通信机房电源及配套勘察设计要点.docx
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通信机房电源及配套勘察设计要点
本说明将详细叙述通信工程机房电源及配套专业的前期准备、实际勘察步骤，勘察过程给通信运营商提供的设备采购清单和勘察完毕后设计的全部过程中注意的各细节问题，围绕以机房核心动力源展开叙述。
一、前期准备及勘察阶段
1.1前期准备
我们设计院将接下来的通信电源工程设计任务书下发的设计部门，设计部门经过确定后再发到项目组成员，项目组成员要详细的琢磨任务书上写明的每一句话，每一个字，领会此工程即将要做什么〔是搬迁利旧还是新建电源设备等等〕，要求做到什么程度〔确定本次工程设计的分工界面：
与外市电引入的分工、与建筑专业设计分工、与传输、交换、数据等专业分工〕。
A、了解电源专业的电源系统组成、基本术语及明白各种图标和图例〔新设计的大型通信局（站）原则上采用分散供电方式〕
交直流电源系统组成：
〔交流引入――交变直转换――直流输出〕
交流电引入：
市电分为三相四线制〔TN-C系统：
U/V/W/N〕和三相五线制〔TN-S系统：
U/V/W/N/G〕，其中U/V/W为火线，N为零线，G为保护地线；市电供应的等级〔四个等级：
一类市电/二类市电/三类市电/四类市电；它们的区别主要是根据通信局址所处的级别和重要性，市电的高、低要求标准不同，导致允许停电时间长短不同〕及电费费率体制〔照明和通信系统用电是单独计费还是统一计费，会导致设计中
交流电源线接法不同；比如现在局方照明系统和通信系统费率体制相同，则照明系统和通信系统直接可以在同一个交流配电输出柜内引接；如果它们费率体制不相同，则照明系统和通信系统则不可以在同一交流输出柜内引接，照明系统或通信系统其一应该在另装计费器（电表）下的交流系统输出端子引接〕。
N（零）W（火）V（火）U（火）
交流电源线选取：
现代通信通常选择RVVZ1000和RVVZ221000两种电源线型号。
RVVZ1000表示高阻燃铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套软电缆（电缆耐压1000V），适用于通信机房内绝大部分场合；RVVZ221000表示锴装高阻燃铜芯聚氯乙烯阻燃聚氯乙烯护套软电缆（电缆耐压1000V），适用于通信机房地槽、地沟等易于挤压破损的场合。
在机房设备搬迁改造工程设计中，如果遇到通信机房内的电源线采用BV等系列的情况，除非运营商特殊要求，搬迁改造后新增的电源线首选RVVZ系列。
下图体现了RVVZ1000（3芯＋1芯）电源线缆的内部结构，内含4条线，例如：
RVVZ1000（3*25＋1*16）mm2表示这条电源线内含3条25mm2的电源线和1条16mm2的电源线，共计4条线；如果采用RVVZ1000（3芯＋2芯）的电源缆线，则电缆内应含5条线，表示方法同上所述。
如果在通信工程中采用RVVZ1000〔3芯＋1芯〕或者RVVZ1000〔3芯＋2芯〕的线，那么这条电源线一定是交流电源线而不是直流电源线。
交流屏、整流器（或高频开关电源）应设有分级防雷装置：
防雷分级（按冲击电流分级）
通信电源设备的防雷分为A、B、C三级〔如上图所示〕。
通信电源耐冲击能力
通信电源设备应能承受模拟冲击电压的波形为1.2/50µs，模拟冲击电流波形为8/20µs。
冲击电流波幅值：
1级≥3KVA、2级≥10KVA、3级≥20KVA
在工程设计中：
A级防雷由市电引入专业负责，B、C级防雷由设备厂家按防雷标准配置。
需要说明的是：
基站中运营商自行定做的壁挂交流配电箱有时可能不会配置防雷装置，此时，我们要对防雷装置做补充设计，选择好防雷装置后，将其并接到交流配电箱输入端，防雷装置U、V、W三相前端必须接熔断器，N相不接。
