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        通信樞紐樓低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計初探

        2013-10-31 06:49:24黃小光呂吉賀
        通信技術(shù) 2013年7期
        關(guān)鍵詞:通信機房電抗保護器

        李 斌,吳 靜,黃小光,呂吉賀

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

        0 引言

        在當前全業(yè)務(wù)競爭形勢下,隨著移動通信技術(shù)和移動通信市場迅速發(fā)展,數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也在快速發(fā)展,大量的軟交換設(shè)備和數(shù)據(jù)設(shè)備在現(xiàn)網(wǎng)中應(yīng)用,軟交換已逐漸取代原先的程控交換設(shè)備。新業(yè)務(wù)的大量引入,導致通信設(shè)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(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)安全供電保障能力等帶來嚴重挑戰(zhàn)[1-2]。某運營商局房動力網(wǎng)絡(luò)能源供電能力不足,急需對原有樞紐樓低壓配電系統(tǒng)進行擴容改造。

        1 低壓配電系統(tǒng)設(shè)計方案的確定

        低壓配電系統(tǒng)負責對整個通信樞紐樓供電,因此低壓配電系統(tǒng)設(shè)計的好壞,對整個通信樞紐樓設(shè)備的運行,具有重要影響,在方案設(shè)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(tǒng)、交流不間斷系統(tǒng)、機房專用空調(diào)、電梯、應(yīng)急照明、重要的數(shù)據(jù)終端等。非保障負荷包括普通辦公照明、空調(diào)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(shè)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(shè)備總負荷為671.6 kVA,因此設(shè)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(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,移動核心網(wǎng)將主要采用軟交換和 3G設(shè)備,一方面網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將主要集中在省公司樞紐樓,另一方面由于設(shè)備集成度與傳統(tǒng)交換設(shè)備相比大大提高,因此預(yù)計該市公司交換機房所需面積有較大下降,為通信設(shè)備機房總面積的50%左右;隨著數(shù)據(jù)新業(yè)務(wù)的發(fā)展,接入設(shè)備的增加,傳輸、數(shù)據(jù)、支撐機房所需面積相應(yīng)增加,分別占通信機房總面積的10%、30%、10%左右。市公司機房內(nèi)電力、電池、UPS機房面積需求應(yīng)不小于通信設(shè)備機房面積的30%。各專業(yè)機房分配比例如表2所示。

        表2 各專業(yè)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(shù)據(jù)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(diào)功耗=(機房設(shè)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(diào)功耗=(機房設(shè)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?。虎嚯娏﹄姵厥艺紮C房面積約30%列取。

        遠期該移動大樓現(xiàn)有6~8層辦公用房改造為通信機房后,加上現(xiàn)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(shè)備類型

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

        結(jié)合前面現(xiàn)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(tǒng)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(chǎn)用樓供電。低壓系統(tǒng)設(shè)計方案如圖1所示。

        圖1 低配系統(tǒng)設(shè)計方案

        2 配電設(shè)備的選型

        低壓配電方案一階段設(shè)計需嚴格按照國家相關(guān)規(guī)范[4-8],低壓配電設(shè)計包括低壓配電柜、低壓斷路器、浪涌保護器、無功補償?shù)鹊蛪号潆娫O(shè)備的設(shè)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(jié)構(gòu)比較簡單直觀,相應(yīng)的組裝的零部件少,這樣在材料、生產(chǎn)組裝等方面結(jié)構(gòu)成本低、經(jīng)濟性好和生產(chǎn)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(yè)應(yīng)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(yè),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(zhì)量好壞對用電的經(jīng)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(tǒng)的干擾,主進線和聯(lián)絡(luò)開關(guān)須使用四級斷路器,其他低壓柜內(nèi)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(cè)安裝的電源防雷器作為第一級保護時,應(yīng)為三相電壓開關(guān)型電源防雷器,其雷電通流量不應(yīng)低于60 kA,浪涌保護器每極都必須設(shè)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(zhì)量,降低損耗,需要在變壓器出線低壓側(cè)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(lián)電抗器的方法改變系統(tǒng)參數(shù)。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(jié)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(shè)備合理選型,改造方案達到了較好的預(yù)期效果。

        [1]李峰.數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計[J].通信技術(shù),2010,43(06):227-234.

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

        [3]YD/T 5040-2005.通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計規(guī)范[S].

        [4]GB5W52一95.供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].中國:中華人民共和國機械工業(yè)部,1996.

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

        [6]JGJ16-2008.民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范[S].

        [7]GB50052-1995.供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

        [8]GB50343-2004.建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范[S].

        [9]信文.信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布七項通信行業(yè)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(xù)運營通信機樓建設(shè)的思考[J].通信技術(shù),2010,43(06):77-79,82.

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