通信机房的电源设计方案解析

　　首先按照标准将勘察阶段画的设计草图按统一比例形成电子板，图纸美观，各图标图号符合标准，在摆放新增的电源设备时，机房整体考虑，不要随意将设备摆放，考虑消防通道的预留、空调送风等问题，合理安排设备布局。

　　勘察：

　　到现场后，首先了解市电引入的情况、了解各通信机房的相对位置、结构，楼间电源上下线路由等大框，有的电源线是走竖井，有的电源线是走地槽，一定要明确。确定电力主机房、油机房和通信机房高度，以便确定上下线电源线缆长度。

　　其次了解大楼供电系统的大致情况〔大楼照明用电、空调用电、通信设备用电等〕，通信设备现在负荷，近期或者将来计划安装设备的情况，估算出机房将来交/直流总负荷各是多少，统计并做详细记录。

　　然后进入各专业通信机房，先到电力电池机房〔通常在一楼〕记录机房内详细情况，后到通信设备机房记录详细情况。再了解电源系统开关的组成，从电源电池计算方法开始着手。

　　开关电源系统的组成：

 

 

　　开关电源容量配置

 

 

　　通信电源配置容量的计算方法（一）

 

 

　　通信电源配置容量的计算方法（二）

 

 

　　通信电源容量的计算实例

 

 

　　设计方案：

　　（1）交流配电柜选配（380V/XXA）：

　　交流配电柜的容量选择要根据局方提供的将来设备交流总功耗计算。

　　举例：某通信机房380V供电通信空调2台，共计耗电18KW，照明用电100A，数据设备、PC终端等耗电按150A，近期其它220V供电预留50A。

　　计算配电柜容量：P总功耗（瓦）＝〔P空调＋P照明＋P数据、PC＋P预留〕/∩功率因数＝〔18000＋220*100+220*150+220*50〕/0.8＝105000（W）

　　I总= P总功耗/U=105000/400=263（A），其中功率因数会因设备厂家的不同而有差异，在此取0.8。故近期配置380V/263A的即可，考虑到将来增加设备，同时按国家交流电流系列标准，综合取定本机房新增交流配电柜容量为：380V/400A，能满足中远期交流负载需求。常用设备的效率、功率因数和交流电流系列标准如下：

　　常用设备的效率、功率因数

 

 

　　交流配电屏/箱电流标准系列（单位：A）：50，100，200，400，630，800，1000，1600。

　　例如：380V/400A表示：交流配电屏三相输入380V、400A的容量，输出功耗小于输入功耗。

　　交流配电屏输出：分三相输出（380V）和单相输出（220V），为保证相平衡，三相输出分路最好配为3的倍数。比如某交流配电屏输出配置为：三相3*16A，三相3*32A，三相3*63A。

　　交流熔断器的额定电流值选定原则：照明回路按实际负荷配置，其它回路不大于最大负荷电流的2倍（1.5~1.7倍），注意空调启动电流可达最大电流的4～7倍，故在选配熔断器的时候特别注意。

　　（2）UPS选配：

　　UPS的容量选择要根据局方提供的通信机房内重要交流负载的总功耗计算。

　　计算方法同交流配电柜容量计算。

　　举例：某网管监控中心要单独配置一套UPS，有50台电脑终端，每台功耗按300W估算，则P总功耗（瓦）＝300*50＝1500W，P总功耗（VA）=1500/0.7=2143VA，故P总功耗（KVA）＝P总功耗（VA）/1000=2143/1000＝2.143 KVA，由于电脑终端属于单相220V供电，综合取定选择单相输入单相输出3KVA UPS主机柜。

　　对于三相输入单相输出和三相输入三相输出情况同上所述，工程设计中明确通信机房设备实际需求〔是三相还是单相输入〕，然后相应选择UPS主机柜是三相还是单相输出。

　　UPS主机柜容量标准系列如下：

　　① 单相输入单相输出设备容量系列（KVA）：0.5，1，2，3，5，8，10；

　　② 三相输入单相输出设备容量系列（KVA）：5，8，10，15，20，25，30；

　　③ 三相输入三相输出设备容量系列（KVA）：10，20，30，50，60，80，100，120，150，200，250，300，400，500，600。

　　UPS输出：分三相输出（380V）和单相输出（220V）。

　　UPS选配需要说明的问题：选配什么品牌的UPS电源要根据据运营商的具体情况来确定，但有一点必须明白， 就是所有欲选配UPS电源的功率（单位统一）必须略大于负载的实际功率，才能使UPS电源可靠地工作。另外，功率是电能的单位，一般用瓦特（W）来表示，而国际上用电流安（A）和电压伏（V）的乘积来表示（VA为视在功率）。视在功率伏安（VA）与有用功率瓦特（W） 的换算方法为：视在功率伏安（VA）数乘以0.7～0.8即为有用功率瓦特（W），如下：

