通信電源配置計算

1、通信電源配置計算作者：中國網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)公司南昌市分公司 唐建偉 漆強(qiáng)        作為通信系統(tǒng)的“心臟”，通信電源在通信局（站）中具有無可比擬的重要地位。它包含的內(nèi)容非常廣泛，不僅包含48V直流組合通信電源系統(tǒng)，而且還包括DC/DC二次模塊電源，UPS不間斷電源和通信用蓄電池等。通信電源的核心基本一致，都是以功率電子為基礎(chǔ)，通過穩(wěn)定的控制環(huán)設(shè)計，再加上必要的外部監(jiān)控，最終實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換和過程的監(jiān)控。通信設(shè)備需要電源設(shè)備提供直流供電。電源的安全、可靠是保證通信系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要條件。一臺電源系統(tǒng)配置的原則是：當(dāng)系統(tǒng)的一臺整流器出現(xiàn)故障

2、時，其它整流器應(yīng)該可以保證負(fù)載正常工作和電池充電的同時進(jìn)行。    一、電池容量計算    在確定了期望的電池支撐時間(或電池放電小時數(shù))T與電池平均工作環(huán)境溫度t以后，電池容量Q與負(fù)載電流I之間的關(guān)系可以表達(dá)為：    不同溫度下C與T值的關(guān)系表    注：本表數(shù)據(jù)來源于電信工程設(shè)計手冊17-通信電源，人民郵電出版社出版。    如何正確、合理地選擇蓄電池的呢？這要根據(jù)市電供電情況、負(fù)荷量的大小及負(fù)荷變化的情況等因素來決定。一般蓄電池容量的確定

3、的主要依據(jù)是：市電供電類別；蓄電池的運(yùn)行方式；忙時全局平均放電電流。    在以上主要依據(jù)中，市電供電類別分為四類，對于不同的供電類別，蓄電池的運(yùn)行方式和容量的選擇是不同的。例如，一類市電供電的單位，可采用全浮充方式供電，其蓄電池容量可按1小時放電率來選擇；二類市電供電的單位，可采用全浮充或半浮充方式供電，其蓄電池容量可按3小時放電率來選擇；三類市電供電的單位，可采用充放電方式供電，其蓄電池容量可按810小時放電率來選擇。放電率與電池容量的關(guān)系可見表1-5。    此外，忙時全局平均放電電流也是決定所裝蓄電池容量的重要因素。 

4、;   選擇蓄電池的容量可按下述公式計算：    式中，Q蓄電池容量(安培小時)；    I平均忙時全局平均放電電流；    設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的放電小時率(小時數(shù))；    Kn容量轉(zhuǎn)變系數(shù)，即n小時放電率下，蓄電池容量與10小時放電率的蓄電池容量之比。    t實際電解液的最低溫度。蓄電池室有采暖設(shè)備時，可按15考慮；無采暖設(shè)備時，則按所在地區(qū)最低室內(nèi)溫度計算，但不應(yīng)低于0。    25蓄電池額定容

5、量時的電解液溫度；    0.006容量溫度系數(shù)(即電解液以25為標(biāo)準(zhǔn)時，每上升或下降1時所增加或減少的容量比值)。    為了便于計算，可將上述公式簡化為    QK·I平均    式中，K電池容量計算系數(shù)，可參見電信工程設(shè)計手冊17分冊。    不同放電率的放電電流和電池容量放電小時數(shù) 電池容量(額定容量的)放電電流(額定容量的)10小時放電率 100108小時放電率 96125小時放電率 85173小時放電率 75252小時放電率

6、 6532.51小時放電率 5050 二、接地體和接地導(dǎo)線的選擇    接地體一般采用的鍍鋅材料    1、角鋼，50×50×5mm角鋼，長2.5m。    2、鋼管，50mm，長2.5m。    3、扁鋼，40×4mm2。    通信直流接地導(dǎo)線一般采用的材料    1、室外接地導(dǎo)線用40×4mm2鍍鋅扁鋼，并應(yīng)纏以麻布條后再浸瀝青或涂抹瀝青兩層以上。 &

7、#160;  2、室外接地導(dǎo)線用40×4mm2鍍鋅扁鋼，再換接電纜引入樓內(nèi)時，電纜應(yīng)采用銅芯，截面不小于50mm2。在樓內(nèi)如換接時，可采用不小于70mm2的鋁芯導(dǎo)線。不論采用哪一種材料，在相接時應(yīng)采取有效措施，以防止接觸不良等故障。    由地線盤或地線匯流排到下列設(shè)備的接地線，可采用不小于以下截面的銅導(dǎo)線：    1、24V、-48V、-60V直流配電屏 95mm2    2、±60V、±24V直流配電屏 25mm2    3、電力室

