通信电源基础培训(一)

追求卓越日新月进北京中网华通设计咨询有限公司第四设计院2013年1月27日通信电源设计基础追求卓越日新月进介绍提纲一、通信电源发展回顾二、通信电源系统组成三、电源系统设计基础四、通信电源工艺设计五、电源专业推荐资料六、结束语追求卓越日新月进一、通信电源发展回顾通信电源系统组成通信电源一般由高低压配电设备、开关电源、直流配电设备、蓄电池、备用发电机组、交流不间断电源(UPS)等组成。追求卓越日新月进开关电源开关电源的发展经历了从线性电源、相控电源到开关电源的发展历程向着高频小型化、高效率、高可靠性的方向发展一、通信电源发展回顾追求卓越日新月进蓄电池通信用蓄电池经历了防爆铅酸蓄电池—阀控式密封铅酸蓄电池等历程，目前的趋势是采用阀控式密封铅酸胶体蓄电池。今后的研究方向：锂电池，但锂电池缺点较多，成本高、大电流放电时电压下降过快的问题目前尚无法解决。一、通信电源发展回顾追求卓越日新月进备用发电机组主要采用柴油发电机组。目前开始试用了新型的航空燃气轮机发电机组。这种不需要水冷系统的新型机组比同功率柴油发电机组具有可靠性高、重量轻、维护工作简便、大修方便和使用寿命长等显著优点。这种机组还可以装在汽车上组成车载移动电站，作为一个局房的备用电站。一、通信电源发展回顾追求卓越日新月进什么是通信电源为通信设备及保证通信建筑负荷供电的各种电源设备组成的系统，称之为通信电源系统。通信电源最大特点是：为通信设备提供交流或直流不间断电源。二、通信电源系统组成追求卓越日新月进通信电源系统示意图二、通信电源系统组成追求卓越日新月进开关电源开关电源是把交流电源转换成通信设备所需－48V或＋24V直流电源，是通信电源设备的核心设备。目前国内主要厂家：上海中达、爱默生、武汉洲际、中讯通讯、北京动力源、广州珠江、北京意科等。二、通信电源系统组成追求卓越日新月进二、通信电源系统组成追求卓越日新月进蓄电池蓄电池是一种储能设备，它能将充电得到的电能转变为化学能储蓄并保存起来，需要电能时，又能及时把化学能转变成电能释放出来，供用电设备使用。目前国内主要电池厂家：深圳华达、江苏双登、哈尔滨光宇、杭州南都等。国外主要电池厂家：美国GNB、德国阳光、意大利非凡等。二、通信电源系统组成追求卓越日新月进二、通信电源系统组成追求卓越日新月进柴油发电机组柴油发电机组在通信系统为备用交流电源，当市电发生异常情况而不能供电时，由柴油发电机组供电，确保交流电源的可靠的供应。目前通信网中使用的柴油发电机组多数为进口机组，主要品牌如下：康明斯、MTU、卡特彼勒、道依茨、劳斯莱斯等品牌。二、通信电源系统组成追求卓越日新月进二、通信电源系统组成追求卓越日新月进UPSUPS设备主要用在不允许交流电源有任何中断及交流电源供电质量要求教高的通信设备及通信系统中，如通信网的网管、计费、监控等设备目前通信网中使用的UPS主要品牌如下：爱克赛、APC、爱默生、力博特、台达等品牌。二、通信电源系统组成追求卓越日新月进高低压配电设备该部分设备为电源配套设备，主要为电源主设备及机房空调、机房照明等受电及馈电、分配等用途。二、通信电源系统组成追求卓越日新月进二、通信电源系统组成追求卓越日新月进二、通信电源系统组成追求卓越日新月进二、通信电源系统组成追求卓越日新月进电源设备配置原则1、开关电源与蓄电池开关电源的整流模块按N+1方式配置(N10时，每10只备用1只)。开关电源机架容量和直流配电屏按一个系统的远期配置。蓄电池按一个系统的远期配置，一般不小于两组，蓄电池放电小时按下列考虑：一类市电：0.5-1小时；二类市电：1-2小时。在设计中，一般一类市电按1小时放电时间配置，二类市电按2小时放电时间配置，不同的运营商往往有不同的要求，但在设计中蓄电池放电时间不能小于最低值。三、电源系统设计基础追求卓越日新月进三、电源系统设计基础2、不间断电源（UPS）UPS设备应按近期配置，并预留一定的发展容量。