通信枢纽楼低压配电系统的设计初探

李 斌，吴 静，黄小光，吕吉贺

（①华信邮电咨询设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014；②中国移动集团内蒙古有限公司，内蒙古 呼和浩特 010090）

0 引言

在当前全业务竞争形势下，随着移动通信技术和移动通信市场迅速发展，数据业务也在快速发展，大量的软交换设备和数据设备在现网中应用，软交换已逐渐取代原先的程控交换设备。新业务的大量引入，导致通信设备的集成度越来越高，单机架耗电量大幅上升，通信集中化给局房动力网络能源系统安全供电保障能力等带来严重挑战[1-2]。某运营商局房动力网络能源供电能力不足，急需对原有枢纽楼低压配电系统进行扩容改造。

1 低压配电系统设计方案的确定

低压配电系统负责对整个通信枢纽楼供电，因此低压配电系统设计的好坏，对整个通信枢纽楼设备的运行，具有重要影响，在方案设计之初，就需要对通信枢纽楼的近期及远期负荷有准确的评估。

1.1 负荷估算

通信负荷包括保障负荷和非保障负荷。保障负荷包括直流系统、交流不间断系统、机房专用空调、电梯、应急照明、重要的数据终端等。非保障负荷包括普通办公照明、空调等除保障负荷之外的用电负荷。以下对近期和远期负荷分别进行估算。

（1）近期负荷估算

该通信大楼的近期负荷估算如表1所示。

表1 目前负荷估算表

从表1可知，近期保障设备负荷为269.4 kW，蓄电池充电功耗为147.1 kW，因此近期保障负荷为269.4+147.1=417(kW),近期大楼设备总负荷为671.6 kVA，因此设备负荷及蓄电池对变压器的需求为671.6+163.5=835（kVA）。

（2）远期负荷估算

考虑到今后网络建设中，移动核心网将主要采用软交换和 3G设备，一方面网络设备将主要集中在省公司枢纽楼，另一方面由于设备集成度与传统交换设备相比大大提高，因此预计该市公司交换机房所需面积有较大下降，为通信设备机房总面积的50%左右；随着数据新业务的发展，接入设备的增加，传输、数据、支撑机房所需面积相应增加，分别占通信机房总面积的10%、30%、10%左右。市公司机房内电力、电池、UPS机房面积需求应不小于通信设备机房面积的30%。各专业机房分配比例如表2所示。

表2 各专业机房比例分配表

拟各机房的单位面积功耗估算有:①传输专用机房按180 W/m2估算；②交换专用机房按400 W/ m2估算；③数据专用机房按600 W/ m2估算；④备用机房按600 W/ m2估算；⑤通信机房专用配套空调功耗＝（机房设备功耗×0.8＋建筑面积×0.2）/2.2估算；⑥电力机房专用配套空调功耗＝（机房设备功耗×0.1＋建筑面积×0.2）/2.9估算；⑦各个机房的面积远期使用率为80%的装机列取；⑧电力电池室占机房面积约30%列取。

远期该移动大楼现有6～8层办公用房改造为通信机房后，加上现有机房剩余装机面积，共可新增通信机房面积可装机面积为1700 m2，电力电池室占用30%约510 m2，通信机房约1190 m2。通信负荷估算如表3所示。

表3 通信负荷估算表设备类型

从表3可知，1190 m2的面积新增设备耗电量合计约746 kW（包括空调耗电量），再加上蓄电组的充电功率为130 kW（通信设备耗电量的30%），合计为876 kW/1096 kVA。

结合前面现有负荷分析可知，该移动大楼远期对油机需求为417＋876＝917（kW），对变压器需求为835＋1096＝1931（kVA）。

低压配电系统油机保障方案采用两台 500 kW油机组并机使用，同时新增2台2000 kVA变压器分别给新建办公楼和生产用楼供电。低压系统设计方案如图1所示。

图1 低配系统设计方案

2 配电设备的选型

低压配电方案一阶段设计需严格按照国家相关规范[4-8]，低压配电设计包括低压配电柜、低压断路器、浪涌保护器、无功补偿等低压配电设备的设计及选型。

（1）低压配电柜

以某品牌的低压配电柜为例，该品牌低压柜有两种柜型。一种为固定分隔柜，另一种为抽屉柜。如图2所示。

图2 低压配电柜

固定分隔柜特点:固定分隔式结构比较简单直观，相应的组装的零部件少，这样在材料、生产组装等方面结构成本低、经济性好和生产效率高，主要用于配电回路，也可以用于一些功率较大的电动控制回路；抽屉柜特点:便于维修，主要用于电动机控制回路，也可用作配电。

固定分隔柜无法把整个一、二次回路都从柜体分离出来。而抽屉柜可以把断路器，接触器，热继等一起从柜体分离，抽屉柜更换断路器时会影响柜体的防护等级。对于通信行业应用主要是配电回路为主，使用上两者差别不大。对于石化等行业，电动机回路比较多，抽屉柜使用维护更为方便一些。

（2）断路器

断路器是低压馈电柜中的主要元器件，断路器的容量大小及质量好坏对用电的经济及安全性都很重要。一般情况下 800A以下的断路器可选择塑壳断路器，800A以上的断路器可选择框架断路器，后者的分断能力较前者高；为防止断开电源的中性线电流对低压配电系统的干扰，主进线和联络开关须使用四级断路器，其他低压柜内断路器可采用三级断路器。

（4）浪涌保护器

入户电力变压器低压侧安装的电源防雷器作为第一级保护时，应为三相电压开关型电源防雷器，其雷电通流量不应低于60 kA，浪涌保护器每极都必须设置保护[3]，浪涌保护器前端须接断路器或熔断器。断路器的选取如表3所示。

（5）无功补偿装置

为提高供电质量，降低损耗，需要在变压器出线低压侧安装无功补偿柜。无功补偿柜一般选择变压器容量的30%～50%，电感类负载多的情况下，可取大些。补偿柜中断路器额定电流计算:

其中Ue:电容器额定电压kV；Qe:电容器额定容量kvar

断路器额定电流选择要比实际运行电流大,可取1.5～2.5倍。为消除由高次谐波电压、电流所引起的电容器故障，在电容器回路中通常采用串联电抗器的方法改变系统参数。抑制7次及以上的高次谐波可采用2%～4.2% 电抗率，抑制5次及以上的谐波可采用 4.4%～6%电抗率，抑制3次及以上的谐波可采用12%电抗率（电抗率=电抗值/电容值）。

表3 浪涌保护器保护断路器选型表

3 结语

通过对某运营商通信枢纽楼的评估，制定出详细、科学的低压配电改造方案，并对低压配电设备合理选型，改造方案达到了较好的预期效果。

[1]李峰.数据中心供配电系统设计[J].通信技术,2010,43(06):227-234.

[2]吴坤君,雷宏江,李强,等.通信电源设备的可靠性分析[J].通信技术,2008,3(41):126-128.

[3]YD/T 5040-2005.通信电源设备安装工程设计规范[S].

[4]GB5W52一95.供配电系统设计规范[S].中国:中华人民共和国机械工业部,1996.

[5]YD/T 5098-2005.通信局(站)防雷与接地工程设计规范[S].

[6]JGJ16-2008.民用建筑电气设计规范[S].

[7]GB50052-1995.供配电系统设计规范[S].

[8]GB50343-2004.建筑物电子信息系统防雷技术规范[S].

[9]信文.信息产业部发布七项通信行业标准[J].信息安全与通信保密,2003(03):8.

[10]冯海,孙哲,陈文,等.可持续运营通信机楼建设的思考[J].通信技术,2010,43(06):77-79,82.