不间断电源设备UPS：
主要用途：
电信系统的计算机网络管理、计费系统和集中监控系统；UPS主机柜输出为交流电，一般情况下UPS蓄电池组由UPS设备厂家自带，一个UPS主机配1组蓄电池。
UPS输出电源为保证电源〔当市电停电后，UPS蓄电池组经直流逆变成交流后提供给UPS主机电源，UPS主机提供给负载，延长供电时间，保证各系统的安全可靠性〕。
中小型机房UPS通常以下面方式运行〔两路电源引入〕：
大型综合机房UPS通常以下面方式运行〔两路电源引入〕：
交流配电柜/屏/箱和UPS机柜内均设有零线排〔N排〕和机壳保护地排〔PE排〕，需要说明的是不要将两种排混为一摊，一定要区分清楚，机柜内接线排上通常会体现出零线排和保护地排的标示〔N或PE〕，交流保护地排〔PE〕引线一定要单独从地网引线。
为确保电源供电系统的安全可靠性，我们在设计中一定要围绕多路〔2路市电〕、多种〔油机/移动发电机/太阳能供电〕、多套〔UPS主机双机并机〕“三多”供电方式进行。
交流配电柜的容量表示方法：
380V/400A或380V/630A等等〔具体详见交流容量系列〕。
交流备用电源（2路市电/油机）：
综合局内油机和市电转换在ATS〔市电/油机转换屏〕，市电和市电转换在集中配电机房交流配电柜；基站内采用的转换方式通常为移动汽油机和交流配电箱内转换〔基站内市电停电后，蓄电池组会短时间提供电源，同时，基站机房监控系统故障信息上传到监控中心，监控中心会通知基站维护人员将移动发电机拉到基站内，此时将交流配电屏/箱打开，将移动发电机4条交流输出电源线并接至交流配电屏/箱市电输入端子，最后将移动发电机启动，等市电供电恢复后再拆下即可〕。
下图表示了两路市电引入的情况〔人工转换和自动转换〕：
市电和市电转换手柄
电能计量表
第一路市电引入
第二路市电引入
直流电源输出：
整个电源系统直流供电电分为两大部分：
一部分是电力电池机房直流配电柜和电池间的直流部分，另一部分是直流配电柜输出至负载部分〔或分级输出至负载〕。
直流电源线选取：
除运营商特殊要求，优先选择RVVZ1000电源线型号。
RVVZ1000表示高阻燃铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套软电缆（电缆耐压1000V），适用于除个别设备厂家自带电源线外的通信机房内直流供电场合。
下图是直流配电柜输出端子直流电源线的接法，了解并掌握。
需要注意的是直流配电柜内有电源工作地排和机壳保护地排两种接线排。
工作地和保护地具体区分如下所述：
保护地：
为了保护工作人员的安全而设置的地，使用方式是把各种设备裸露在外的金属外壳接地。
工作地：
为了使设备正常工作选用的基准工作电压把各种设备的地相连。
工作地排
在通信工程上要使用负电压的原因：
工程设计中总遇到－24V、－48V、－60V等术语，那么为什么非用负表示呢？
通讯上经常使用负电压供电，把正极接地，主要是为了防止锈蚀，这样可以减少由于继电器线圈或电缆金属电皮绝缘不良产生的电蚀作用，因而使继电器和电缆金属外皮受到损坏。
因为在电蚀时，金属离子在化学反应时是正极向负极移动的。
大家知道通讯设备都是以铜、铁、碳等作为主要零部件，在自然状态下，铁很快会锈蚀。
正极接地也可以使外线电缆的芯线不致因绝缘不良产生的小电流而使芯线受到腐蚀。
但在给运营商提供的电源设备订购表中，设备容量不必写成“负”。
例如：
某直流配电柜容量最终确定电流为2000A，那么此直流配电柜订购清单写成：
48V/2000A直流配电柜。
负48伏在设计上只是电源线实际接法的体现。
熟悉一下电源输出的构件〔空开和熔丝〕：
勘察机房电源专业其中的一项就是详细标示出电源内部各个端子占用、空余情况，特别是在机房搬迁、设备改造过程中更是不可避免的，直接接触的就是电源输出的构件空开或者熔丝。
