通信机楼交流供电系统配置原则的探讨

叶正宁

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京100080）

1 研究背景和目的

通信机楼的高低压变配电系统是楼内通信和建筑设备正常可靠运行的重要保障。高低压变配电系统配置方案和供电方式的取定与各种通信设备、建筑设备用电可靠性的要求、外市电类别等因素密切相关。高低压变配电设备如果配置标准过低，将会影响重要用电负荷的可靠性，当电源系统出现故障时有可能导致大范围的网络和业务中断，造成重大的政治影响，给业务收入带来重大损失；但是如果配置标准过高，又势必会增加工程投资，并占用过多的机房面积，影响大楼的装机率。

通过对高低压变配电系统可靠性的分析，降低高低压变配电系统设备配置标准，从而达到在一定可靠性的基础上，减少交流供电系统所需的装机面积。

2 高低压变配电系统设备配置标准研究

2.1 高低压变配电系统供电方式

通信机楼高低压变配电系统的供电方式取决于以下因素：一是市电引入方案、二是变压器的配置、三是柴油发电机组的配置。根据相关设计规范，变压器和柴油发电机组的配置又取决于市电引入方案。所以，要确定高低压变配电系统的供电方式，先要确定市电引入方案。

（1）外市电引入

外市电引入路数主要有单路引入、两路引入及多路引入三种形式。通信局房通常要求采用两路市电引入方式；对于规模不大的通信局房，当引入两路市电比较困难或不经济时，可采用单路市电引入方式；多路市电引入多应用在容量大，地位非常重要的通信楼或通信楼群。

（2）高压供电系统

通信用高压供电系统主要有三种配置方式，一种是单路市电电源引入的高压供电系统；一种是两路市电电源引入的高压供电系统，两路外市电是采用互为主备的运行方式；一种是三路市电电源引入的高压供电系统，三路市电是采用一主两备的运行方式（注：此种高压供电系统在本文中称为超一类市电）。

高压供电系统主要由进线柜、PT柜、计量柜、联络柜及出线柜组成。

（3）变压器

通信用变压器是高低压变配电系统中重要的一环，它决定了整个交流供电系统的主要运行方式。通信用变压器配置主要有二种形式：

①n＋1——多机主用，单机备份方式。

②1＋1——一主一备，主备用设备等数量方式。

（4）低压供电系统

低压供电系统是与变压器配置相对应的，1台变压器对应一段低压母线，即对应一套低压供电系统。

每套低压供电系统一般包括进线柜、电容补偿柜、市电油机转换柜、若干台出线柜，大多数低压供电系统还包括联络柜。

（5）备用发电机供电系统

目前的通信局房基本采用的是低压柴油发电机组作为备用发电机组。柴油发电机组的容量配置是按通信局房的最大保证负荷计算的，即备用发电机组的总容量不小于最大保证负荷。

通信用油机配置主要有二种形式：

①n＋1——多机主用，单机备份方式。②n——均为主用。

2.2 高低压变配电系统分析

2.2.1 高低压变配电系统可用性分析

通信局房的交流供电系统可靠性的高低取决于系统中各设备间的运行方式及各设备的平均失效间隔时间（MTBF）或不可用度。

交流供电系统中的各种设备的可用度和不可用度详见表1。

表1 供电系统各部分的可用性和不可用性表

具体可靠性计算：并联设备的可靠性＝（1－（1－设备1可用度）×（1－设备2可用度））；串联设备的可靠性＝设备1可用度×设备2可用度。

可以得出8种供电方案的可用度。按一年8 760h计算，其各种不同的供电系统不可用时间详见表2。

表2 不同的供电系统不可用时间及停电概率表

从上表中可以看出平均每个月不可用时间均在0.05min以内，根据各通信局房交直流供电系统所配备的蓄电池组放电时间，供电系统的不可用时间远小于蓄电池组保证时间，所以是安全可靠的。

2.2.2 高低压变配电系统设备配置分析

（1）高压设备配置分析

高压设备配置基本上是以外市电引入数量和容量决定的，高压配电设备主要包括：进线柜、计量柜、PT柜、出线柜、母联柜和隔离柜。

高压设备的配置比较固定化，因此高压配电机房的面积要求比较固定。要想节约高压配电机房的面积，只能通过从不同厂家的不同高压配电产品中选取柜体较小的产品。

（2）低压配电设备配置分析

低压设备配置基本上是以变压器数量和容量决定的，低压配电设备主要包括：进线柜、联络柜、补偿柜、出线柜和ATS柜。

低压配电柜的配置比较固定化，因此低压配电机房的面积要求比较固定。要想节约低压配电机房的面积，可以通过从不同厂家的不同低压配电产品中选取柜体较小的产品。还可以采取配置大容量输出分路和密集型母线出线等手段，减少输出分路，从而减少低压输出柜的数量。

（3）变压器设备配置分析

变压器的工作方式主要有n＋1和1＋1两种方式。

当变压器的工作方式为n＋1时（n≤5），主用变压器的负载率可以提高到100%，通过提高主用变压器的负载率，会减少变压器的整体数量，使得变压器安装面积减少。

当变压器的工作方式为1＋1时，变压器的负载率最多到50%，由于变压器的负载率有一定的限制，变压器安装面积会随着负荷增加呈线性增加。

（4）油机设备配置分析

对于超一类市电情况，其供电系统组织结构图如图1所示。

对于市电引入类别为一类市电的情况：根据对供电系统的可用性的分析结果，可以考虑将一类市电分解成两个二类市电使用，这样只需要对整个保证负荷的一半考虑配置油机设备即可，即：油机设备按照n／2＋1配置。其供电系统组织结构图如图2。对于由两个二类市电组成的供电系统，本文中定义为双二类市电。

图1 超一类市电供电系统组织结构图

图2 双二类市电供电系统组织结构图

2.3 高低压变配电系统设备配置原则及标准

根据这8种供电方案，中国移动通信机房高低压变配电系统应根据通信机房建筑的总用电负荷，并结合通信建筑的供电等级来配置。根据不同的配置方案，可以计算出高低压变配电及油机房所需要的使用面积，详见表3。

表3 不同配置方案对应的使用面积

3 结 论

通过以上的分析可以看出，在外市电引入类别能够达到超一类和双二类级别的情况下，灵活的配置油机设备，能够较为有效地降低高低压变配电机房及油机房的使用面积，从而能够达到提高整个通信机楼的使用效率的目的。