大負荷開關電源使用活動小油機發電方案的探析

李 錚

（湖北移動襄陽分公司，湖北 襄陽 441000）

0 引 言

針對近年站點業務用電負荷持續增加的情勢，傳輸匯聚機房及基站內組合式開關電源（也出現了分立式開關電源）負載功率接近或者突破10 kW的情況越來越多，單臺10 kW發電機對單套開關電源發電也出現困難。因此，在不過分增加基層搶修難度，充分利用現有資源的情況下，進行適當的發電改造，以解決越來越突出的開關電源大負荷情況下的發電疑難。

1 組合式開關電源發電改造

通過研究組合式開關電源在交流輸入側的供電方式，適當改進其結構（尤其是零線供電結構），可以實現3臺5 kW單相油機，或者3臺10 kW單相油機，同時為組合式開關電源供電，發電功率可以得到變相提升。從現有組合電源的市電零線排上引出三根新零線，增加一個三相雙擲刀開關，使得A相、B相、C相模塊槽的零線分別接入刀開關基座側三個柱頭上，另一側用于分別接入3臺單相油機的零線即可[1]。因組合式開關電源模塊為單相模塊，通過改造可實現A、B、C槽位上的模塊分別由不同的單相油機供電，而零線互不干擾的目的。最大發電功率可以實現從15 kW（3臺5 kW單相油機）至45 kW（3臺15 kW單相油機）的不同組合。發電結束后只需要將該刀開關倒換至市電零線后，即可實現市電正常供電。

組合式開關電源的供電結構，其每個模塊槽位的火線分別取至三相市電的A、B、C三相，使用的是單相模塊，零線取自同一個零排[2]。具體情況如圖1所示。

圖1 組合式開關電源的供電結構

要實現3臺不同的單相油機共同給一套電源供電，主要癥結點在于所有模塊的零線取在一起會有干擾，影響供電安全。從相關經驗知道，3臺油機共用零線經常會造成油機跳閘保護，屬于不規范、有安全隱患的使用方法。所以需要對零線部分進行改造，實現ABC三相在發電時分別有一套獨立零線系統。而在市電供電時，則將零線重新整合在一起[3]。筆者提出引入三相雙置刀開關，以實現此功能。

具體改造方案如圖2所示，市電總零線需要接入三相刀開關的上三柱頭，3臺單相發電機的零線分別接入刀開關的下三柱頭，組合開關電源的所有A槽位、B槽位和C槽位的零線分別接入刀開關的中三柱頭上。因為組合開關電源模塊為單相模塊，所以即便零線加開關裝置也只起著通斷作用，不會影響設備的安全運行。為避免3臺單相油機的火線和零線匹配錯誤，需要在三相火線斷路器和三相零線斷路器上分別標記對應的標識[4]。油機火線和零線的接線位置不匹配，每臺油機的供電無法構成回路，實際也不會出現嚴重問題。

圖2 具體改造方案

另外，只建議在控制組合式開關電源供電的上級開關上做此改造，禁止在整個站內的總開關處做此改造，避免因整站零線忘記倒換而造成站點三相電供電故障。

如想智能避免誤切換等情況，還可以放棄刀開關，改用多個繼電器組成互鎖電路，在油機供電時，油機側零線吸合，市電零線處的繼電器斷開，當油機供電結束后，油機側的零線斷開，市電繼電器自動閉合。繼電互鎖二次原理圖如圖3所示。

圖3 繼電互鎖二次原理圖

2 分立式開關電源發電改造

分立式開關電源由于使用三相模塊，沒有上述組合式開關電源改造后帶來那么明顯的發電功率提升效果，但也并非一籌莫展。因分立式開關電源的整流系統一般有兩個交流引入，分別控制一個整流柜或各控制一個整流柜的一半模塊槽位。如圖4所示。

圖4 分立式開關電源發電改造

因此可以考慮在整流系統的交流輸入側給每一路交流線路做一個市電/油機切換端口， 通過使用兩臺10 kW或者15 kW的活動油機，至少可以為沒有配置固定油機但使用分立式開關電源的匯聚機房業務，提供20～30 kW的活動油機應急發電能力，一定程度上緩解單臺油機發電帶不動業務的窘境[5]。

3 結 論

按照上述方案，一次應急發電需要同時出勤多臺活動發電機，因此需要數十臺庫存機組時刻保持良好的應急準備狀態。而油機啟動電池又屬于不及時充電就極易虧損的部件，會影響發電機的啟動和持續穩定運行。如何同時使數十臺活動發電機啟動電池一直處于電量飽滿狀態，傳統做法是通過外置充電器對一只只電池進行充電，但工作量極大且充電效果較差。

為解決上述問題，試制了一種活動發電機啟動電池集中充電裝置（見圖5和圖6）。通過集成充電裝置和電池充電倉（架）（電池倉數量可擴容），一次性可對數十只活動發電機組啟動電池進行浮充。該裝置可自主調節充電電流避免過充，充電線也集中在充電倉（架）內，可大幅減少油機日常充電維護的工作量。

圖5 集中充電裝置

圖6 電池充電倉（架）