通信基站用變壓器的選擇及分析

王鶴玲，許檜，任守濤

(1.沈陽昌信電氣工程有限公司，遼寧 沈陽 110141;2.遼寧高科節(jié)能熱電設計研究院，遼寧沈陽 110141)

1 前言

基站交流供電系統(tǒng)主要向通信基站供應并分配安全、優(yōu)質(zhì)、可靠、穩(wěn)定的交流電源，保證基站開關(guān)電源、空調(diào)、照明等交流負荷正常穩(wěn)定工作。變壓器則作為通信基站電力外線的主要設備，如何正確選擇變壓器，是保證通信基站供電系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行關(guān)鍵。變壓器的選擇包括兩個方面:一是變壓器位置及公用專用的選擇;二是變壓器容量及型號的選擇。

2 通信基站用變壓器位置及公用專用的選擇

2.1 位置選擇

變壓器最佳位置是指能使該臺區(qū)內(nèi)低壓線路的線損、投資和消耗的材料最少的位置。通信基站電力外線采用終端降壓，低壓直接入戶的方式，縮短低壓供電距離，減少低壓線損耗，供電質(zhì)量穩(wěn)定、良好，設備故障率降低。變壓器盡量安裝在基站附近，方便運行，要避開車輛、行人較多的場所，不得選擇在水田邊、沼澤地、低洼積水地帶，不得選擇在陡坡大的山坡上，盡量不占用農(nóng)田，應選擇在地質(zhì)較好、地勢平坦，且便于更換和檢修設備的地方。

2.2 公用專用選擇

現(xiàn)在市電、農(nóng)電用電負荷大，如存在季節(jié)性停電、電壓波動大等因素，且線路壓降大，造成電壓不穩(wěn)、斷相、拉閘斷電情況經(jīng)常發(fā)生，基站停電頻繁，停電時間過長，電池頻繁充放電，極大地影響了電池使用壽命，給基站留下斷站的隱患。所以，設置基站專用變壓器，不受其他用戶影響，使供電安全保障程度高，停電頻率降低。

根據(jù)現(xiàn)場情況統(tǒng)計，專用變壓器比公用變壓器，交流供電中斷次數(shù)降低70%左右。這將使設備壽命提高60%以上，特別是空調(diào)、蓄電池組、開關(guān)電源整流模塊的故障率、損壞率顯著下降，從而降低了維護人員的工作量與工作強度，降低了通信基站維護、運行成本。

3 通信基站用變壓器容量的選擇

3.1 交流負荷統(tǒng)計(以宏基站為例)

表1

說明:

(1)通信設備功率由通信廠家提供;(2)空調(diào)功率見設備銘牌;

(3)照明及儀表為估算;

(4)電池充電功率P(kW):

Q:電池容量，Ah;2.35:均充電壓;0.9:開關(guān)電源效率。

3.2 計算容量

新建基站大部分在鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農(nóng)村，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農(nóng)村地區(qū)的負荷參數(shù)進行計算，如果考慮無功功率和無功功率補償，則計算公式為

不考慮無功功率和無功功率補償，僅考慮有功功率，則計算公式為:

S為全部所有交流負荷，包括設備用電、生活用電、照明用電等;Se為變壓器的額定容量;K0為同時利用系數(shù)，一般取K0=0.9。

一般用戶的計算負荷等于變壓器額定容量的70%～75%是最經(jīng)濟的。

3.3 容量選擇

基站中開關(guān)電源的特殊性，要求有交流供電有較大的冗余，開關(guān)電源負載不宜超過變壓器容量的30%。如果開關(guān)電源負載超過變壓器容量的30%，整流器產(chǎn)生的高次諧波電流就會使電壓波形產(chǎn)生嚴重畸變，影響開關(guān)電源、變壓器和其他用電設備的正常工作。

在選擇配電變壓器容量時，應按實際負荷及5～10年電力發(fā)展計劃來選定，一般按用電負荷的45% ～70%來選擇，綜合上述因素及變壓器廠家提供的技術(shù)數(shù)據(jù)考慮，變壓器配置容量選用20kVA。

在實際工作中，有些地區(qū)由于某種原因，采用容量為30kVA的變壓器，存在著“大馬拉小車”的現(xiàn)象，這不僅會增加一次性投資成本，并且增加了空載損耗和負載損耗。以S11型為例，一臺變壓器每年多消耗876度電，增加運行成本和電網(wǎng)損耗，占用資源，造成能源浪費。選用20kVA的變壓器完全滿足基站負荷的使用要求。

4 通信基站用變壓器型號的選擇

4.1 技術(shù)參數(shù)表

S9型高壓:10 kV;低壓:0.4kV;聯(lián)結(jié)組:Y.yno或D.yn11;調(diào)壓范圍:±2×2.5%

表2

S11型高壓:10kV;低壓:0.4kV;聯(lián)結(jié)組:Y.yno或D.yn11;調(diào)壓范圍:±5%或±2×2.5%

表3

4.2 型號選擇

近年來，國家開發(fā)的新型節(jié)能型變壓器有S7和S9及S11三大類。S7型為較高損耗變壓器，S9型為較低損耗變壓器，S11型為低損耗變壓器。S7型及以前型號產(chǎn)品列入到國家淘汰的機電產(chǎn)品，不能選用，應首選節(jié)能型低損耗變壓器。

S9系列配電變壓器的設計以增加有效材料用量來實現(xiàn)降低損耗，主要是增加鐵心截面積以降低磁通密度，高低壓繞組均使用銅導線，并加大導線截面，降低繞組電流密度，從而降低空載損耗和負載損耗。

S11系列變壓器是在S9系列的基礎上改進結(jié)構(gòu)設計，選用超薄型硅鋼片，進一步降低空載損耗而開發(fā)出來的，通過技術(shù)參數(shù)表對比，S9型、S11變壓器的負載損耗兩者相當，但空載損耗S11系列比S9系列降低(約降低30%以上)，空載電流減小。

從經(jīng)濟上看，S11型變壓器比S9型價格高10%左右，不會造成投資急劇增加，且價差可在2～3年收回投資，投資回收期短，見效快，由于S9型與S11型變壓器價格相差不大，運行管理基本相同，而S11型性能明顯優(yōu)于S9型變壓器，故新建基站用變壓器不宜再選S9系列，應選用S11系列。

5 結(jié)束語

綜上所述，對于農(nóng)村及鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)通信基站用變壓器宜選擇為S11－20kVA，無論是降低成本還是減少損耗方面，都是經(jīng)濟、合理的，能保障通訊基站設備安全、良好、穩(wěn)定、高效運行。

［1］姚志松，姚磊，等.新型配電變壓器結(jié)構(gòu)、原理和應用［M］.2006.12.

［2］張利生.電力網(wǎng)電能損耗管理及降損技術(shù)［M］.2008.1.

［3］隋振有，宋立新.配電實用技術(shù)［M］.2006.11.

［4］王清葵.輸電線路施工［M］.2007.1.