通信电源系统的节能设计分析

程 栗

（北京中网华通设计咨询有限公司，北京 110000）

0 引 言

运营企业日常消耗的能源由正常运营消耗用电与通信网络消耗用电两部分组成。其中，通信网络用电占据较大比率。由于通信网络耗电主要分布于通信设备的机房，为节省电能，可考虑如何减少通信设备机房的消耗。通信电源系统的节能设计已成为人员研究的一项重大课题。

1 UPS节能技术与开关电源设备的运用

我国对高频开关能源技术的研究较为成功，利用此技术生产的多种产品也处于不断问世中。TGBT整流型UPS在设计过程中，主要运用节能环保的设计理念。相比于其他技术，UPS技术较好地融合整流技术与滤波技术且能够以节能模式在并机系统中高效运转。

开关电源整流模块休眠技术主要用于对负载电流与系统模块进行对比分析，同时运用智能软开关技术，调整正在运行中的整流模块的数量，从而使部分整流模块处于休眠状态。休眠状态下的整流模块能够减少带载和空载的能源损耗，最终达到节省能源的目的。为进一步节省能源，绝大部分现网运行的开关电源设备都可进行更新和改造。改造方式主要包括升级相应的软件、更新控制芯片和更换监控模块[1]。

2 谐波治理技术的应用

运用谐波治理技术能够减少电源系统电流畸变与电压畸变的发生，一定程度上减少了电源系统的消耗。同时，该技术可以提高开关的可用容量，防止柴油发电机震荡的出现，控制电源系统安全隐患的出现。

通过调查分析，研究人员发现谐波能对配电系统的设备产生巨大影响，应对受危害较重的局房运用谐波治理技术进行相应的治理。分析实验数据后发现在局房运用谐波治理技术后，电压总谐波的畸变率降低，电流总谐波的畸变率也有所减小。滤波器作为一种耗能设备，必须考虑投资和耗能问题，当系统谐波含量达到一定标准时，余下的谐波源可不必实施治理技术。因此，可采用并联方式解决大的谐波源，降低谐波对通信电源系统的污染。同时，也可以对一部分局房采取集中治理的方法解决谐波污染问题[2]。

3 前置端子蓄电池的应用

（1）前置端子蓄电池的优势。前置端子蓄电池与2 V蓄电池的工作原理较为相似，只是生产成本上有所差异。前者比2 V蓄电池更节省生产用料，也减少了包装材料的消耗，故前置端子蓄电池的生产成本低于2 V蓄电池。此外，前者的回收成本也低于后者。

（2）蓄电池在温控系统中的应用。构建蓄电池分区温控系统时，应将蓄电池放入一个独立的空间中，同时要求温度控制也是独立的，从而达到提高设备工作温度的目的，在一定程度上减少站点的能源消耗。待分区温控系统建造成功后，蓄电池可在一定的温度范围内工作，基站设备的工作温度也有所增高。同时，可通过地理保温箱、压缩机和半导体恒温箱调节蓄电池局部温度。

（3）蓄电池负极硫酸盐化的处理。在蓄电池使用过程中要保证及时充电，且不能过多放电，以防止出现负极硫酸盐化的情况。而当蓄电池出现硫酸盐化现象时，及时处理才可能有挽救的机会。为解决硫酸盐化，首先应调低电解液的浓度，之后利用较低的电流进行多次循环充电与放电，直到容量充满，最后应调整电解液的液面高度与浓度。此外，还可以采用脉冲修复的方法。具体又可以分为在线和离线修复两种。两种修复方式的主要区别在于在线消耗的能源较少，但修复的周期较长，而采用离线修复方式能够在短时间内产生脉冲，且脉冲电流和频率也较高。此外，在线修复主要适用于未硫化的电池，而离线修复更适用于硫化程度较高的电池。

