通信电源系统设计原则及配置方案

10.通信局站交流用电估算
通信局站主要用电内容包括：通信设备用 电（包括直流、交流直供、UPS）、空调用 电、照明用电等。
此项估算主要用于：向供电局申请用电 容量、确定局站专用变压器容量、计算油机 容量、选择交流电源线截面
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（1）开关电源：交流输入有功功率等于其直 流输出功率除以其效率η，即Py=IU/η。在开 关电源输出功率大于1500W时，η≥0.9。 （2）UPS：多按标称输出功率的2倍计算。 （反向谐波影响） （3）空调：机房空调主要用制冷抵消设备余 热，机房的余热除由设备发热产生外，还有 通过墙体、门窗传导的热量和空气对流的热 量，还有照明灯具产生的热量和人体产生的 热量等。
设备种类品多：同类产品间采用技术手段分 散。 需要掌握的知识面较广：如发动机和发电机
5.通信局站供电系统设计
通信局站供电系统的三种形式：
5.1集中供电；
5.2分散供电；
5.3混合供电；
5.1 集中供电
5.2 分散供电
交流供电系统仍采用集中供电方式，直流供 电系统采取分散供电方式，可分楼层设置， 也可按各通信系统设置。
11.2 容量计算 发电机功率P应满足直流电源的浮充功率P1、蓄电池组 的充电功率P2、机房保证空调功率Pk、机房保证照明功率 Pz和UPS功率Ps。因此，可按下式计算发电机的额定有功 功率： （kW） 其中：I为负荷电流和充电电流之和，56.4为电池均充电压， 0.9为开关整流器效率，Pk为空调功率，Pz为保证照明功率 （可按6～8W/m2）估算，每局站1～2kW），Ps为UPS功 率。
上图是业务支撑中心双机冗余热备份（即1+1）方式运行的 UPS电源系统结构简图
（5） UPS的容量确定：规范规定UPS的容 量应按近期（投产后3～5年）负荷配置，远 期负荷增加不大时可按远期配置。
但由于互联网发展迅速，实际近期负荷可 能难以预料。根据经验，初装容量不要大于 当前负荷的4倍。
9.逆变器和UPS
9.1 基本概念
（1）逆变器和UPS的主要区别是前者利用通 信站既有基础电池（48V），后者另配电池。 两者都要输入交流电源，只是前者不对蓄电 池充电，后者要对蓄电池充电。由于UPS可 按需自备高压电池，所以可实现大功率输出。
（2）UPS分在线式、互动式、后备式几种运 行方式。在线式UPS系统输出质量高，可靠 性高，并确保用户负载同普通的市电电源处 于电隔离状态，最适合现代通信系统及算计 机网络的应用。 （3）UPS容量大于15kVA时应采用三进三出， 小于15kVA时，采用三进单出或单进单出。 （4）为提高UPS供电系统的可靠性，一般采 用冗余方式，最常见的是并联冗余方式。
备时取5。考虑到许多局点电池与其他设备装在同一机房， 另外，交流停电大部分发生在夏天，所以一般应取t=15； α—电池温度系数，当10＞放电小时率时，取0.008
电池容量计算表
市电分类：
市电类别 月停电次数 每次故障时间 供电回路数 独立可靠两路 可靠一路 一路 一路
1 2 3 4
≤1 ≤3.5 ≤4.5
式中：I为蓄电池放电电流（A）； S为已选定的单台UPS的额定容量（kVA）； 0.8为UPS输出功率因数； μ为逆变器效率，容量越大，效率越高，小功率UPS可按0.8， 10kVA以上可按0.85； U为所配电池组放电终了时的电压（V）（2V单体电池放电终了 电压为1.85V

