淺談秦沈線沈陽分輸站通信直流電源系統(tǒng)的設計

穆乃剛

（中油遼河工程有限公司（原遼河油田設計院），遼寧 盤錦 124010）

一、前言

近年來隨著國內(nèi)石油行業(yè)長輸管道的建設，也促進了管道通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，秦皇島-沈陽天然氣管道工程通信系統(tǒng)是中石油管道通信系統(tǒng)連接東北通信網(wǎng)的區(qū)域干線，承擔著企業(yè)生產(chǎn)和管理重要信息的傳輸，而通信直流電源則是通信設備正常運行的保證，一旦通信直流電源發(fā)生故障，將引起通信設備供電中斷，造成重要信息無法正常傳輸，因此做好通信直流電源的設計具有重要意義。

二、通信直流電源的組成及運行

1、通信直流電源的組成。通信直流電源是一個復雜的系統(tǒng)，目前其普遍采用－48V的高頻開關(guān)整流電源，一個完整的通信直流電源由5個部分組成：交流配電單元、整流模塊、直流配電單元、蓄電池組、監(jiān)控系統(tǒng)。

2、系統(tǒng)運行

通信直流電源采用全浮充方式進行供電，在交流電源正常供電時，蓄電池和整流模塊并聯(lián)浮充對通信設備供電，當交流電源故障和停電時，由電池放電保證通信設備供電，當交流電源恢復后，整流模塊除向通信設備供電，同時兼對電池進行放電后的補充充電。

三、通信直流電源的設計

下面以秦沈線沈陽分輸站為例，從蓄電池容量、整流模塊的配置、導線的選擇三個方面詳細介紹通信直流電源系統(tǒng)的設計。

1、蓄電池容量的選擇

沈陽分輸站設高頻開關(guān)直流電源，為SDH設備、BITS設備和OLA設備提供-48V DC電源，由本系統(tǒng)供電的負荷如下表所示：

?

蓄電池容量計算公式為：Q=KIT/{η[1+α(t-25)]}，式中

Q-蓄電池容量(Ah)；

K-安全系數(shù)，取1.25；

I-負荷電流 (A)，對直流系統(tǒng)來說，I=P/U，P為直流負荷功率 (W)，U為負荷的額定電壓(V)，本工程為48V；

T-放電小時數(shù)(h)；

η-放電容量系數(shù)，參見《通信電源設備安裝工程設計規(guī)范》；

t-所在地有采暖設備時，按15℃考慮，無采暖設備時，按5℃考慮；

α-電池溫度系數(shù)（1/℃），

當T≥10時，取α =0.006；

當10>T≥1 時,取 α =0.008；

當T<1時,取α =0.01；

經(jīng)調(diào)查，本站場所在地區(qū)外電屬于二類市電，即供電線路允許有計劃檢修停電，平均每次停電時間不大于6h，直流系統(tǒng)的蓄電池一般設置兩組并聯(lián)，則本工程每組蓄電池放電小時數(shù)T取3h，電池容量計算表如下：

電池容量計算表

所以蓄電池容量選用200Ah，共2組。

2、整流模塊的配置

1)整流模塊總?cè)萘康拇_定

整流模塊總?cè)萘康拇_定應結(jié)合如下三種運行工況，取其大者：

①滿足浮充電要求

Ir-主用整流模塊的額定電流(A)，下同；

Ijc-直流系統(tǒng)的經(jīng)常負荷電流(A)，為直流系統(tǒng)的經(jīng)常負荷(W)/53.5(V)，53.5為浮充電時系統(tǒng)的默認電壓；

I10-蓄電池的10h放電率電流(A)，為10h率蓄電池的容量/10，下同；

本工程計算為：

②滿足初充電要求

本工程計算為：

③滿足均衡充電要求

Ijc-直流系統(tǒng)的經(jīng)常負荷電流(A)，為直流系統(tǒng)的經(jīng)常負荷(W)/56.5(V)，56.5為均衡充電時系統(tǒng)的默認電壓；本工程計算為：

根據(jù)計算,為滿足通信電源系統(tǒng)各種工況的需要，整流模塊總?cè)萘繎淳獬潆娨蟠_定，即為67.5A。

2）整流模塊數(shù)量的確定

整流模塊數(shù)量的計算公式為:n=n1+n2，式中

n-模塊的總數(shù)，宜≥3；

n1-主用模塊的數(shù)量；

n2-備用模塊的數(shù)量。

主用模塊數(shù)量n1=(I10+Ijc)/Ime，

Ime-單個模塊的額定電流，當模塊計算數(shù)量不為整數(shù)時，n1向上取整；

備用模塊數(shù)量應按n+1冗余方式確定，其中當n1≤10時，n2=1；當n1>10時,每10只備用1只。

本工程計算為：

單個模塊的額定電流Ime為20A，n1=67.5/20=3.375，向上取整為 4，n2 為 1，所以 n=n1+n2=4+1=5(塊)。

3、導線截面的選擇

導線截面應同時滿足回路允許電壓降和導線長期允許載流量兩個條件，其計算公式如下：

①按回路允許電壓降：Scac=(ρ·2LIca)/△Up，式中

Scac-導線計算截面(mm2)；

ρ-電阻系數(shù)，銅導體為 0.0184(Ω·mm2/m)；

L-整流電源至用電設備的導線長度(m)；

Ica-負荷回路計算電流(A)，下同；

△Up-回路允許電壓降，48V電源為3.2V；

②按導線長期允許載流量：Ipc≥Ica，式中

Ipc-導線允許載流量(A)。

下面以SDH設備為例，計算整流電源至SDH設備的導線截面：

整流電源至SDH設備的導線長度為L=20m，Ica=1100/48=23A，則

1)按回路允許電壓降

Scac=(ρ·2LIca)/△Up=(0.0184×2×10×23)/3.2=2.7mm2

即按電壓降條件，選擇導線的最小截面為2.7mm2。

2)按導線長期允許載流量

Ipc≥Ica=23A，按環(huán)境溫度40℃，銅芯2.5 mm2導線載流量為21A，4 mm2導線載流量為28A。

綜合以上兩個條件，銅芯4 mm2導線即可滿足要求。

結(jié)束語

秦沈線沈陽分輸站通信系統(tǒng)自投產(chǎn)以來運行穩(wěn)定，其通信直流電源功不可沒，本文以此站為例，詳細闡述了通信直流電源的設計方法，以上各項的正確設計對保障通信設備的正常、可靠的供電具有重要的意義。

[1]YD/T5040-2005.通信電源設備安裝工程設計規(guī)范[S].

[2]DL/T5044-2004.電力工程直流系統(tǒng)設計技術(shù)規(guī)程[S].