4 机房电源布线的节能方法和途径

选择机房位置时，应考虑的因素有水源是否充足、电能是否充足、自然冷源是否便于引入和能否实现冬天多日照、夏天多通风几种。机房墙体材料一般应选用节能和绝热材料，且门窗也应尽量采用节能材料。运用节能材料可以减轻不必要电能的耗费。此外，在布线过程中，尽可能地减小导线的用量，从而减少相应的损耗。当供电系统所需线路较长时，可通过增加导线的截面积减少电能消耗。导线的长短和性能状况也会影响敷设方式的选择。

当前，通信楼中通信设备的数量在不断增加，导致供电容量增加，安装电源设备楼层的面积也随之增大。通信楼内部供电方式存在多样化现象，供电系统由集中、分散和混合供电多种电源系统构成。鉴于当前供电状况，供电系统可通过优化供电运行模式的方式，完成节能减排的目标[3]。

5 选择节能型更强的电源设备

电源系统运行过程中，电源设备消耗较大能源。在选择用电设备时，应注重能源消耗较少的设备，也就是节能型更强的设备，从而节省更多的能源。

（1）变压器的效率高低、容量大小和运行方式都可能影响变压器的节能功能。在运行过程中，变压器使用的电负荷相对较高，且单个容量便可超过1 600 kVA。因此，变压器在正常运行中会消耗大量能源，选择较为节能的变压器也就显得尤为重要。节能型的变压器的价格虽高，但其日常运行损耗较低。因而从总体损耗成本上看，购买节能型变压器更为划算。在实际选择变压器时，还应考虑容量和数量的问题。变压器的容量大小和数量多少的决定主要凭借所承受的负荷大小与成本的多少。此外，在实际工作过程，应及时变压器的使用状态。

（2）电容器主要用于提升供电系统的工作效率。其工作原理是在电容器脱离系统过程中应用放电电阻，快速调整电压至安全电压。电容器投入系统过程，也存在电能的损耗。而电子式电容器既能够调整电压，也可以避免普通电容器存在的放电损耗。

（3）在供电系统和配电系统设计过程中，应尽量选择节能性较好的设备，从而降低设备的自我消耗，提升整体的节能效果。此外，还应选择恰当的供电模式，最大程度缩短导线的长度。导线的截面积和敷设方法也会影响线路的消耗程度，所以在方案设计中也必须加以考虑。

（4）补充无功功率可以在一定程度上提升配电系统的功率。提升配电系统功率的可起到以下作用：第一，可以大程度提升供电设备的利用程度，运用更多的有效负荷，间接达到节省投入的目的，实现节省能源的最终目标；第二，可以适当提升输电的效率，当有功功率保持一定水平不变时，供电的电压也会保持稳定不变，此时若功率因素提高，电流强度会变小，设备损耗程度也会相应变小；第三，可以在一定程度上加强供电质量，提升输电的安全性，当供电系统的电流较小时，线路的电压损耗也就相对较小，因此发热量也会较小，输电线路运行的安全性得到提升。

6 滤波器的选择

通信电源设备的安装具有专业的规定。该规定要求在交流供电系统的总电流谐波含量超过10%时，应及时配备相应的滤波器。滤波器主要分为有源滤波器和无源滤波器两种，在运用技术和设计过程方面有着较大的区别。其中，无源滤波器运用LC滤波装置减少谐波的影响，提升电源的使用质量。由于无源滤波器的设计较为简单，制作成本也比较低，得到了广泛的运用[4]。有源滤波器则利用相关的技术采样并分析谐波，并参照分析结果传送另一个相反的谐波以减少原谐波的影响。此外，有源滤波器可以调整电压和电流的相位角，提升配电系统的功率。由于有源滤波器的功能比无源滤波器更为强大，在通信电源系统的设计过程中，有源滤波器更为适合。

7 结 论

在通信电源系统设计过程中，设计人员可通过先进节能技术的运用，重新规划设计方案，达到节省能源的目的。未来通信电源系统的节能问题，依然会成为研究的重点课题。