通信电源系统节能技术

2020-04-13李献军

通信电源技术 2020年4期

李献军

（中国电信股份有限公司喀什分公司，新疆喀什844000）

1 节能技术在通信电源系统变压器中的应用

1.1 提升变压器运行的经济性

在通信电源系统的变压器运行过程中，主要的能源损耗来源于负载损耗以及空载损耗，而负荷电流与环境条件的变化均可造成变压器损耗的变化，在有着一定的周波、波形以及电压的情况下，变压器的空载损耗和负载的容量之间是没有关系的，但是负载损耗却和负载量的平方之间有着正比关系[1]，即：

其中，P0表示的是变压器空载状态下的有功损耗，单位是kW；Pk表示的是变压器满载状态下的有功损耗，单位是kW；Sc表示的是变压器的计算负荷，单位是kVA；Sr表示的是变压器的额定容量，单位是kVA；β表示的是变压器的负载率。

表1 和表2 是某通信电源系统中所应用的SCB10系列变压器的相关技术参数[2]和经济运行临界负荷。

表1 某通信电源系统中所应用的SCB10 系列变压器的相关技术参数

从表2 可以看出，如果负荷低于表中的“减少一台最大负荷”或者是负荷低于表中的“减少一台最大负载率”，就可以轮流将其中的一台变压器关掉。通过这样的方式，不仅可以降低损耗，也可以让每一台变压器运行的时间都少一些，实现其使用寿命的提升。其他类型的变压器也可以按照表中的参数来实现经济运行台数的确定。通常，变压器的经济运行负载率都是30%左右，如果长时间的负载率都在30%以下，就可以考虑减少一台变压器，以达到更好的节能效果。

表2 SCB10 系列变压器的经济运行临界负荷

1.2 变压器负载的合理分配

在对变压器的容量以及台数进行确定之后，要想进一步提升节能效果，就应该对其负载进行合理分配。当变压器的总负载一定时，若使其负载率与某种规律相符合，就可以使其总的铜损达到最小。在这种情况下，就说明所有变压器的负载率都是均衡的，这样才能达到最佳的节能效果。否则，就说明所有变压器的负载率不均衡。而在均衡与不均衡的两种条件之下，铜损之差叫做变压器不均衡的附加损耗。如果用S来表示通信电源系统的变压器总负载，用n来表示同型号同容量变压器投入到运行之中的总台数，用Sn来表示每一台变压器额定的容量，用P0来表示变压器的空载损耗，用Pk来表示变压器的负载损耗。当变压器负载不均衡的情况下，假设这n台变压器负载率是β1、β2、β3…βn，输出的容量是S1、S2、S3…Sn，则可以按照如下的公式来进行计算[3]：

由此可以得出此时所有变压器的总铜损是：

如果各个变压器都有着相同的负载，那么每一台变压器的负载率是：

这时候，所有变压器的总铜损是：

由此可以求出其不均衡附加损耗为：

其中，ΔP表示的是所有变压器的不均衡附加损耗，单位是kW；Pk表示的是每一台变压器的负载损耗，单位是kW；如果β1=β2=β3=…=βn，则ΔP=0，如果β1≠β2≠β3≠…≠βn，则ΔP＞0。

由此可以看出，如果所有的变压器都有着相同的型号与规格，并且全部投入到应用之中，在负载相同的情况下，其总铜损是最小的，只要其负载不相同，就会引起不均衡附加铜损的出现，这个附加铜损的值和变压器负载率的差值平方之间有着正比关系。所以，调整变压器的负载，让所有的变压器负载都保持相同，这样才可以起到最佳的节能效果。

2 节能技术在通信电源系统谐波治理之中的应用

2.1 降低谐波的产生

谐波有着很多种治理的方法，在通信电源系统中，最为严重和突出的谐波源就是整流设备。所以，要想降低谐波的产生，进而达到节能目的，首先应该从设备技术这一方面着手，通过有源功率因数校正的技术，可以让整流设备功率因数得以有效提升，进而实现谐波含量的降低。同时，也可以通过换流设备脉冲数的增加和频率的增加来起到降低谐波的目的。

在新增电源设备中，应该对谐波输入指标的要求予以提升，如果设备不能满足相关的指标要求，就需要对其使用进行限制，或者是进行滤波设备的配置[4]。表3 是新增电源设备的相关谐波标准规定。

表3 开关电源总的输入电流谐波失真度规定参数

2.2 滤波装置的安装

首先是无源滤波器的安装。在无源滤波器的应用过程中，系统自身的阻抗以及无源滤波器的阻抗可以对其滤波的效果起到决定性作用，所以当系统运行的过程中，如果系统阻抗发生了变化，那么并联在系统之中的无源滤波器滤波的特性也就会受到严重的影响。系统阻抗和滤波器很可能出现并联谐振的现象。如果系统之中的谐波电流比谐波过滤器额定的容量大，就会损坏谐波过滤器。所以，无源滤波器仅仅可以对几次固定的谐波进行过滤，如果系统之中多次出现谐波，就需要对多级滤波器进行安装。随着当今有源滤波器的市场价格不断降低，有源滤波器也开始逐渐取代了无源滤波器。

其次是有源滤波器的安装。有源滤波器应该并联安装在变压器的谐波源附近或者是低压的一侧，进而借助于外部的互感器对电信号进行实时地采集，然后借助于内部的检测电路就可以将其中含有的谐波分离出来，再借助于IGRT 来逆变出和系统谐波有着相等大小和相反相位的补偿电流，进而起到过滤谐波的作用。

3 节能技术在通信电源空调系统之中的应用

在通信机房中，风冷制冷空调的应用会增加耗能。所以，为了提升空调的利用率，可以选择非电空调制冷技术，这一技术主要是通过溴化锂溶液实现。将溴化锂溶液加热，由于水与溴化锂的沸点不同，所以水就会很快蒸发，蒸发的水会流入到蒸发器中冷凝，而冷凝水可以再次与溴化锂相溶，这样就可以通过蒸发作用来冷却需要降温的一端，让空调利用率显著提升，并将耗能降低30%以上。同时，为进一步提升空调的利用率，也可以适当减小机房面积。或者是通过分布式热管空调的安装来提升空调利用率，在设备的安装过程中，应该更加重视冷却设备的安装，使其将热管安装的位置彻底冷却。通过这样的方式，可以有效提升空调利用率，进而提升系统的节能效果。