8、直流配電屏到自動 95mm2    長市話交換機(jī)室和微波室     4、電力室直流配電屏到測量臺 25mm2    5、電力室直流配電屏到總配線架 50mm2    三、交直流供電系統(tǒng)電力線的選配    決定了應(yīng)配備的電力機(jī)器后，再確定機(jī)器的布置，然后需要決定組成電源系統(tǒng)各種機(jī)器的電線種類，線徑，長度等。這些配線的組成大致區(qū)分為：(1)交流回路，(2)直流回路，(3)信號電源等雜放電線和控制、警報回路，(4)接地回路。考慮通電容量，機(jī)械強(qiáng)度，負(fù)荷

9、條件，布設(shè)條件等，從技術(shù)方面，經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行最合適的設(shè)計。    1、 交流供電回路的配線    通信用電源設(shè)備的交流配線有受電設(shè)備的配線，直流供電方式的各種整流設(shè)備等的輸入線，交流供電方式的輸入輸出線以及內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)的輸出線等，采用三芯或雙芯的IV線和CV電纜，特別是大容量時使用銅母線，鋁母線等。    通過線徑根據(jù)溫升決定的安全電流來選定。亦即電纜之類的發(fā)熱主要是由于導(dǎo)體電阻產(chǎn)生損失，為了把發(fā)熱控制在允許值內(nèi)，必須限制電流大小。此外，機(jī)器配置和配線的關(guān)系，在分多層敷設(shè)的情況下，必須進(jìn)一步遞減允許電流值。

10、這樣，除了在規(guī)定條件下決定的容許溫度和關(guān)于電壓降外，配線還要注意以下幾項。    必須不損壞負(fù)荷的性能    負(fù)荷端電壓的變動幅度要小    各負(fù)荷的端電壓要均勻一致    要減小配線中的電力損失    要經(jīng)濟(jì)    鑒于以上情況，一般電壓降值在輸入電壓的2以內(nèi)。而且，在數(shù)據(jù)通信方式中采用的電源，在瞬變時也要求高精度的交流電壓，當(dāng)計算允許電壓降低時，可采用考慮了配線電阻和電感二方面因素的下列公式，進(jìn)行設(shè)計。 

11、;   式中，S：所需線截面積(mm2)    K：使用不同電纜截面積的常數(shù)，與設(shè)計使用年數(shù)有關(guān)    I：設(shè)計電流(A)    M：配線距離(m)    V：允許電壓降(V)    若按經(jīng)濟(jì)電流密度計算,則有：    Im最大負(fù)荷電流    Ji經(jīng)濟(jì)電流密度    例:某局最大負(fù)荷電流為70A,最大負(fù)荷年利用小時數(shù)達(dá)4000，所需銅纜線

12、徑為：    由此得出應(yīng)使用35mm2的銅纜。    2、 交流回路電力線的敷設(shè)    電源導(dǎo)線的敷設(shè)一般應(yīng)滿足如下要求：    按電源的額定容量選擇一定規(guī)格、型號的導(dǎo)線，根據(jù)布線路由、導(dǎo)線的長度和根數(shù)進(jìn)行敷設(shè)。    沿地槽、壁槽、走線架敷設(shè)的電源線要卡緊綁牢，布放間隔要均勻、平直、整齊；不得有急劇性轉(zhuǎn)變或凹凸不平現(xiàn)象。    沿地槽敷設(shè)的橡皮絕緣導(dǎo)線(或鉛包電纜)不應(yīng)直接和地面接觸、槽蓋應(yīng)平整、密縫并油漆，以防潮

13、濕、霉?fàn)€或其他雜物落入。    當(dāng)線槽和走線架同時采用時，一般是交流導(dǎo)線放入線槽、直流導(dǎo)線敷設(shè)在走線架上。若只有線槽或走線架，交、直流導(dǎo)線亦應(yīng)分兩邊敷設(shè)，以防交流對通信的干擾。    電源線布放好后，兩端均應(yīng)騰空，在相對濕度不大于75時，以500V兆歐表，測量其絕緣電阻是否符合要求(2M以上)。    3、 直流供電回路電力線的組成    直流供電回路的電力線，包括除遠(yuǎn)供電源架出線以外的所有電力線，如蓄電池組至直流配電設(shè)備，直流配電設(shè)備至變換器、通信設(shè)備、電源架、列柜、安裝在

