通信機樓交流供電系統配置原則的探討

葉正寧

（中國移動通信集團設計院有限公司，北京100080）

1 研究背景和目的

通信機樓的高低壓變配電系統是樓內通信和建筑設備正常可靠運行的重要保障。高低壓變配電系統配置方案和供電方式的取定與各種通信設備、建筑設備用電可靠性的要求、外市電類別等因素密切相關。高低壓變配電設備如果配置標準過低，將會影響重要用電負荷的可靠性，當電源系統出現故障時有可能導致大范圍的網絡和業務中斷，造成重大的政治影響，給業務收入帶來重大損失；但是如果配置標準過高，又勢必會增加工程投資，并占用過多的機房面積，影響大樓的裝機率。

通過對高低壓變配電系統可靠性的分析，降低高低壓變配電系統設備配置標準，從而達到在一定可靠性的基礎上，減少交流供電系統所需的裝機面積。

2 高低壓變配電系統設備配置標準研究

2.1 高低壓變配電系統供電方式

通信機樓高低壓變配電系統的供電方式取決于以下因素：一是市電引入方案、二是變壓器的配置、三是柴油發電機組的配置。根據相關設計規范，變壓器和柴油發電機組的配置又取決于市電引入方案。所以，要確定高低壓變配電系統的供電方式，先要確定市電引入方案。

（1）外市電引入

外市電引入路數主要有單路引入、兩路引入及多路引入三種形式。通信局房通常要求采用兩路市電引入方式；對于規模不大的通信局房，當引入兩路市電比較困難或不經濟時，可采用單路市電引入方式；多路市電引入多應用在容量大，地位非常重要的通信樓或通信樓群。

（2）高壓供電系統

通信用高壓供電系統主要有三種配置方式，一種是單路市電電源引入的高壓供電系統；一種是兩路市電電源引入的高壓供電系統，兩路外市電是采用互為主備的運行方式；一種是三路市電電源引入的高壓供電系統，三路市電是采用一主兩備的運行方式（注：此種高壓供電系統在本文中稱為超一類市電）。

高壓供電系統主要由進線柜、PT柜、計量柜、聯絡柜及出線柜組成。

（3）變壓器

通信用變壓器是高低壓變配電系統中重要的一環，它決定了整個交流供電系統的主要運行方式。通信用變壓器配置主要有二種形式：

①n＋1——多機主用，單機備份方式。

②1＋1——一主一備，主備用設備等數量方式。

（4）低壓供電系統

低壓供電系統是與變壓器配置相對應的，1臺變壓器對應一段低壓母線，即對應一套低壓供電系統。

每套低壓供電系統一般包括進線柜、電容補償柜、市電油機轉換柜、若干臺出線柜，大多數低壓供電系統還包括聯絡柜。

（5）備用發電機供電系統

目前的通信局房基本采用的是低壓柴油發電機組作為備用發電機組。柴油發電機組的容量配置是按通信局房的最大保證負荷計算的，即備用發電機組的總容量不小于最大保證負荷。

通信用油機配置主要有二種形式：

①n＋1——多機主用，單機備份方式。②n——均為主用。

2.2 高低壓變配電系統分析

2.2.1 高低壓變配電系統可用性分析

通信局房的交流供電系統可靠性的高低取決于系統中各設備間的運行方式及各設備的平均失效間隔時間（MTBF）或不可用度。

交流供電系統中的各種設備的可用度和不可用度詳見表1。

表1 供電系統各部分的可用性和不可用性表

具體可靠性計算：并聯設備的可靠性＝（1－（1－設備1可用度）×（1－設備2可用度））；串聯設備的可靠性＝設備1可用度×設備2可用度。

可以得出8種供電方案的可用度。按一年8 760h計算，其各種不同的供電系統不可用時間詳見表2。

表2 不同的供電系統不可用時間及停電概率表

從上表中可以看出平均每個月不可用時間均在0.05min以內，根據各通信局房交直流供電系統所配備的蓄電池組放電時間，供電系統的不可用時間遠小于蓄電池組保證時間，所以是安全可靠的。

2.2.2 高低壓變配電系統設備配置分析

（1）高壓設備配置分析

高壓設備配置基本上是以外市電引入數量和容量決定的，高壓配電設備主要包括：進線柜、計量柜、PT柜、出線柜、母聯柜和隔離柜。

高壓設備的配置比較固定化，因此高壓配電機房的面積要求比較固定。要想節約高壓配電機房的面積，只能通過從不同廠家的不同高壓配電產品中選取柜體較小的產品。

（2）低壓配電設備配置分析

低壓設備配置基本上是以變壓器數量和容量決定的，低壓配電設備主要包括：進線柜、聯絡柜、補償柜、出線柜和ATS柜。

低壓配電柜的配置比較固定化，因此低壓配電機房的面積要求比較固定。要想節約低壓配電機房的面積，可以通過從不同廠家的不同低壓配電產品中選取柜體較小的產品。還可以采取配置大容量輸出分路和密集型母線出線等手段，減少輸出分路，從而減少低壓輸出柜的數量。

（3）變壓器設備配置分析

變壓器的工作方式主要有n＋1和1＋1兩種方式。

當變壓器的工作方式為n＋1時（n≤5），主用變壓器的負載率可以提高到100%，通過提高主用變壓器的負載率，會減少變壓器的整體數量，使得變壓器安裝面積減少。

當變壓器的工作方式為1＋1時，變壓器的負載率最多到50%，由于變壓器的負載率有一定的限制，變壓器安裝面積會隨著負荷增加呈線性增加。

（4）油機設備配置分析

對于超一類市電情況，其供電系統組織結構圖如圖1所示。

對于市電引入類別為一類市電的情況：根據對供電系統的可用性的分析結果，可以考慮將一類市電分解成兩個二類市電使用，這樣只需要對整個保證負荷的一半考慮配置油機設備即可，即：油機設備按照n／2＋1配置。其供電系統組織結構圖如圖2。對于由兩個二類市電組成的供電系統，本文中定義為雙二類市電。

圖1 超一類市電供電系統組織結構圖

圖2 雙二類市電供電系統組織結構圖

2.3 高低壓變配電系統設備配置原則及標準

根據這8種供電方案，中國移動通信機房高低壓變配電系統應根據通信機房建筑的總用電負荷，并結合通信建筑的供電等級來配置。根據不同的配置方案，可以計算出高低壓變配電及油機房所需要的使用面積，詳見表3。

表3 不同配置方案對應的使用面積

3 結 論

通過以上的分析可以看出，在外市電引入類別能夠達到超一類和雙二類級別的情況下，靈活的配置油機設備，能夠較為有效地降低高低壓變配電機房及油機房的使用面積，從而能夠達到提高整個通信機樓的使用效率的目的。