　　表达式：VA*0.7（或0.8）=W〔即：伏安*0.7/0.8＝瓦〕

　　（3）直流配电柜选配（48V/XXA）：

　　直流配电屏的容量选择要根据局方提供的将来设备直流总功耗计算。

　　举例：某新建传输交换综合机房中远期计划新增传输设备8架〔满配功耗按8KW〕，新增1套20000门模块局交换机（每门按1W）〔满配功耗按20KW〕，设备电源均为双路输入，大楼采用分散供电方式，此机房新建一个直流配电柜专供传输和交换设备，求直流配电柜容量？

　　P直流总输出= P传输+ P交换＝8000＋20000＝28000（W）

　　则直流配电柜输入电流I＝P直流总输出/48=28000/48=583（A）

　　综合取定直流配电柜的容量为：48V/800A，直流配电柜采用双路48V/800A输入。

　　直流配电屏的输入/输出可分单路输入/输出和双路输入/输出，看通信设备实际需求确定。

　　直流配电屏电流标准系列（单位：A）：50，100，200，400，800，1600，2000，2500。

　　例如：现在需要一单路400A输入的，表示为48V/400A；如果需要2路400A主备输入的，表示为双路48V/400A〔或2*（48V/400A）〕。

　　直流配电屏输出：单路或双路输出。需要说明的是如果为双路输出，接法一定从两路中端子分别引接，不可从一路中两个端子引接。

　　下面是以吉林移动工程根据设备实际需求配置的一个直流配电柜〔机架高2200*800*600〕输入输出配置图：

 

 

　　直流熔断器的额定电流值选定原则：额定电流值应不大于最大负载电流的2倍。各专业是指电流机房熔断器的额定电流应不大于最大负载电流的1.5倍。

　　二级直流输出〔列头柜〕的选配原则同直流配电柜选配。

　　（4）基站用高频开关电源选配：

　　高频开关电源是交直流输出混合柜〔即：既有交流输出单元，又有直流输出单元〕，开关电源的容量选择要根据站内设备总交直流功耗计算。

　　基站一般单个为30或50A的整流模块，局用一般单个为100A的整流模块；有很多厂家的基站用高频开关电源有二次下电的功能，一般一次下电接无线设备，二次下电接传输设备。

　　整流模块采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分摊负载电流。

　　电源系统整流模块根据N+1冗余配置原则，主用整流模块数量N由以下公式计算：

　　整流模块单体的配置主要由以下三个方面共同决定：

　　①电源系统所带负载总电流的大小；

　　②蓄电池的充电电流（电池容量×25%）；

　　③N+1备份（当N≥10时，模块数量则为N+2）。

　　其中：——负载总电流；——蓄电池的充电电流；——所选单体的额定输出电流。

　　举例：吉林移动工程规划某基站内远期配置MBI5基站设备3架，每机架27A，中兴SDH155/622M1端，每端10A，配置2组500AH 蓄电池，照明用电按2A，求高频开关电源容量及整流模块单元单体配置数量？

　　此基站内负载总电流为：I总＝I基站＋I传输＋I电池充电＝27*3＋1*10＋500*25％＝216A

　　P开关电源输入*0.85=P基站总输出（其中：0.85表示高频开关电源功率因数取定值）

　　那么基站总输出功耗P开关电源输入＝P基站总输出/0.85＝〔48*216+220*2〕/0.85=12716（W）

　　高频开关电源容量计算＝12716/48=265A，综合取定容量的值为48V/300A。

　　选定单体模块容量为50A的，则N=216/50=5块，N＋1备份，按6块配置（满配置），故此工程远期按6个模块配置，近期可能由于基站设备机架较少，同样可以根据上面公式计算出结果。

　　（5）蓄电池组/柜的选配：

　　蓄电池组选择类型为：免维护阀控式密封铅酸蓄电池，即VRLA。

　　阀控式密封铅酸蓄电池容量系列（10小时率）（单位：Ah）：30，50，60，80，100，150，200，300，400，500，600，800，1000，1200，1500，2000，2500，3000。

