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谈谈莆田新电信大楼供电系统设计思路
摘要：本文紧切通信电源近年出现的新设备、新维护方式及笔者的一些工作经验、就新电信大楼供电系统设计阐述一些个人观点。
关键词：新供电系统、分散供电、集中监控、负荷、选型
近年来，由于密封阀控式电池渐而取代防酸隔爆电池，高频开关电源取代相控型系列电源， 智能油机取代老式油机，包括各种交直流配电屏也智能控制化，分散供电与集中供电的争论也由 于新设备的出现已优势顿现，实际上许多移动机房或无线基站就已是分散供电的模式。此外，通 信设备的供电基本趋于48Ｖ、220Ｖ两种制式。综合各种因素,供电系统设计也必然重新予以布局。
新的供电系统应包含四大部分：交流供电系统、直流供电系统、地线系统、监控系统。平常 所言通信电源三大系统，由于集中监控的出现，应重新予以定义。设计时许多考虑可无需，反而 更侧重新设备性能的考虑。下面对我局将完工的电信大楼(八层)供电系统进行模拟设计。各楼层 功能如下：
八层：备用机房
七层：话务中心机房
六层：数据通信机房
五层：计算机中心机房
四层：网管及监控机房
三层：传输及TS2机房
二层：市话配线 交换机房(初期二万门，终局五万门)
一层：进线室 电力室 蓄电池
一、设计遵循原则及思路：
供电设计应考虑减少一次性投资，提高系统安全稳定系数，兼顾远期，避免重复设计及重复 施工为原则。作如下考虑：
1.由于分散供电无可比拟的用AC高压供电替代长距离直流母线供电节约能耗及分散供电风险、 可随意增减设备的特性，将采用分散供电为设计指导思想。而密封阀控式电池可与通信设备合设 同一机房，使分散供电可以实现。设计以体现投资少，系统安全可靠供电为原则，相应楼层又灵 活考虑使用集中供电原理。
2.密封阀控式电池选用，在考虑后备时间时，应兼顾楼层楼板负重能力(GFM—1000AH约1.2t /平方米，二层)，可由土建部门提供资料。大容量密封阀控式电池技术尚不成熟，选用尽量避免 使用大容量，其价格也较昂贵。密封阀控式电池设计寿命在12～20年，但国内尚无先例，许多局 所因维护不当或质量原因及使用环境不良，三、四年即出现落后电池，所以选择技术力量雄厚厂 家或进口产品，更可以给供电以保障。
3.高频开关电源100A以下模块技术较成熟，并且整座大楼尽量统一型号。单个系统模块故障 后，各楼层可互相支持，无形中避免一次投资过多(备用可减少)。并要求软起动性能良好，使AC 配电系统开关分合闸安全性好(减少火花)。另外，因整流模块可灵活增减，选择系统模块数目时 只考虑近期负荷，扩容时，增加模块即可。
4.高频开关电源、计算机等通信设备都存在集成芯片，是现代高科技电子产品，对供电极为 敏感，所以在变压器低压侧加装低压避雷柜。变压器高压侧避雷要求由电力公司设计。
5.为节约电能，设计一台自动电容补偿柜。
6.为适应集中监控，所选设备皆要求有智能接口的自动化程度较高设备，包括交直流配电屏。 负荷较大，应优选有灭弧能力设备。因国产自动化柴油发电机组技术仍不够成熟，在沿海发达局 所优先选用进口或合资机组。特别是进口机组，在智能化、低噪声、高质能等方面让维护人员所 称道。
7.布线考虑AC、DC分槽布设，由大楼预设线槽沿墙往上敷设，尽量减短供电线长度，节约投 资及电能。电源监控信号线采用屏蔽多芯信号线，与DC线同槽，依设备接口定多寡。如果大楼综 合布线系统已考虑，则不再敷设。
8.大楼接地以联合接地方式保障。由底层电力室地线盒敷一母线至顶层，作各楼层机架保护 地、直流工作地、逻辑地，要求较高设备另行敷设独立接地线，但仍遵循共地不共接入点原则。 在变压器低压侧再设一组交流工作地兼防雷地(R＜4)，如接入联合接地网，也遵循上述原则。 联合接地如为主楼钢结构躯体接地，要求地阻＜0.5，如另行敷设，设计两组接地装置，每组R ≤1，两组在地线盒中并接，一般地线在大楼施工时即由土建部门完工，这里不再设计。
9.大楼不设集中空调，拟用分布式空调，供电由各楼层相应AC配电系统供给，不考虑单独设 一台变压器供电(南方四季气候较暖)。
10.设备如使用24V等小容量直流负荷，可在各楼层设相应DC/DC变换设备供给,不另设基础电 源。
11.密封阀控式电池受温度影响寿命显著，建议与设备合设一室，有空调保证。
12.供电线路设计以线路最短、压降符合要求、远期安全载流量可满足要求，与过去相同， 这里不在赘述。
13.集中监控系统选型要求该系统数据采集有实时性、准确性特点，能完成对设备的遥信、 遥测、遥控，便捷直观的工作界面，完善的报表统计等后台管理系统，硬件要求如RTU等,有良好 电气稳定性、抗干扰性能，终端软件版本先进，兼容性好，软硬件是未来发展方向。建议使用有 一定实力，良好售后服务的系统集成开发商。
二、负荷及供电方式：
