通信电源基础培训

移动设计研究院外协人员培训课程系列2009-9-2传输专业课程之八通信电源基础知识本课程为通信电源基础培训，共四部分内容：一、通信电源系统组成二、通信电源设计基础三、传输用电源设计要点介绍提纲目标：通过本课程，对通信电源有一定的了解，具备传输系统电源的勘察和设计基础，坚实深入学习的理论基础。3通信电源系统组成什么是通信电源？•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。4通信电源系统组成通信电源系统组成•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。5通信电源系统组成通信电源系统示意图6通信电源系统组成开关电源•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。7通信电源系统组成8通信电源系统组成蓄电池组•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9通信电源系统组成10通信电源系统组成柴油发电机组•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：科勒、康明斯、MTU、卡特彼勒、道依茨、劳斯莱斯等品牌。11通信电源系统组成12通信电源系统组成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。13通信电源系统组成高低压配电设备•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。14电源设计基础电源设备配置原则1、开关电源与蓄电池¾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)。¾开关电源机架容量和直流配电屏按一个系统的远期配置。¾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：¾一类市电：0.5-1小时；¾二类市电：1-2小时。¾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。2、不间断电源（UPS）¾UPS设备应按近期配置，并预留一定的发展容量。¾目前UPS设备一般按N+1并机冗余工作，¾在目前的通信电源设计中，按0.5-1小时考虑。15电源设计基础电源设备配置计算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/℃)，T≥10取0.006；1≤T10取0.008；T1取0.01。16电源设计基础电源设备配置计算例：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。17电源设计基础电源设备配置计算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/(0.84×T)Q为蓄电池容量，T为充电时间，一般取10小时。18电源设计基础电源设备配置计算例：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/(0.84×T)＝(2×1000)/(0.84×10)＝238AI＝I蓄＋I负＝238+200＝438A直流负荷合计为438A，需5个100A整流模块，另备用1个100A整流模块，共需6个100A整流模块。19电源设计基础电源设备配置计算例：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/(0.84×T)＝(2×1000)/(0.84×10)＝238AI＝I蓄＋I负＝238+200＝438A直流负荷合计为438A，需5个100A整流模块，另备用1个100A整流模块，共需6个100A整流模块。20电源设计基础电源设备配置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。3、交流视在功率的计算21电源设计基础电源设备配置计算例：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。计算：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=28.050kVA22电源设计基础3、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。电源设备配置计算23电源设计基础4、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。电源设备配置计算24电源设计基础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；电源设备配置计算25电源设计基础例：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35A，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RVVZ1KV1×240mm2两正两负，一主一备，共需8根RVVZ1KV1×240mm2电缆。电源设备配置计算26电源设计基础电源设备配置计算载流量校正系数电缆敷设于支撑架上，由于多根电缆的相互热的影响，载流量应乘以校正系数，电缆在空气中并列排放敷设时的载流量校正系数如下所示：为了保证供电的安全可靠性，出于对电缆载流量校正系数的考虑，在电缆的设计中一般可取0.7的校正系数。27传输用电源设计要点电源--传输分界点1、电源专业与传输专业的分界点为开关电源系统直流屏输出端或交、直流电源头柜（PDF）的输入端，所以传输专业设计人员应学会设计PDF和PDF的电源线缆布放。2、针对汇聚机房和基站内的电源，传输专业不仅需要了解设备端的线缆布放，同样需要了解组合开关电源的扩容、改造和线缆布放。28传输用电源设计要点机房头柜布放要求1、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。29传输用电源设计要点机房头柜布放要求例：交流头柜系统图输入：主备1×160A/3P输出：主备2×32A/3P3×32A/1P18×20A/1P30传输用电源设计要点机房头柜布放要求例：直流头柜系统图输入：主备1×400A输出：主备4×63A8×40A4×32A4×25A4×16A31传输用电源设计要点汇聚机房电源扩容要点1、传输专业设计人员应了解专业新增通信设备的耗电量需求、用电性质（交流还是直流）、分路要求。2、采用前面章节《整流设备容量的计算》中提到的计算方法，来核实机房或基站开关电源的模块数量是否满足本次设备新增的要求，若不满足则需要进行模块扩容。3、按机房或基站设备放电时间的需求来核实机房内蓄电池组是否需要扩容。在蓄电池组扩容时需要考虑机房承重的要求。(若机房或基站承重在设计分工时不属于扩容项目，则建议在设计中说明“承重不属于机房的承重设计不属于本工程设计范畴，需有建设单位单独委托承重设计单位完成”，另在设计中列出电池的重量和尺寸规则。)32传输用电源设计要点基站组合开关电源33传输用电源设计要点基站组合开关电源勘察要点1：读取监控模块显示输出电流、电压数值；勘察要点2：目前配置的整流模块数量和品牌型号；34传输用电源设计要点基站组合开关电源勘察要点3：了解配电单元的输出分路情况；35传输用电源设计要点基站组合开关电源勘察要点4：了解系统后备电源的配置情况和型号；目前基站供电电压为48V，多采用24只2V串联，电池有立式布放和卧式布放两种，电池容量可在电池标称上读取，如右图为500AH蓄电池。36传输用电源设计要点常用改造方式1、开关电源系统容量不足：整流模块扩容（模块数量计算参见电源设备配置计算章节）；2、电池后备时间不足：新增蓄电池组，可选用单组大容量或两组小容量电池并联。（注意：不同厂家、不同容量、不同型号、不同时期的蓄电池组严禁并联使用；另需要考虑机房承重）；3、开关电源系统输出分路不足：由相应厂家在开关电源内增加需求分路；4、接地系统改造；37谢谢！