11. 发电机
11.1 配置原则 一、二类通信枢纽应配置满足通信负载（含通信机房空 调用电）容量要求的发电机。 同一市区至少应有一台能满足最大负荷的局站（上述一、 二类枢纽除外）使用的流动发电机。 边远县应配能满足最大负荷局站的发电机。 10kVA及以下发电机应采用汽油发电机，以便搬运，更 大功率则采用拖车式或固定安装式柴油发电机。 5kW及以下采用单相发电机，更大功率采用三相发电机。 发电机应具有消噪音装置，以保证在使用中符合国家关 于噪音的环保要求。
整流器容量IZ配置计算公式如下： IZ=I+K×ɑ×Q（假定同时给负载供电及为电池充电） IZ：计算的整流器总容量，单位安培； I：近期或终期负荷电流，单位安培； K：电池备用系数。1+1备份取2； ɑ：充电系数，取值为0.1； Ｑ：10小时放电率电池容量，单位Ah。 按通信电源设计规范，整流模块数应按n+1冗余方式 确定，当主用模块数n≤10时备1块，n>10时备2块。
8.3、整流设备价格 整流设备价格估算中应注意开关电源包 括机架（整流屏）、整流模块、监控模块， 分别计价。
8.4、整流设备输入交流 输入交流电源三相或单相决定于整流模块 输入电压及机架总耗电。一般50A及以上整 流模块为三相输入。25A整流模块虽为单相 输入，但总容量大时外电也可用三相，以保 持电网平衡，此时多个模块应分接在不同相。 小通信机房一般应采用单相，因为停电时要 送发电机供电，而小功率（5kVA及以下）发 电机都是单相的。
分散供电方式的优点 a.可适应超大容量通信抠纽的要求 b.当电源出现故障，可避免造成大范围通信 中断 c.缩短供电距离，减小损耗，提高效率
5.3 混合供电
组成：太阳能电源、风力发电机、低压市电、 蓄电池组、整流配电设备及移动电站等
供电方式：交流市电电源与太阳能电源(或风 力发电机)组成的混合供电方式
7.2容量计算 蓄电池组（一组或两组）总容量，按规范中下式计算：
KIT Q [1 (t 25)]
其中: Q—蓄电池容量(Ah)； K—安全系数1.25； I—负荷电流(A)； T—放电小时数(h)； η—放电容量系数；

t—电池室最低温度，有采暖设备时取15，无采暖设
≤0.5h ≤6h ≤8h
经常昼夜停电、供电无保证
8.整流及配电设备配置原则
8.1设备配置原则
较大通信局站一般分设交流配电屏、直流 配电屏和开关整流器，甚至设多套设备，分 散供电；较小局站则设一套组合电源架。 配电设备容量宜按远期容量配置，整流模 块按近期容量配置。

8.2、整流模块容量计算
7.1配置原则 一般局站设二组相同容量的蓄电池组。一体化模块局等小 容量局站可设一组100AH或200AH蓄电池。200AH电池可由 同厂家、同型号、同容量、出厂日期相差不足一年的两组 100AH蓄电池并联使用。 对于既有电池组，当电池组中仅有少数2V电池老化时， 在电池组使用时间较短（三年左右）并且其余电池的质量较 好时可单块更换，不然则应全部更换。 单组电池容量在200AH及以下时，采用12V单体电池，大 于200AH时，采用2V单体电池。 新设电池组应使用阀控密封免维护电池。
6.电源设备配置原则
依据：《通信电源设备安装工程设计规范》 (YD/T 5040-2005)；
通信用交流配电设备，按系统远期配置； 通信用直流配电设备，按系统近期配置； 整流设备，按系统近期配置； 蓄电池组，按系统近期配置。 （近期为建成投产后3～5年）
7.通信局站蓄电池配置
（6）UPS设计中应牢记：可靠性第一，节能 第二，节能应服从于可靠性的设计原则。 （7）UPS的输出功率因数，通常按0.8来计 算。

有文章给出了UPS的负载率和效率的关 系，在负载率达到25%时，效率可达到90%， 而负载率为15%时，效率仅为55%。 低效率引起很多问题，一是浪费电能，例 如对15kVA负载供电，UPS选用100kVA比选 用30kVA每年多支出电费7万多元；二是增加 建设投资，UPS价格基本与容量成正比；三 是降低使用寿命，因为效率低意味着本身损 耗大，即发热多，加快了元器件的老化。
（2）稳定：各种通信设备都要求电源电压稳定，不能超过 允许变化范围。一般通信设备都由稳压电源供电。 （3）小型：为了适应通信设备的发展，电源装置也必须实 现小型化、集成化。 （4）高效率：必须采用各种节能措施，提高能源利用率和 经济效益。
3.典型通信局站交（直）流供电系统原理图
3.1通信局站交流供电系统原理图 北站电源系统图

