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文档名称：电源系统设计与计算
文档密级：内部公开

电源设备配置和容量计算
主要介绍了固网接入层局点供电系统的组成，蓄电池、交流配电屏、整流器、逆变器的配置和容量计算，并介绍了交直流电缆线径的计算方法，为局点电力配置提供计算的依据。
供电系统示意图
通信机房供电系统如下所示：

接入层局点供电系统相对比较简单，如下所示：
380V
油机发电设备
开关
电源
或称
整流
器
变压设备
380V
事故照明

空调、保证照明
蓄电池组
固网接入层设备
－48V

直流
220V、380V

蓄电池的配置和容量计算
一般蓄电池容量的确定的主要依据是：
市电供电类别；
蓄电池的运行方式；
忙时全局平均放电电流。
■ 电池的工作方式
按蓄电池组的运行制式划分，分为充放电、半浮充、全浮充。
充放电工作方式：两组蓄电池交替对通信设备放电供电，当其中一组投入放电供电时，另一组由整流器充电备用。
半浮充工作方式：用一组或两组蓄电池与整流器并联对通信设备浮充供电，部分时间由蓄电池组单独放电供电。在蓄电池与整流器并联浮充工作时，整流器除提供通信设备用电外，还要对蓄电池由于放电供电或自放电引起的容量损失予以补充，后者单独进行充电备用。
全浮充工作方式：在市电供电时，蓄电池与整流器并联浮充对通信设备供电；在市电停电或必须时，由蓄电池组放电供电。蓄电池放电供电或自放电引起的容量损失，在浮充时全部补足。
■ 市电供电类别
市电供电类别分为四类，对于不同的供电类别，蓄电池的运行方式和容量的选择是不同的。例如，一类市电供电的单位，可采用全浮充方式供电，其蓄电池容量可按1小时放电率来选择；二类市电供电的单位，可采用全浮充或半浮充方式供电，其蓄电池容量可按3小时放电率来选择；三类市电供电的单位，可采用充放电方式供电，其蓄电池容量可按8～10小时放电率来选择。放电率与电池容量的关系可见下表。
市电类别与蓄电池放电时间要求表
市电类别
每组电池的放电时间(小时）
1类
1～2
2类
2～3
3类
8～10
4类
16～20

放电率与电池容量关系表
放电小时数
电池容量(额定容量的％)
放电电流(额定容量的％)
10小时放电率
100
10
8小时放电率
96
12
5小时放电率
85
17
3小时放电率
75
25
2小时放电率
65
32.5
1小时放电率
50
50

■ 蓄电池组的配置与计算
交换机房必须配两组，站点配一组或两组(每组容量为总容量的1/2），蓄电池容量计算如下：

Q：蓄电池容量（AH〕
K保险系数：取值范围1.2-1.67
Ifzmax：忙时最大负荷电流〔A〕，
t：电池放电时间（H〕
T：蓄电池电解液的平均温度
Kn：蓄电池在不同放电率时的容量系数
C：蓄电池的容量计算系数
为了便于计算，可将上述公式简化为
Q＝Kn·Ifzmax
K、C与t的关系表
电池放电时间
（小时〕
0.5
1
2
3
4
5
6
7.5
8
9
10
12
16
20
放电系数K
0.35
0.5
0.61
0.75
0.79
0.83
0.89
0.92
0.97
1
1
1
1
1
T＝10℃，C值
1.62
2.27
3.73
4.55
5.57
6.85
7.66
9.26

9.37
10.55
10.36
13.64
18.18
22.73
T＝15℃，C值
1.55
2.17
3.56
4.35
5.5
6.55
7.33
8.86
8.96
10.09
10.87
13.04
17.39
21.74

蓄电池只数：N放≥(Umin+△Umax)/Udf
Umin：通信设备端子上允许的最低电压（V〕
△Umax：直流放电回路全程最大电压降〔V〕
Udf：单只电池放电的终止电压
电池最大充电电流值为电池充电的允许值，即限流值I充电：
I充电≤KQ
充电系数K取为0.2，对停电频率较高的交流供电可取0.25。
Q为一组电池的容量。
交流配电屏容量计算
若站点配置交流配电屏的话，需要给出交流配电屏的容量，规则是按终期负荷容量选择。

IC ：交流配电屏的额定电流（A）
Pmax：交流负荷的最大功率（KW）
COSφ：功率因素，一般取0.8
整流器的电流计算
额定输出电流：If =Ifzmax +I B
Ifzmax：忙时最大负荷电流(A)
I B：浮充时，蓄电池补充电流(A)（请向蓄电池供应商咨询〕
额定输出电压为蓄电池组浮充电压（一般为52.8V±05V)
整流器应采用转换效率高的高频开关电源，并具有：高、低压切换电路、限流保护电路、告警功能、模块电源均流输出装置。
逆变器的输入电流计算
站点逆变器需要给出实际应用所需要的输出功率，其输入电流可以根据下面的公式得到。