目前UPS设备一般按N+1并机冗余工作，在目前的通信电源设计中，按0.5-1小时考虑。追求卓越日新月进3、柴油发电机组一类市电供电方式下，仅考虑主用机组，台数根据总容量大小和其他条件配置一台或多台；二到四类市电供电方式下，两台机组互为备用。一类或二类市供电方式下，发电机组的容量应能同时满足通信负荷功率、蓄电池组的充电功率、机房保证空调功率以及其它保证负荷功率；三类市电供电方式应包括部分生活用电；四类市电供电方式应包括全部生活用电。三、电源系统设计基础追求卓越日新月进电源设备的计算与整定1、蓄电池容量的计算蓄电池的容量计算公式如下：KITQ=η[1+α(t-25)]其中：Q：蓄电池容量（Ah）K：安全系数，取1.25I：负荷电流(A)T：放电小时数(h)η：放电容量系数，见下表t：最低环境温度数值，无采暖，按5℃考虑；有采暖，按15℃考虑α：电池温度系数(1/℃)，T1取0.01，1-10取0.008，10取0.006三、电源系统设计基础追求卓越日新月进阀控式蓄电池放电容量系数（η）表电池放电小时数(h)12346810放电终止电压(V)1.81.81.81.81.81.81.8放电容量系数（η）0.450.610.750.790.880.941三、电源系统设计基础追求卓越日新月进例：有一通信机房需新增一套直流系统，其通信用负荷近期为200A，远期为400A，二类市电，无采暖，请整定蓄电池容量，并配置蓄电池组。计算：K：安全系数，取1.25I：负荷电流(A)，按远期取400AT：放电小时数(h)，取2小时η：放电容量系数，查上表，取0.61t：最低环境温度数值，无采暖，按5℃考虑α：电池温度系数(1/℃)，取0.008经计算，蓄电池总容量须1952Ah，配置1000Ah蓄电池两组。三、电源系统设计基础追求卓越日新月进2、整流设备容量的计算I＝I蓄＋I负，按N＋1配置I蓄为蓄电池充电电流，I负为通信用负荷电流。I蓄＝Q/TQ为蓄电池容量，T为充电时间，一般取10小时。三、电源系统设计基础追求卓越日新月进例：有一通信机房需新增一套直流系统，其通信用负荷近期为200A，远期为400A，已配置蓄电池1000Ah两组，请整定100A整流模块数量。计算：I蓄＝Q/T＝(2×1000)/10＝200AI＝I蓄＋I负＝200+200＝400A直流负荷合计为400A，需4个100A整流模块，另备用1个100A整流模块，共需5个100A整流模块。三、电源系统设计基础追求卓越日新月进3、交流视在功率的计算计算通信设备浮充功率：P浮＝2.20×24×I负P浮为浮充功率I负为通信用直流负荷2.20为单节电池浮充电压。计算蓄电池充电功率：P充＝2.35×24×I蓄P充为充电功率I蓄为蓄电池充电电流2.35为单节电池均充电压三、电源系统设计基础追求卓越日新月进计算有功功率：P＝(P浮＋P充)/ηP为有功功率η为效率，一般η取0.92。计算视在功率：S＝P/CosφS为视在功率P为有功功率Cosφ为功率因数，一般直流系统的交流功率因数为0.95。三、电源系统设计基础追求卓越日新月进例：有一通信机房需新增一套直流系统，其通信用负荷近期为200A，远期为400A，已配置蓄电池1000Ah两组，请计算视在功率。P浮＝2.20×24×I负＝2.20×24×200＝10560W=10.560kWP充＝2.35×24×I蓄＝2.35×24×238＝13423W=13.423kWP＝(P浮＋P充)/η＝(10560+13423)/0.92=25245W=25.245kWS＝P/Cosφ=25245/0.95=28050VA=28.050kVA三、电源系统设计基础追求卓越日新月进4、交流电源线选择一般按允许载流量来选择导线的截面。机房内的交流导线应采用耐压1kv阻燃电力软电缆(如：RVVZ1kV)。通信用交流中性线应采用与相线等截面的导线。三、电源系统设计基础追求卓越日新月进5、直流电源线选择机房内的直流导线应采用耐压1kv阻燃电力软电缆(如：RVVZ1kV)。