李 斌,吳 靜,黃小光,呂吉賀
(①華信郵電咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司,浙江 杭州 310014;②中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)內(nèi)蒙古有限公司,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010090)
在當(dāng)前全業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)下,隨著移動(dòng)通信技術(shù)和移動(dòng)通信市場(chǎng)迅速發(fā)展,數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也在快速發(fā)展,大量的軟交換設(shè)備和數(shù)據(jù)設(shè)備在現(xiàn)網(wǎng)中應(yīng)用,軟交換已逐漸取代原先的程控交換設(shè)備。新業(yè)務(wù)的大量引入,導(dǎo)致通信設(shè)備的集成度越來(lái)越高,單機(jī)架耗電量大幅上升,通信集中化給局房動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)安全供電保障能力等帶來(lái)嚴(yán)重挑戰(zhàn)[1-2]。某運(yùn)營(yíng)商局房動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)能源供電能力不足,急需對(duì)原有樞紐樓低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容改造。
低壓配電系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)通信樞紐樓供電,因此低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞,對(duì)整個(gè)通信樞紐樓設(shè)備的運(yùn)行,具有重要影響,在方案設(shè)計(jì)之初,就需要對(duì)通信樞紐樓的近期及遠(yuǎn)期負(fù)荷有準(zhǔn)確的評(píng)估。
通信負(fù)荷包括保障負(fù)荷和非保障負(fù)荷。保障負(fù)荷包括直流系統(tǒng)、交流不間斷系統(tǒng)、機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)、電梯、應(yīng)急照明、重要的數(shù)據(jù)終端等。非保障負(fù)荷包括普通辦公照明、空調(diào)等除保障負(fù)荷之外的用電負(fù)荷。以下對(duì)近期和遠(yuǎn)期負(fù)荷分別進(jìn)行估算。
(1)近期負(fù)荷估算
該通信大樓的近期負(fù)荷估算如表1所示。
表1 目前負(fù)荷估算表
從表1可知,近期保障設(shè)備負(fù)荷為269.4 kW,蓄電池充電功耗為147.1 kW,因此近期保障負(fù)荷為269.4+147.1=417(kW),近期大樓設(shè)備總負(fù)荷為671.6 kVA,因此設(shè)備負(fù)荷及蓄電池對(duì)變壓器的需求為671.6+163.5=835(kVA)。
(2)遠(yuǎn)期負(fù)荷估算
考慮到今后網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,移動(dòng)核心網(wǎng)將主要采用軟交換和 3G設(shè)備,一方面網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將主要集中在省公司樞紐樓,另一方面由于設(shè)備集成度與傳統(tǒng)交換設(shè)備相比大大提高,因此預(yù)計(jì)該市公司交換機(jī)房所需面積有較大下降,為通信設(shè)備機(jī)房總面積的50%左右;隨著數(shù)據(jù)新業(yè)務(wù)的發(fā)展,接入設(shè)備的增加,傳輸、數(shù)據(jù)、支撐機(jī)房所需面積相應(yīng)增加,分別占通信機(jī)房總面積的10%、30%、10%左右。市公司機(jī)房?jī)?nèi)電力、電池、UPS機(jī)房面積需求應(yīng)不小于通信設(shè)備機(jī)房面積的30%。各專(zhuān)業(yè)機(jī)房分配比例如表2所示。
表2 各專(zhuān)業(yè)機(jī)房比例分配表
擬各機(jī)房的單位面積功耗估算有:①傳輸專(zhuān)用機(jī)房按180 W/m2估算;②交換專(zhuān)用機(jī)房按400 W/ m2估算;③數(shù)據(jù)專(zhuān)用機(jī)房按600 W/ m2估算;④備用機(jī)房按600 W/ m2估算;⑤通信機(jī)房專(zhuān)用配套空調(diào)功耗=(機(jī)房設(shè)備功耗×0.8+建筑面積×0.2)/2.2估算;⑥電力機(jī)房專(zhuān)用配套空調(diào)功耗=(機(jī)房設(shè)備功耗×0.1+建筑面積×0.2)/2.9估算;⑦各個(gè)機(jī)房的面積遠(yuǎn)期使用率為80%的裝機(jī)列?。虎嚯娏﹄姵厥艺紮C(jī)房面積約30%列取。