空调的制冷功率至少应等于设备的耗电功 率。其他几项热源可近似认为占设备热量的 20%，再考虑冷气不会均匀地抵达每一处发 热的地点，所以还要计入一定余量，可按 10%。

机房所需空调制冷功率还与送风方式有 关（下送风约比上送风省25%）。

空调行业常以“匹”作为制冷速率单位， 一匹=2000千卡/小时，换算成制冷功率单位 以W表示时，一匹=2000/1.163=2325W。通 常空调行业把制冷功率2200-2600W都称为一 匹，3200-3600W为1.5匹，4500-5500W为2 匹等。
通信电源系统 设计原则及配置方案
河南铁通工程建设有限公司设计所 2014年2月
本节培训目标
了解通信电源在通信网络中的种类及地位 了解各功能设备组成 掌握通信电源设计中的基本方法
1、通信电源在通信网络中的种类 及地位
1.1通信电源是通信局站的重要组成部分，通常称为通信设 备的“心脏”。 1.2通信局站供电的特点： 重要性：通信电源故障会造成大量通信停止运行，在政治上、 经济上给国家集体或个人造成重大损失。 复杂性：通信电源用电功率大小不一，但供电质量要求高， 可靠性高。 电压种类：主要有直流：24V、-48V；交流：220V、380V， 供电质量要求高。 设备配置：冗于度较大，设备种类较多。
3.典型通信局站交（直）流供电系统原理图
3.2通信局站直流供电系统原理图 中心所6楼电源系统图
4.通信电源设计的特点 设计周期较其他专业短：通信电源设计的计 算依据在通信设备的方案最终确定后才能提 供。
供电系统相对独立：各局所设备之间不存在 功能连接，仅有下级局所向上级传送信号监 控的功能。
12.交直流电源线配线
12.1 相关规定 按97年《通信电源设备安装设计规范》规定，“机房内 的交流导线应采用阻燃型电缆”。而05年规范则要求“机房 内的导线应采用非延燃电缆”，即全部导线。 一般应采用铜质配线，但和铝质架空电力线相接的引入 线必须采用铝芯电力电缆，以防在杆上连接处不同金属产生 电化腐蚀。 在同一路径内，交流与直流电源线应间隔100mm以上。 为便于备料，用量很少且线径相近的线缆类型可以向大 线径合并。
2、通信设备对电源系统的要求
2.1通信设备对电源系统的要求：
（1）可靠
（2）稳定
（3）小型
（4）高效率
（1）可靠 ① 交流电源供电的通信设备都应当采用交流不间断电源 (UPS)。 ② 在直流供电系统中，应当采用电池并联浮充供电方式。 ③ 必须提高各种通信电源设备的可靠性，可靠性第一， 节能第二，节能应服从于可靠性的设计原则。
例如标称容量为120kVA的UPS，在负载功率 因数为0.8时，负载最大有功功率为 120*0.8=96kW，逆变器的输出功率也是96kW， 输出电流为96000/(380*1.732)=146A
9.2 UPS蓄电池容量计算
UPS蓄电池组的容量取决于UPS容量和备用放电时间。 蓄电池容量的计算方法是首先按下式计算蓄电池的放电电流， 再用前述蓄电池容量计算公式算出电池容量。
举例：通信段洛阳无线网控制中心设一台UPS，供电范 围包括控制设备、管理终端和中继光端机，总耗电约1000W， 所以UPS额定容量应不小于1000/0.8=1429VA，按UPS容量 系列，设2kVA单进单出 UPS一套，配套蓄电池电压为48V。 电池容量取决于放电电流和放电时间。放电电流由上式求出， 其中S应取实际输出视在功率而不是设备视在功率，即S*0.8 应取实际有功功率1kW。上式中μ取0.8，U=1.85*24=44.4V， 于是I=1*1000/(0.8*44.4)=28.15A。 如果确定UPS支持停电时间4小时，利用公式即可计算 出电池容量，其中K=1.25，I=28.15，T=4，η=0.79， α=0.008，t=15，得Q=193.65AH，取蓄电池容量200AH， 即采用4块12V、200AH电池串联或24块2V、200AH电池串 联。