　　移动通信基站蓄电池组放电时间应在1～3小时。对基站传输设备的供电时间，工程设计中通常按不小于20小时考虑。

　　工程设计中，局配置的蓄电池容量通常在1000～3000Ah/组，即局蓄电池总容量在2000～6000Ah；基站配置的蓄电池容量通常在300～500Ah/组，即基站蓄电池总容量在600～1000Ah。电池容量.xls〔以吉林移动工程为例，详见后表〕

　　（6）电源线径的选择：

　　A、交流电源线线径计算（经济电流密度法）：S=I/2.5，I=P/U

 

 

　　B、直流电源所用缆线截面计算如下（电流矩法）：

　　S=（2L •I）/（57 •△V）

　　其中S为缆线截面，I为电流量，L为距离，△V为允许电压降，57为铜导率。直流压降分配：-48V直流全程压降为〈3.2V和〈2.7V。电源母线计算（直流）.xls

　　（7）接地系统：

　　接地系统分为工作地、保护地和防雷接地。

　　接地线宜短、直、截面积为35~95mm2，材料为多股铜线。 接地引入线长度不宜超过30m，其材料为镀锌扁钢，截面积不宜小于40mm×4mm或不小于95mm2的多股铜线。接地引入线由地网中心部位就近引出与机房内接地汇集线连通，对于新建站不应少于两根。

　　接地汇集线一般设计成环形或排状，材料为铜材，截面积不应小于120mm2，也可采用相同电阻值的镀锌扁钢。

　　根据经验，保护接地线选取定为：走线架、传输、交换设备机壳接地采用1*16mm2，交、直流配电柜保护接地采用35～50mm2，MDF接地采用 50mm2。

　　地线的接地电阻：

　　A 、大的枢纽局、程控交换局（万门以上）、汇接局、国际电话局、电信局、综合楼及长话局（大于2000门以上）接地电阻《1Ω。

　　B 、程控交换局（2000门~10000门）2000门以下的长话局，接地电阻《3Ω。

　　C 、2000门以下的程控交换局光中继站、微波站、通讯基站接地电阻《5Ω。

　　埋地引入通信局站的电力电缆应选用金属锴装层电力电缆或穿钢管的护套电缆。埋地电力电缆的金属护套两端应就近接地。在架空电力线路与埋地电缆连接处应装设避雷器。避雷器、电力电缆金属护层、绝缘子、铁脚、金具等应连在一起就近接地。避雷器的接地线应尽可能短，接地电阻尽可能小。

　　移动通信基站宜设置专用电力变压器，电力线宜采用具有金属护套或绝缘护套电 缆穿钢管埋地引人移动通信基站，电力电缆金属护套或钢管两端应就近可靠接地。

　　交流屏、整流器（或高频开关电源）应设有分级防护装置。

　　接地体宜采用热镀锌钢材，其规格要求如下：

　　钢管φ50mm，壁厚不应小于3.5mm。

　　角钢不应小于50mmχ50mmχ5mm。

　　扁钢不应小于40mmχ4mm。

　　基站机房工作地、保护地和铁塔防雷地三者相互在地下焊接连通成一体作为机房地网，接地汇集线一般设计成环形或排状，材料为铜材，截面积不应小于120mm2，也可采用相同电阻值的镀锌扁钢。 接地引入线由地网中心部位就近引出与机房内接地汇集线连通，对于新建局/站不应少于两根。

　　我国雷种指防直击雷和感应雷、球雷及雷电侵入波，防雷主要防感应雷或雷电侵入波。

　　在IEC标准、国标及原邮电部通信电源入网检测中，规定的模仿雷电波形有10/350μs电流波、8/20μs电流波、1.2/50μs电压波或10/700μs电压波等，这里的8/20μs电流波是指波头时间为8μs 、波长时间为20μs的冲击电流波，余下类同。

　　变压器高、低压侧均应各装一组氧化锌避雷器，氧化锌避雷器应尽量靠近变压器装设；变压器低压侧第一级避雷器与第二级避雷器的距离应大于或等于10米，严禁采用架空交、直流电缆进出通信局站。

　　经过上面的各步骤实施后，就可以将运营商需要订购的电源设备清单、电源缆线型号、长度等具体数据提供上去，以便运营商订货，另外需要说明的是，制作出来的这些表格一定要体现在设计文本或图纸中。