遠(yuǎn)期該移動(dòng)大樓現(xiàn)有6~8層辦公用房改造為通信機(jī)房后,加上現(xiàn)有機(jī)房剩余裝機(jī)面積,共可新增通信機(jī)房面積可裝機(jī)面積為1700 m2,電力電池室占用30%約510 m2,通信機(jī)房約1190 m2。通信負(fù)荷估算如表3所示。
表3 通信負(fù)荷估算表設(shè)備類(lèi)型
從表3可知,1190 m2的面積新增設(shè)備耗電量合計(jì)約746 kW(包括空調(diào)耗電量),再加上蓄電組的充電功率為130 kW(通信設(shè)備耗電量的30%),合計(jì)為876 kW/1096 kVA。
結(jié)合前面現(xiàn)有負(fù)荷分析可知,該移動(dòng)大樓遠(yuǎn)期對(duì)油機(jī)需求為417+876=917(kW),對(duì)變壓器需求為835+1096=1931(kVA)。
低壓配電系統(tǒng)油機(jī)保障方案采用兩臺(tái) 500 kW油機(jī)組并機(jī)使用,同時(shí)新增2臺(tái)2000 kVA變壓器分別給新建辦公樓和生產(chǎn)用樓供電。低壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖1所示。
圖1 低配系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
低壓配電方案一階段設(shè)計(jì)需嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)規(guī)范[4-8],低壓配電設(shè)計(jì)包括低壓配電柜、低壓斷路器、浪涌保護(hù)器、無(wú)功補(bǔ)償?shù)鹊蛪号潆娫O(shè)備的設(shè)計(jì)及選型。
(1)低壓配電柜
以某品牌的低壓配電柜為例,該品牌低壓柜有兩種柜型。一種為固定分隔柜,另一種為抽屜柜。如圖2所示。
圖2 低壓配電柜
固定分隔柜特點(diǎn):固定分隔式結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單直觀,相應(yīng)的組裝的零部件少,這樣在材料、生產(chǎn)組裝等方面結(jié)構(gòu)成本低、經(jīng)濟(jì)性好和生產(chǎn)效率高,主要用于配電回路,也可以用于一些功率較大的電動(dòng)控制回路;抽屜柜特點(diǎn):便于維修,主要用于電動(dòng)機(jī)控制回路,也可用作配電。
固定分隔柜無(wú)法把整個(gè)一、二次回路都從柜體分離出來(lái)。而抽屜柜可以把斷路器,接觸器,熱繼等一起從柜體分離,抽屜柜更換斷路器時(shí)會(huì)影響柜體的防護(hù)等級(jí)。對(duì)于通信行業(yè)應(yīng)用主要是配電回路為主,使用上兩者差別不大。對(duì)于石化等行業(yè),電動(dòng)機(jī)回路比較多,抽屜柜使用維護(hù)更為方便一些。
(2)斷路器
斷路器是低壓饋電柜中的主要元器件,斷路器的容量大小及質(zhì)量好壞對(duì)用電的經(jīng)濟(jì)及安全性都很重要。一般情況下 800A以下的斷路器可選擇塑殼斷路器,800A以上的斷路器可選擇框架斷路器,后者的分?jǐn)嗄芰^前者高;為防止斷開(kāi)電源的中性線電流對(duì)低壓配電系統(tǒng)的干擾,主進(jìn)線和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)須使用四級(jí)斷路器,其他低壓柜內(nèi)斷路器可采用三級(jí)斷路器。
(4)浪涌保護(hù)器
入戶(hù)電力變壓器低壓側(cè)安裝的電源防雷器作為第一級(jí)保護(hù)時(shí),應(yīng)為三相電壓開(kāi)關(guān)型電源防雷器,其雷電通流量不應(yīng)低于60 kA,浪涌保護(hù)器每極都必須設(shè)置保護(hù)[3],浪涌保護(hù)器前端須接斷路器或熔斷器。斷路器的選取如表3所示。
(5)無(wú)功補(bǔ)償裝置
為提高供電質(zhì)量,降低損耗,需要在變壓器出線低壓側(cè)安裝無(wú)功補(bǔ)償柜。無(wú)功補(bǔ)償柜一般選擇變壓器容量的30%~50%,電感類(lèi)負(fù)載多的情況下,可取大些。補(bǔ)償柜中斷路器額定電流計(jì)算:
其中Ue:電容器額定電壓kV;Qe:電容器額定容量kvar
斷路器額定電流選擇要比實(shí)際運(yùn)行電流大,可取1.5~2.5倍。為消除由高次諧波電壓、電流所引起的電容器故障,在電容器回路中通常采用串聯(lián)電抗器的方法改變系統(tǒng)參數(shù)。抑制7次及以上的高次諧波可采用2%~4.2% 電抗率,抑制5次及以上的諧波可采用 4.4%~6%電抗率,抑制3次及以上的諧波可采用12%電抗率(電抗率=電抗值/電容值)。
表3 浪涌保護(hù)器保護(hù)斷路器選型表
通過(guò)對(duì)某運(yùn)營(yíng)商通信樞紐樓的評(píng)估,制定出詳細(xì)、科學(xué)的低壓配電改造方案,并對(duì)低壓配電設(shè)備合理選型,改造方案達(dá)到了較好的預(yù)期效果。
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