直流电源线选择：直流电源馈线应按远期负荷确定，除满足载流量外，还需满足该段导线所分配的压降的要求来计算所需导线的截面。三、电源系统设计基础追求卓越日新月进直流电源线压降计算公式：△U＝（I×L×2）/（57×S）其中：△U：压降，直流放电回路全程极限电压降要求小于3.2VI：设计电流L：导线长度S：导线截面积，单位mm2直流放电回路全程极限电压降要求小于3.2V，蓄电池至通信设备各段的压降一般分配如下：电池至直流屏压降要求不大于1V；直流屏自压降要求不大于0.5V；直流屏至各专业头柜压降要求不大于1.2V；各专业头柜至通信设备压降要求不大于0.5V；三、电源系统设计基础追求卓越日新月进例：有一通信机房，新增一面直流头柜，直流头柜两路输入，一主一备，设计电流为300A，直流配电屏至直流头柜的导线长度约为45米，请整定直流电缆的截面与根数。计算：设计电流为300A，长度为45m，最大压降取1.2VS＝（I×L×2）/（57×△U）＝（300×45×2）/（57×1.2）＝395mm2每路直流电缆选取RVVZ1KV1×240mm2一正一负，一主一备，共需5根RVVZ1KV1×240mm2电缆。三、电源系统设计基础追求卓越日新月进6、交流或直流头柜的设计要点（1）目前基本采用一主一备供电方式（2）交流或直流头柜输入总空开（或熔丝）：按计算电流的1.05～1.5倍计算（3）交流或直流头柜输出空开（或熔丝）：按计算电流的1.5～2倍计算（4）为减少交流电源三相不平衡状态，交流PDF单相空开数量应为3的N倍三、电源系统设计基础追求卓越日新月进例：交流头柜系统图输入：主备1×160A/3P输出：主备2×32A/3P3×32A/1P18×20A/1P三、电源系统设计基础追求卓越日新月进例：直流头柜系统图输入：主备1×400A输出：主备4×63A8×40A4×32A4×25A4×16A三、电源系统设计基础追求卓越日新月进1、电源工艺对土建要求四、通信电源工艺设计序号机房名称房间净高(风管下)(m)楼地面标准荷载(KN/m2)室内温度要求(。C)室内相对湿度(%)板次梁主梁1电力电池室3.316.0013.0010.005－30≤802油机房4.0油机基础外6.00≥5≤803变压器及低配室3.316.0013.0010.005－30≤80追求卓越日新月进2、油机工艺设计基础的长度与宽度油机基础长度L：至少比油机底坐长度长0.3米。油机基础宽度W：至少比油机底坐宽度宽0.3米。四、通信电源工艺设计追求卓越日新月进基础的深度油机基础深度H（米）：K×MH=L×W×D其中：K：与发动机有关的常数，取1.3至1.5，对于容易出现振动的机型，选此值的上限。当油机采用减振器时，K取下限值。M：发动机的运行重量（公斤）；L：油机基础长度（米）；W：油机基础宽度（米）；D：混凝土密度，2403(kg/m3)注：对一些小容量油机，当H≤0.15米时，可不做基础。四、通信电源工艺设计追求卓越日新月进进风洞孔面积：P1＋P2＋P3S1=×KVS1：进风洞孔面积（米2）；P1：油机排风量（米3/秒）；P2：油机排烟量（米3/秒）；P3：油机燃气量（米3/秒）；V：进排风洞孔有效截面空气流速，一般取5米/秒；K：面积系数，只安装进排风百叶窗时取1.25，考虑降噪时K取1.5。四、通信电源工艺设计追求卓越日新月进导风罩洞孔面积P1S2=VS2：导风罩洞孔面积（米2）；P1：油机排风量（米3/秒）；V：进排风洞孔有效截面空气流速，取5米/秒。四、通信电源工艺设计追求卓越日新月进排风洞孔面积：P1S3=×KVS3：排风洞孔面积（米2）；P1：油机排风量（米3/秒）；V：进排风洞孔有效截面空气流速，取5米/秒；K：面积系数，只安装进排风百叶窗时取1.25，考虑降噪时K取1.5。四、通信电源工艺设计追求卓越日新月进油箱容量V油箱的容量要保证满负荷时工作十个小时