熔丝或空开的体积大小、型号、容量都有差异，故在实际勘察中要明确熔丝或空开的型号、容量等。
体积大小可以这样认为：
容量大的体积就大，容量小的体积就小；型号：
每个厂家的标示型号都是不一样的，在熔丝或空开表面就能看见；容量：
在其表面均有标示，空开容量标示通常是：
C16A、C32A、C63A等，熔丝容量标示通常直接为32A、63A、200A、400A等。
勘察中还有一点需要注意：
通信机房内现有的直流电源机柜内输出单元每排可放多少A的空开多少个，可放几排。
空开或熔丝物理安装结构、位置一定要表示清楚，不要只记录多少A容量的空开/熔丝有多少个，因为机柜内的位置是有限的，每排能容下的空开或熔丝个数是一定的，一旦在设计中需要调换空开或熔丝的情况，能不能安装就成问题。
例如：
勘察中只有200A的熔丝，设计中需要400A的熔丝，400A熔丝的容量比200A的大，体积也就大，安装到原位置就不一定能适合，故需要特别注意。
空开端子
熔丝端子
（1） 照明电路 熔体额定电流≥被保护电路上所有照明电器工作电流之和。
（2） 通信设备 熔体额定电流＝（1.5～1.7）×通信设备负荷电流。
列柜形式
总电源
分路电源
告警电源
路数
熔断器（断路器）系列A
路数
熔断器（断路器）系列A
路数
熔断器A
窄架
单路
63，80，100，200
8，16，32
6，10，16，20，25，32
单路
3
双路
2*8，2*16
宽架
单路
100，200，300
16，32，64
双路
2*8，2*16，2*32
至于在工程中选择多大容量的空开或熔丝，选择单路还是双路，每路多少个端子？
这些问题其实很简单：
要明确在此机房内将来会安装的设备，了解设备详细的情况〔比如厂家、设备满配功耗/典型值、设备是否主备双路供电、是传输设备、交换设备还是数据设备等〕，摸清这些情况后，通过Imax=P/U算出通信设备最大电流Imax，然后选择空开/熔丝的容量取定为：
〔1.5～1.7〕*Imax即可。
举例〔以华为传输设备电源双路――单路输入两种情况〕：
A、华为2.5G传输设备〔OPTIX2500+〕一般均在局内安装，满配功耗约1000W，48V双路供电，则Imax＝P/U＝1000/50=20A，则前端引接端子空开/熔丝容量取定：
1.5*20=30A，选32A空开或熔丝，在直流配电柜/列头柜主路〔第一路电源系统内〕空闲32A空开或熔丝引接一路，在备路〔第二路电源系统内〕空闲32A空开或熔丝引接另一路即可；
B、对于单路输入的华为传输设备〔Metro500和Metro1000〕，通常设备均在基站内安装，最大电流计算方法同上所述，空开或熔丝容量取定为：
6A/10A，在直流配电柜/高频开关电源直流输出单元二次下电〔承担基站内重要负载的直流供电〕空闲6A/10A空开引接一路即可。
常用空开的型号选择：
NS100/160/250/400/630系列：
用于总交流配电箱电源开关；
C65系列：
用于普通线路保护电源开关；
D65系列：
用于电动机保护电源开关。
空开的端子结构：
5P：
用于控制所有相线、中性线及保护地线（U、V、W、N、PE）；
4P：
用于控制所有相线、中性线（U、V、W、N）；
3P：
用于控制所有相线（U、V、W）；
2P：
用于控制某条相线及中性线；
1P：
用于控制某条相线。
空开与导线：
空开的容量不能远大于电源线的最大载流量。
否则当导线电流过大会造成电源线发热容易引起火灾，在设计中严禁采用大开关细导线方式。
直流流配电柜的容量表示方法是：
48V/400A或48V/2000A等等〔详见直流配电容量系列〕。
通过以上的简单基础知识培训，项目组成员可以到机房进行实际勘察，勘察过程中可能还会遇到具体的情况，比如各电源设备厂家不同，设备内的结构就会存在差异，但这只是局部的不同，整个通信网络的电源工作原理不会改变。
1.2勘察阶段