14、交流屏上的事故照明控制回路進(jìn)線端子和高壓控制或信號設(shè)備的接線端子，電源架、列柜和變換器至通信設(shè)備，事故照明控制回路出線端子至事故照明設(shè)備，列柜至信號設(shè)備，以及各種整流器至直流配電設(shè)備或蓄電池的導(dǎo)線等等。    上述各段導(dǎo)線中，直流配電設(shè)備至高壓控制及信號設(shè)備的電力線，應(yīng)按容許電流選擇，并在必要時按容許電壓降校驗；直流屏內(nèi)浮充用整流器至尾電池的導(dǎo)線(在直流屏內(nèi)部的部分)，應(yīng)按容許電流選擇，并按機(jī)械強(qiáng)度校驗；整流器至直流配電屏的導(dǎo)線，一般應(yīng)按容許電流選擇，但在該段導(dǎo)線使用母線時，可按機(jī)械強(qiáng)度選擇，而按允許電流校驗。其余部分的導(dǎo)線，均應(yīng)按蓄電池至用電設(shè)備的容許電壓降選擇

15、；或在使用變換器時，按變換器至通信設(shè)備的容許電壓降選擇。按導(dǎo)線的長期容許電流選擇導(dǎo)線時，要根據(jù)導(dǎo)線可能承擔(dān)的最大電流，對照導(dǎo)線容許載流量的敷設(shè)條件下的修正值，來確定導(dǎo)線截面。按允許電壓降計算選擇直流電力線時，也要根據(jù)導(dǎo)線可能承擔(dān)的最大電流計算。    本節(jié)著重介紹根據(jù)允許壓降選擇電力線的計算方法。    1. 直流供電回路電力線的截面計算    根據(jù)允許電壓降計算選擇直流供電回路電力線的截面，一般有三種方法，即電流矩法、固定分配壓降法和最小金屬用量法。    2. 電流矩法&

16、#160;   采用電流矩法計算導(dǎo)體截面，是按容許電壓降來選擇導(dǎo)線的方法。它以歐姆定律為依據(jù)。在直流供電回路中，某段導(dǎo)線通過最大電流I時，根據(jù)歐姆定律，該段導(dǎo)線上由于直流電阻造成的壓降可按下式計算：    UIR    IL/S    IL/S    式中：U導(dǎo)線上的電壓降(V)；    I流過導(dǎo)線的電流(A)；    R導(dǎo)體的直流電阻()；    導(dǎo)體的電阻率(&#

17、183;mm2/m)；    L導(dǎo)線長度(m)；    S導(dǎo)體截面面積(mm2)    r導(dǎo)體的電導(dǎo)率(m/·mm2)。    導(dǎo)體的電導(dǎo)率是其電阻率的倒數(shù)。不同材質(zhì)的電導(dǎo)率也不相同，例如：r銅57；r鋁34；單股的鋼導(dǎo)體r鋼7，它們的單位是m/·mm2。    必須注意，所謂線路導(dǎo)體的總壓降U總，是指從直流電源設(shè)備(如蓄電池組、變換器等)的輸出端子到用電設(shè)備(如變換器、通信設(shè)備等)的進(jìn)線端子的最大允許壓降中，扣除設(shè)備和元器件

18、的實際壓降后，所余下的那一部分。    整個供電回路機(jī)線設(shè)備的最大允許壓降，是根據(jù)通信等用電設(shè)備要求的允許電壓變動范圍和采用蓄電池浮充供電時的浮充電壓、合理的放電終止電壓以及加尾電池調(diào)壓時的電壓變動情況統(tǒng)籌規(guī)定的。其數(shù)值見表1-7。    配電設(shè)備和元器件直流壓降參考值名    稱 額定電流下直流壓降(mV)刀型開關(guān) 3050RTO型熔斷器 80200RL1型熔斷器 200分流器 有 45及75二種，一般按75計算 直流配電屏 500直流電源架 200列熔斷器及機(jī)器引下線 200  &

19、#160; 該段導(dǎo)線截面的選定，還要考慮籌料方便、布線美觀，特別是主干母線各段規(guī)格相差不多時，一般按較大的一種規(guī)格選取，以減少導(dǎo)線品種、規(guī)格和接頭數(shù)量。    由于上述計算導(dǎo)線截面的方法中常常用到電流與流經(jīng)導(dǎo)體長度的乘積，即所謂的電流矩，故上述計算方法習(xí)慣上稱為電流矩法。    四、電源模塊容量選配    l 用電設(shè)備工作時需要的最大工作電流I1，    l 蓄電池充電電流I2，    l N+1備份    1用電設(shè)

20、備需要的最大工作電流I1    將所有用電設(shè)備需要的最大工作電流全部相加就得到最大工作電流I1.    如果有逆變器，需要將逆變器的最大工作電流也加上。    2蓄電池充電電流I2    在確定了用電設(shè)備工作時需要的最大工作電流I1之后，并知道要求的蓄電池放電時間T之后,蓄電池容量Q就可以確定了，如下：    QA× K × I1 × T     Q為電池標(biāo)稱容量（10小時放電容量），最

