通信枢纽机房配电系统荷载分析及调整探讨

王志凯

摘 要：随着通信枢纽机房设备工程的实施，通信枢纽机房的配电系统也需不断扩容，配电系统新扩后总会面临多套系统荷载不均衡的问题。本文详细分析某电信枢纽楼多套配电系统荷载，通过荷载均衡化改造具体实践，探讨荷载均衡调整的方案与思路。

关键词：枢纽机房 配电系统 荷载分析调整

中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）12（b）-0022-02

通信枢纽配电系统分为交流配电系统、直流配电系统两类，为满足通信设备新建、扩容的用电需要及配电系统高能效运行条件，配电系统荷载常需要调整。本文以某电信枢纽配电系统均衡调整为例，具体研究UPS、开关电源荷载均衡问题，形成了UPS、开关电源荷载均衡改造的可行方案。方案实施后，该电信枢纽机房达到了多套独立配电系统荷载适度的目的。

1 通信枢纽配电系统荷载问题

通信枢纽配电系统的规划、建设与整个通信网络的扩容、更新同步进行，配电系统建设伴随机房建设的整个生命周期，配电系统间荷载调整是电源工程建设的重要方面。

1.1 直流配电系统

通信用直流电源系统多采用-48V分立式开关电源，枢纽机房开关电源系统一般配置1～2台整流机架，100A整流模块10～20块；配置直流输出屏1～2架，单系统额定荷载电流1000～2500A；配置2组、4组蓄电池，单组电池容量1000～3000Ah。

效率是高频开关电源一项重要指标，整流器效率是直流输出功率与交流输入有功功率之比的百分数。根据整流模块的效率曲线，整流模块荷载在50%～90%区间内效率高，可达95%以上；荷载在50%以下或90%以上时效率较低。该电信枢纽楼有6套开关电源系统，根据设计规范，整流模块每10块备用1块，电池充电荷载按10h充电率计算。该枢纽楼开关电源系统使用情况如表1所示。

1.2 交流配电系统

通信用交流配电系统通常指UPS系统。UPS为通信设备提供优质、不间断电源，在通信电源系统中发挥着重要作用。UPS系统按照工作原理可分为后备式、双变换在线式及在线互动式三大类。通信枢纽机房因对供电质量要求高，一般选用双变换在线式UPS。

该电信枢纽现有1套2+1UPS系统（单机300kVA，可用容量480kVA）及2套320kVA模块式UPS系统。2+1UPS系统已经满载（荷载功率480kW），系统安全性存在风险，所带载服务器集群无法扩容，且主机大修期临近，因系统处于高荷载运行，大修时暂停任一台UPS主机，整个系统的安全性无法保障；2套模块式UPS系统荷载轻，效能低。

2 配电系统荷载分析

2.1 开关电源荷载分析

通信设备的新增或扩容容易忽视开关电源系统荷载，甚而出现过载告警，才不得不叫停新的用电加载，为保护系统和通信安全，必须进行荷载调整。

开关电源系统荷载分为设备荷载和蓄电池组充电荷载，其中蓄电池组充电荷载宜按10h充电率计算，例如单组1000Ah/-48V蓄电池10h充电率荷载电流为100A。综合计算开关电源蓄电池组充电荷载、备用整流模块及通信设备荷载，该电信枢纽1#开关电源荷载率应控制在70%以下，若考虑通信设备扩容需求，其荷载率在60%以下为宜，即荷载电流1200A以下。同理，2#开关电源荷载电流宜控制在1200A以下，3#开关电源系统宜控制在1000A以下。

2.2 UPS系统荷载分析

该电信枢纽共3套UPS系统，其中2+1UPS系统1套输出功率504kW，处于超荷载运行；320kVA模块式UPS系统2套（使用时互为主备），输出功率90kW，荷载率较低。为保障2+1UPS系统停机大修安全及新增设备用电需求，需要对2+1UPS系统荷载割接至320kVA模块式UPS系统。

UPS系统割接的首要原则是人员安全，其次是不断电。UPS电源割接不断电是保证通信业务不中断的必要条件，而两路交流电只有在同源（同频率、同相位、同振幅）时才可以并接，从而实现通信设备的不间断供电，为此需利用市电或启用临时UPS系统作为同源电源。经调研，该电信枢纽3套UPS系统主机调至旁路供电时均由市电直接供电（市电有油机保障），因此可以对2+1UPS系统荷载进行在线割接。

3 配电系统均衡调整方案

为保障网络安全，根据《通信电源设备割接技术要求》，电源系统割接改造应避开重要通信任务保障期、业务高峰期以及其他专业建设期。

3.1 开关电源系统荷载均衡调整

该电信枢纽开关电源荷载调整应在线割接。

（1）在1#、2#、3#开关电源带载设备集中的机房新增楼层配电柜，新增配电柜分别从4#、5#、6#开关电源引电，并加电调测。

（2）对列头柜进行割接，布放电缆，依次将1#、2#、3#开关电源带载的部分直流列头柜割接至新增的楼层直流配电柜。

（3）拆除直流列头柜至原楼层直流配电柜的电缆。

3.2 UPS荷载均衡调整及主旁路分离改造

UPS减载时单电源设备需要断电割接，会影响被割接业务的使用。断电割接前，需要业务部门对断电影响进行评估，具体割接方案需要参考业务部门意见。

对于双路、多路设备，可不断电割接，设备在独立电源系统（频率、相位、电压有差异的情况下）间是否可以不断电割接需向该设备厂家确认。

在取得UPS设备、通信设备厂家技术支撑的情况下，参考以下步骤割接：

（1）在设备机房新增双路交流列头柜，从低荷载UPS系统引电，并加电调测。

（2）将双路供电设备逐柜割接至新增的列头柜：主、备依次割接，确保不断电。

2+1UPS系统3台主机均引接2组600Ah蓄电池、1路市电输入，旁路并联复接在主输入上，存在单路由引电或配电设备单点故障时的断电风险，需将该UPS系统改造为主旁分离的分离旁路系统。

2+1UPS系统分离旁路改造在系统减载后启动，与UPS主机大修同步进行，减少UPS主机断电次数和断电时间，降低改造风险。具体为：2+1UPS系统主机2、主机3主输入与维修旁路分离，将主机2、主机3主输入引电分别割接至新低压配电柜630A端子，维修旁路保留占用原低压配電柜端子。

在分离旁路前，需评估改造的可行性；改造过程中，需专业技术人员到场支撑，严格按设备手册操作，合理安排工序，降低分离旁路改造影响。

4 结语

配电系统荷载问题在枢纽机房经常遇到，在各配电系统间进行荷载调整是保障通信安全，提高电源运行效率，延长系统寿命使用切实可行的途径。开关电源荷载调整采用带电割接，有效保障业务安全；UPS荷载调整，双路供电设备主备路依次割接，保证业务畅通不掉电。在具体实施过程中，因受到机房承重、空间及电源系统互联等因素影响，需要具体分析。

参考文献

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