I ：逆变器输入电流
P：逆变器输出功率
U：逆变器输入电压，－48V
η：逆变器的效率，取80％
电力电缆的设计
电缆的设计一般在中标后详细勘察中进行，本节提供各种电缆的计算方式，供我方工程师进行核算。
直流电缆
母线的设计应满足年限，一般按终期容量设计截面，直流电源线截面积的计算如下：

S：导线截面积（mm2〕
△U：导线允许压降〔V〕（回路）
I：导线负荷电流〔A〕
L：导线回路长度（m〕
K：导线的导电率〔m/欧*mm2〕
导线性质
铜线
铝线
钢线
导线的导电率
57
34
7
各类导线导电率

电源种类
24
-48
全程电压降(V)
1.8
3.2
各类电源允许的最大压降

交流配电屏至三相整流器交流电缆截面积
第一步：
Iz：整流器每根交流输入线上电流（A〕
IC：整流器输出额定电流〔A〕
Umax：整流器输出直流最大电压〔V〕
η：整流器的效率
COSφ：功率因素
第二步：相线截面积S相=IZ/2.5（mm2〕
（注：2.5为经济电流密度，单位A/ mm2 ）
第三步：零线截面积S零=1.7×S相
变压器到交流配电屏交流线截面积
第一步：
IP：变压器每相输出线电流（A）
P：功率（KV*A）（一般按变压器容量计算）
第二、三步同上
油机发电机到交流配电屏的交流线截面积
第一步：
IN：交流发电机每相输出线电流（A）
p：交流发电机输出功率（KW）
COSφ：交流发电机功率因素
第二、三步同上
220V电源线截面积
第一步： Im＝P/220 〔P为设备最大功率 〕
第二步：电源线面积S＝Im/ Ji (mm2)
Im为最大负荷电流
Ji 为经济电流密度（在24小时工作的通信系统中，一般取2.25）
常用设备的效率、功率因数

电动发电机
硒整流器
硅整流器
可控硅整流器
交流通信设备
照明
逆变器
效率(%)
65
70
75
80
80
80
80
功率因数
0.7
0.7
0.7
0.7
0.8
1
\
空调系统设计
机房应根据设备厂家的需要决定是否安装空调。如果有需要，可采用柜式空调机，连续工作。
由公式Q＝0.82VA(千卡/小时)
Q：通信设备发热量
V：设备直流电源电压（V）
A：设备忙时平均耗电电流（A）
0.82：每瓦电能变为热能的换算系数0.86与电能在机房内变成热能的系数0.95的乘积。
实际的空调容量考虑：
机房的面积
设备的发热量Q
注：实际工程中，一般按照经验值制冷量250 W－300W/m2来估算。 假如某站点机房，面积为15 m2，则空调的制冷量需要15*250＝3750W。
冷量单位换算表
1冷吨（Ton）
1英热单位（Btu）
1马力（hp）
1千瓦（Kw）
1千卡（Kcal/H）
0.0000833
1
0.000393
0.000293
0.252
1
12000
4.72
3.25
3024
0.284
3413
1.34
1
860
3.31
39683
15.6
11.6
10000

注：冷吨--1吨0 0C的水在24小时内变为0 0C冰的冷冻能力。
& 说明：
匹（ＨＰ）是指制冷压缩机电机的输入功率，１ＨＰ＝７３５Ｗ。
由于各厂家所用其他部件和匹配的不同，实际输入功率也不同，所以用“匹”的概念来描述空调器制冷量的大小是不科学的。商家所称的１匹空调器的输入功率大概是９００Ｗ左右，而制冷量大约在２５００Ｗ左右。
同理，１．５匹机指的是制冷量为３５００Ｗ左右的空调器，２匹机是指制冷量为５０００Ｗ左右的空调器，您应根据实际所需的制冷量来选择空调器。
注意，这里的2500W，3500W，5000W并不是空调的输出功率，而是指的输出冷量。
因此，我们计算出来的功率需要折算成输入功率，即空调的“匹”。