21、終確定的Q應(yīng)該是上面的數(shù)值向上取整，因為蓄電池的容量并不是個連續(xù)變化量。    A為時間補(bǔ)償系數(shù)。因為郵標(biāo)規(guī)定蓄電池的容量下降到標(biāo)稱值的80時，蓄電池就報廢，為了保證在其報廢前仍能使用足夠長時間，增加一個時間補(bǔ)償系數(shù)為1.25，但在不是很嚴(yán)格的情況下，這個系數(shù)可以不乘。    K為在1附近變化的變量，對于不同的蓄電池放電時間T，K為不同值，并和各種廠家的產(chǎn)品有不同，大致如下：    如果蓄電池容量不太小，盡量采用兩組蓄電池并聯(lián)供電，增強(qiáng)可靠性，每組為原計算值的一半。    確

22、定了Q以后（或者直接由局方確定），充電電流I2即為    I2Q× C    電池充電常數(shù)C一般在0.10.2之間，即充電時間為10到5小時，可選0.15。    3N+1備份    由I1、I2之和、系統(tǒng)所需的終局容量大小、確定什么電源系統(tǒng)，要保證    （1）所選系統(tǒng)的容量大于終局容量；    （2）盡量使模塊的基本量N大于等于3。    確定了電源系統(tǒng)后，確定模塊的基本數(shù)

23、量N，即將I1、I2之和除以模塊容量并向上取整。    將配置的模塊數(shù)量做冗余備份，對于整流模塊數(shù)量小于10的系統(tǒng)，備份為N+1，大于10的，取N+2。在直流線路上壓降如何計算？工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊第543頁中直流線路壓降是 Pl/CS  .P-有功負(fù)荷  l-線路長度 C-計算系數(shù)  S -線芯標(biāo)稱截面。但是曾經(jīng)看過儀表專業(yè)的設(shè)計手冊，他們計算直流線路壓降是按  電壓=電流X電阻   計算的。曾經(jīng)試過，兩個結(jié)果差別比較大。電氣的計算方法得出結(jié)果電纜線芯會小一些。不知實際應(yīng)用中應(yīng)該用哪種方法更好？

24、60;工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊第543頁中直流線路壓降是：U%=P*l/C*S  (P-有功負(fù)荷  l-線路長度 C-計算系數(shù)  S -線芯標(biāo)稱截面)，但這里要注意的是線路長度，由于在推到過程中已經(jīng)考慮了單相線路的往返長度(是儀表專業(yè)的計算所需長度的一半，請注意在電阻值前乘與2，表示單相線路的計算考慮線路的往返距離) 。下面按二種方式進(jìn)行計算，但結(jié)果相差不多1。U%=P*l/C*S  條件參數(shù)：P=2kW   l=0.1km   C=11.92   S=2.5mm2  U% = 2*0.

25、1/(2.5*11.92) =6.71% (注：在計算中注意各個參數(shù)的單位變化)；2。儀表專業(yè)的設(shè)計手冊，線路電壓=電流X電阻 條件參數(shù)： Ij = 2000/2202 =9.09(A)查表9-82 R=8.36 (歐姆/km)    Rl = 8.36*0.2 =1.672 (歐姆)線路上的電壓為： I*R = 9.09*1.672 =  15.198 (V)線路上的壓降為： U% = I*R/Un *100% = 15.198/220 *100% = 6.91%3。兩種計算方的差值僅有千分之2，應(yīng)認(rèn)為基本一致。電壓降根據(jù)下列條件計算:1, 導(dǎo)線溫度7

26、090;2, 環(huán)境溫度40; 3, 電纜排列(單芯); S=2D 4, 功率因數(shù): cos=0.8; 5, 末端允許降壓降百分?jǐn)?shù)5%6, Vd代表電壓降: Vd=K x I x L x V0(v)I:工作電流或計算電流(A) L:線路長度 (m) V0:表內(nèi)電壓(V/A.m) K:三相四線 K=3 單相 K=1 單相時允許電壓降:Vd=220V x 5%=11V 三相時允許電壓降:Vd=380V x 5%=19V 7, 主電纜允許長度計算公式: 單相L= 11/1 x V0 三相L=19/3 x I x V0 8, 例:主電纜70mm2,計算電流220A, 電壓降V0=0.36 X 10-3V/A.m 三相允許長度L=19/3 x 200 x 0.36 x 10-3=130m各位好，我想請教關(guān)于電壓損失