根据通信设备近期、远期负荷(包括DC和AC负荷、大楼附属设备用电)并调查当地市电情况， 确定为一类市电一路供电(10kv)。图一为设计供电方式与远期负荷分布情况。有几点注明：
1、各楼层照明用电由电力室供给，10KW/层，cos=0.6。
2、电梯用电以112KW/部，充气机以10KW/台计，由电力室供给。
3、各层微机UPS供电以AC负荷计算，0.3kw/台，大型以3kw/台。
4、柜式空调以5匹/台计。
图中在电力室设AC配电Ⅰ屏供整座大楼照明等附属用电
设AC配电Ⅱ供三四五层电源设备用电
设AC配电Ⅲ供六七八层电源设备用电
设智能电源Ⅰ(即高频开关电源系统，包括交直流配电、整流模块及相应电池组)供二层交换 机房用电，因交换机房所需负荷大，无论整流器或电池都重，不宜设楼上就近供电。
在三层单独设一套智能电源Ⅱ供该层交直流用电；因五层负荷不大，在四层设一套智能电源 Ⅲ供给该层交直流负荷；同样，在六层设一套智能电源Ⅳ供六七层用电。八层暂不设，但以基站 设备估其负荷，以便计算AC配电屏等设备容量。
三、设备选型：
依据设备负荷大小设计其容量，优选新产品，下面一一作简单阐述。
1、交流变压器：
设计时考虑20%冗余，即变压器80%满负荷时效率较高。一般选用室外节能型新变压器。远期 容量计算如下：
S(KVA)=0.8×[(∑P)２+(∑Q)２]1/2，其中0.8为设备同时利用率
其中，∑P=∑PＡＣ＋∑Ｐ浮充+∑P充电，
∑Q=∑P×（１-COS２）/COS,
COS为补偿后值，取0.9。
2、油机发电机：
每台输出功率P油≥(∑P)/η，η取0.9
由于局站空调较多，在发电机瞬间加荷情况下，要求较强的过载能力，所以选设备应优先考 虑过载能力好或功率尽量有冗余。
3、交流配电屏：
以有智能接口，可监测、控制的配电屏优选，输出分路可较多。
A.市电/油机电转换屏容量：I≥S变/(380×31/2)
B.油机电/油机电转换屏容量：I≥P油/(380×31/2×COS），COS取0.8。
C.各交流配电屏容量：I≥P总/(380××31/2×COS)，COS取0.8。
计算配电屏所供给的AC及DC有功功率负荷相累加得P总
其中，DC负荷有功功率为智能电源输出功率折算到输入侧功率，即考虑效率。
4、高频开关电源(智能电源)：
对负荷较小的可采用独立架(480A—600A)供给，以减少占地面积。许多厂家开关电源系统可 灵活增减加并机架及模块。对负荷较大的二层供电，在一楼设通用架，即有单独的AC配电屏、DC 配电屏。如果AC输出分路不足，可加设AC配电屏。系统AC容量计算：
I≥Ｐ总/(380×31/2×ＣＯＳ），COS取0.8。
其中，P总=PAC+PＤＣ
PDC=(P浮充+P充电)/ηk,ηk为模块输出侧与输入侧转换效率，取0.8。
P浮充=2.27×２４×负荷电流，P充电=2.35×24×最大充电电流
因开关电源模块数目一般用n+1方式工作，但停电后电池充电电流较大，以n+1方式对大电池 而言，往往造成长期小电流充电或充电太慢，所以建议选用可根据负荷大小自动投入模块工作的 系统。模块数目除考虑负荷大小外，还应考虑充电电流大小，再考虑必要备份。
5.密封阀控式电池：
每个智能电源系统配备两组。因按设计寿命，密封电池在12—20年，以远期负荷计，市电一 类，放电1h计算。(如容量取大，电池放电深度小，电池循环寿命可提高)容量计算如下：
C１０≥Ⅰ负荷×Ｔ／（Ｋ×ηＴ×ηＫ）
其中，T为放电时间
K为容量修正系数，1小时一般在0.45—0.55之间
ηＫ为电池衰老系数，取0.8
ηＴ为电池容量温度系数，20℃取0.97
电池只数以交换机要求取定，放电终了取1.8V/只时能满足其电压下限的数目，一般取24只。 根据结果，对照厂家提供数据可得选定容量。
6、电容补偿柜：
因四季空调负荷变动大，可选用有自动投入装置的智能柜，补偿容量计算以补偿到COS=0.9 为宜，如下：
QＢ＝∑P×［（ＣＯＳ 1２）／ＣＯＳ1（1-ＣＯＳ2２）／ＣＯＳ２］１／２ COS１为补偿前取0.7，COS２为补偿后取0.9
也可近似计算：
QＢ=(1/10～1/14)×Ｓ变
7、线型：
以走线最近，压降合乎要求，安全载流量满足远期要求设计，这里不再赘述。
四、总结
本文仅对新电信大楼建成投产如何设计其供电系统，而该系统又如何适应新的供电体制潮流， 作简单个人论述，供同行参考。完整的设计还需顾及方方面面，准确的数据资源，各局所条件及 地理环境等等。实际上许多局所因各种原因，在局站投入使用时，所谓的设计基本都是估计的， 造成扩容时重新拆、移，线路重新布设，重新建设，浪费不谓不小。一个良好的设计，带给企业 的不仅仅是供电保障，而且意味着减少投资，节约能源，提高企业经济效益。
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