通信地球站標準化機房等級劃分

參考相關國家標準，根據機房的使用性質、機房業務中斷造成的社會影響以及經濟損失程度，衛星通信地球站標準化機房等級可劃分為A、B、C三級[1]。機房內衛星通信相關業務運行中斷將引起嚴重社會混亂、產生重大影響或者造成重大經濟損失的定義為A級機房；機房內衛星通信相關業務運行中斷將引起一定社會混亂、產生一定影響或者造成較大經濟損失的則是B級機房；其他不屬于A級或B級的，則為C級機房。

2 電源質量要求

衛星通信地球站標準化機房電源包括交流和直流2類電源。交流電源包括市電、UPS以及柴油發電機電源，均為三相交流電，線電壓為380 V、相電壓為 220 V、頻率為 50 Hz±1 Hz。其供電電壓不得偏離額定電壓-10%～+5%，必要時需要采取調壓穩壓措施，避免造成設備損壞。對于直流電源，其供電電壓應滿足相關設備要求。

3 標準化機房供電方式

A級機房應采用一類市電、兩路電源供電，同時需配備交流UPS系統。此外，還需設置備用電源[2]。備用電源系統一般選用柴油發電機組，還可以采用獨立于正常電源的專用饋電線路。所謂一類市電指供電線路分別從2個獨立電源各自引入，兩路市電不得同時出現有計劃的停電檢修。B級機房可采用一類或二類市電供電，盡量采用兩路電源供電，同時需配備UPS系統與直流電源系統。當只有一路電源時，應采用柴油發電機組作為備用電源[3]。所謂二類市電供電指供電線路從一個獨立電源引入一路市電，該供電線路允許有計劃停電檢修。C級機房可采用二類市電供電，UPS系統可按照實際情況確定是否配置。

4 UPS系統設計

A類、B類標準化數據機房應配置交流UPS系統，為機房內的通信設備及相關輔助設備供電。UPS系統應盡量靠近負荷配置，采用2N雙母線或N+1并聯冗余模式供電，并聯臺數不能超過3臺[4]。當選用模塊化系統時，系統模塊應具有獨立控制功能。2臺UPS并機工作系統如圖1所示。

圖1 2臺UPS并機工作系統結構

設計系統容量時，需預留部分容量，實際容量應按照機房最大負荷功率確定[5]。對于系統中的蓄電池容量設計，應保證電池容量滿足最大負荷條件下放電15～30 min。除了自動和手動旁路設置外，系統還應設置完全旁路工作模式。當系統出現故障時，可以將系統完全關閉并切換到外部旁路供電。安裝接線時，需要注意交流不間斷電源供電系統的主輸入和靜態旁路的輸入應分別引自2個不同的輸入開關。

對于A類、B類機房，為了保證供電安全，應提供2條相互獨立的UPS線路，并在2條線路之間安裝雙路切換開關。兩路互為備份，在其中一路故障或檢修時，另一路可承擔相應負荷，確保供電安全。UPS供電系統從輸入到輸出整個過程中，均應確保無單點故障。若存在單點故障隱患，則應配置靜態轉換開關（Static Transfer Switch，STS）設備[6]。與此同時，機房內設備的測試電源和設備正常工作的電源應盡量采用不同的電源系統，并且主用和備用電子設備及雙電源電子設備的2路電源也應分別取自不同的電源系統。

5 直流電源設計要求

衛星地球站標準化機房的開關電源系統應選用符合A級能效開關電源分級標準的產品，并應靠近負荷設置。前置交流輸入配電屏應輸入兩路電源，并具備切換功能。兩路電源一主一備，確保供電安全。直流電源整流模塊應按照N+2冗余方式配置，其中N為主用模塊數量。系統容量應根據負荷電流和電池的均充電流之和確定，電池的均充電流以10小時率充電電流計算。直流電源系統蓄電池容量設計應在系統具有可靠的專用備用電源或自動投入的柴油發電機組的情況下，確保放電時間至少為30 min。為了進一步提高供電系統可靠性，對于承擔相同業務的主用設備和備用設備應接入不同的電源系統，不得使用同一套電源設備。

6 柴油發電機系統設計

后備電源系統應選用性能為G3級或G4級的柴油發電機組，其中備用發電機組應具有遙信、遙測以及相關標準接口及網絡通信協議，能自動投入、自動切除、自動補給。備用柴油發電機組如圖2所示。

圖2 備用柴油發電機組

A級機房發電機組應能穩定可靠的長時間運行，且機組輸出功率滿足機房負荷要求。當A類標準化機房采用一類供電方式時，可配置1臺柴油發電機組；當采用二類供電方式時，需配置2臺柴油發電機組。對于B類標準化機房采用一類或二類市電供電方式時，可配備1臺自動化柴油發電機組。對于C類標準化機房，對后備電源配置不做要求。

7 防雷接地系統設計

衛星地球站標準化機房建筑的接地系統應采用工作接地、保護接地、防雷接地三地合一的聯合接地方式。機房應采用避雷帶或者避雷針保護，避雷帶、避雷針通過引下線直接連接到接地環路，確保機房整體都在保護范圍內。引下線應充分利用機房所屬建筑物外側主鋼筋，其上、下部分分別和房頂避雷裝置、接地網相接，中間部分則和各均壓裝置連接，整體形成電氣連通，近似于法拉第籠結構。接地網應直接利用建筑物和相關基礎構筑物作為接地體，為了降低接地電阻，必要時還需要增設接地體。引入機房的接地體母線應不少于2根，并在機房周圍就近引入。此外，機房內各設備的金屬外殼及各類金屬結構、管道等均需要進行等電位聯結并接地[7]。

電源系統防雷方面，機房配電系統所用電纜應采用金屬鎧裝電纜（非鎧裝電纜則應穿鋼管），通過地下進入機房，并且電纜金屬護套或鋼管就近與接地網相連通。標準化機房的各種信號線均宜通過地下纜溝進出，同時需要對所有信號線在成端處就近進行保護接地。

8 合理布線設計要求

標準化機房綜合布線應符合《綜合布線系統工程設計規范》（GB 50311—2016）的相關要求，科學規劃、合理設計總配線柜及各配線柜，充分滿足機房內配線需求。通過走線架方式敷設線纜，最好使用開放式，可設置2層。同時對走線架進行整體規劃，確保機房內空調氣流循環不受影響。線纜敷設應盡量釆用上走線方式，強電、弱電、光纖以及銅纜均應分別布線。機架內應采用集成布線通道，方便布設、管理大量纜線。除此之外，合理規劃纜線路徑，避免纜線影響機房內空調氣流循環。

9 結 論

綜上所述，隨著衛星通信業務的快速增長和衛星通信地球站標準化機房建設的不斷推進，對于相關標準化機房電源系統設計的研究將會更加全面深入，同時更加符合衛星通信設備的特點，從而為衛星通信業務提供更加安全可靠的電力保障。