照明系统设计
机房一般有三种照明系统，即：
l           常用照明——由市电供电的照明系统
l           保证照明——由局内备用电源（油机发电机）供电的照明系统
l           事故照明——在常用照明电源中断而备用电源尚未供电时，暂时由蓄电池供电继续工作的照明系统
机房照明方式分为：
一般照明：一般照明是在整个房间内普遍地产生规定的视觉条件的一种照明方式。它包括均匀一般照明和分区一般照明。均匀一般照明是指在整个房间的被照面上产生同样的照度；分区一般照明是指在整个房间的部分被照面上产生相同的照度。
局部照明（包括列架照明）：局部照明是将照明安装在机架上或工作台上的一种照明方式。
由于机架（或机柜）较高，排列间距不大，装在天花板的一般照明光线往往被机架遮挡，不能普遍地照到每一排机架上。又由于机房的层高较高，靠一般照来满足要求的照度也不经济。因此，除了设置一般照明外，在机架上安装照明灯具的局部照明方式已被普遍采用。
局部照明的照度是指在机架上或工作台上的灯具所产生的照度，均匀照明的照度是安装在顶棚上的灯具所产生的照度。
以下列出了一般情况下机房的照明要求。
                                                                         机房照明要求
机房名称
最低照度标准萤光灯（LX）
规定照度的被照面
备 注
接入层交换机室
150～200
直立面
无机架照明
50
直立面
有机架照明

& 说明：
(1) 照度计算点的高度，水平面照度一般指地面0.8m处，直立面照度一般指距地面1.4米处。
(2) 表中所列照度均指一般照明情况。
(3) 根据调查结果和参考国外发达国家的标准，建议：我国用电标准为15W／m2，稍低于发达国家标准。粗略估算可以参考这个值，或者要求低一点，取10W/m2.
发电机配置原则
当市电发生异常情况不能供电时，需要发电机供电。本小节主要介绍柴油发电机配置情况。
容量的确定
根据供电方式的不同，油机容量的配置也不同。
第一类供电方式：有两个稳定可高的独立电源引入两路供电线，不应有同时的检修停电，事故停电极少，两路供电线宜配置备用电源自动投入装置。此类供电方式投资大，建设困难，主要是用于规模容量庞大，地位十分重要的通信局站，如重要的国际电信局、长途枢纽局、一类卫星通信地球站等。
第二类供电方式：由两个以上的独立电源构成稳定可靠的环形网上引入一路供电线；由一个稳定可靠的独立电源或从稳定可靠的输电线路上引入一路供电线符合以上条件之一即为第二类供电方式。这种方式下允许有计划的检修停电，事故停电不多，一次停电时间一般不超过12小时。
属于第一、二类供电方式，应按各种直流电源的浮充功率，交流供电的通信设备功率，按低压恒压供电制工作的蓄电池放电后的充电功率，保证照明、空调等其它必须保证供电的用电量来确定。
第三类供电方式：由一个电源供电，引入一路供电线。电源不可靠，供电线路长，且停电次数多，一次停电时间有时超过24小时。
第四类供电方式：由一个电源引入的一路供电线，且经常昼夜停电，供电无保证；有季节性长时间停电或无市电可用。
属于第三、四类供电方式，应按各种直流电源的浮充功率、蓄电池的充电功率、交流供电的通信设备功率和照明、空调、采暖及其他必须保证供电的设备的用电量来确定。
■ 通信电源输入功率的计算
P入=P出/(COS∮*ц)
COS∮----功率因数（这里取0.8）
P出-------额定输出功率(KVA)
P入-------输入功率（KVA）
ц--------电源效率（这里取0.86)
■ 油机容量计算
P=2*（P 入+P空调+P照明+P其他...)
P-------油机容量
P入----电源输入功率
P空调--空调输入功率（注意考虑油机启动电流问题）
P照明--照明用电
P其他--其他需要油机供电设备
储油罐及日用油箱的容量计算
柴油发电机的供油系统包括：储油罐、油泵、日用油箱。日用油箱位于柴油发电机一侧，通过油泵或其它方式从储油罐中获取供油。
◇储油罐的容量如下：
V＝
V：油罐容量，m3；
G：每天用油量（t/d）；
γ：燃油重度，一般按0.81～0.86t/ m3
A ：油罐充满系数，取A＝0.9；
Z ：储油天数（d）；
I ：罐数量，一般为一个。
储油罐设置分为地下、半地下和地上三种方式：
地上油罐：罐底标高比附近地面高或罐底埋入深度小于罐体高度的一半者称地上油罐。地上油罐施工建设快，造价底，维护检修方便，但对安全防火要求高，散热量较大，需要用油泵向罐内注油。
地下油罐：罐内最高液面低于附近地面（距油罐4m范围内底地面）最低标高0.2者。地下油罐有利于保温、安全防火和自流注油，但土建工程量大，造价高，维护检修较困难。
半地下油罐：罐底埋入地下深度不小于罐体高度的一半，且罐内的页面不高于附近地平面最低标高2m者。
■ 日用油箱的容量：

V：日用油箱容积（m3）
G：柴油机燃油消耗量（Kg/h）（向生产厂商咨询）；
γ：燃油重度（kg/m3）；
A ：容积系数（一般可取A＝0.9）；
t ：供油时间（小时），一般可取t＝9～10h；

2008-03-24
华为机密，未经许可不得扩散
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