到局/站现场后，首先向局方了解市电引入的情况、了解各通信机房的相对位置、结构，楼间电源上下线路由等大框，有的电源线是走竖井，有的电源线是走地槽，一定要明确。
确定电力主机房、油机房和通信机房高度，以便确定上下线电源线缆长度。
其次向局方了解大楼供电系统的大致情况〔大楼照明用电、空调用电、通信设备用电等〕，通信设备现在负荷，近期或者将来计划安装设备的情况，估算出机房将来交/直流总负荷各是多少，统计并做详细记录。
然后进入各专业通信机房，先到电力电池机房〔通常在一楼〕记录机房内详细情况，后到通信设备机房记录详细情况。
机房负荷及相关数据调查：
A、交流配电容量（A）、可用路数；直流配电容量（A）、可用路数；整流模块电流（A）－配置原则与电池的充电电流和负载电流有关、最大放置块数；现有电池容量（AH）；通信设备功耗（显示屏上读取）。
B、画出机房平面布置图，确定机房方位（指北）。
C、画出局/站内原有电源设备外型尺寸图（高*宽*深），标明厂家名称及型号、规格，接线端子位置，空闲保险（熔丝和空开）有多少个，分别为多少安，端子图要非常详细！
D、找到机房工作地排和保护地排的具体位置和各上下线孔/槽位置。
E、如果机房为租用机房，则要向局方了解机房的现承重数据，以便考虑设计中是否做承重处理。
F、通信机房勘察阶段一定要和机房内各专业的负载人了解各专业的详细情况〔那些设备是双路输入的，那些设备是单路输入的〕，并整理、做好记录。
G、中标电源设备厂家工程主要负责人的详细联系方式，以便将来向其了解电源设备的具体情况〔比如：
合同价格、技术参数和相应的设备数据等〕。
H、勘察完毕后向局方相关领导细致的汇报勘察情况并记录公司领导对工程的一些具体要求。
二、设计阶段
按照院ISO标准将勘察阶段画的草图按统一比例形成电子板，图纸美观，各图标图号符合标准，在摆放新增的电源设备时，机房整体考虑，不要随意将设备摆放，考虑消防通道的预留、空调送风等问题，合理安排设备布局。
尽量不要把电源设备和基站设备摆放在一起，尤其是电源电缆不要和天馈线混在一起，电源电缆线的高压（强）和低压线（弱）在走线架上敷设时，应分别放在两侧。
（1）交流配电柜选配（380V/XXA）：
交流配电柜的容量选择要根据局方提供的将来设备交流总功耗计算。
举例：
某通信机房380V供电通信空调2台，共计耗电18KW，照明用电100A，数据设备、PC终端等耗电按150A，近期其它220V供电预留50A。
计算配电柜容量：
P总功耗（瓦）＝〔P空调＋P照明＋P数据、PC＋P预留〕/∩功率因数＝〔18000＋220*100+220*150+220*50〕/0.8＝105000（W）
I总=P总功耗/U=105000/400=263（A），其中功率因数会因设备厂家的不同而有差异，在此取0.8。
故近期配置380V/263A的即可，考虑到将来增加设备，同时按国家交流电流系列标准，综合取定本机房新增交流配电柜容量为：
380V/400A，能满足中远期交流负载需求。
常用设备的效率、功率因数和交流电流系列标准如下：
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
0.8
80
功率因数
0.7
0.7
0.7
0.7
0.8
1
交流配电屏/箱电流标准系列（单位：
A）：
50，100，200，400，630，800，1000，1600。
例如：
380V/400A表示：
交流配电屏三相输入380V、400A的容量，输出功耗小于输入功耗。
交流配电屏输出：
分三相输出（380V）和单相输出（220V），为保证相平衡，三相输出分路最好配为3的倍数。
比如某交流配电屏输出配置为：
三相3*16A，三相3*32A，三相3*63A。
交流熔断器的额定电流值选定原则：
照明回路按实际负荷配置，其它回路不大于最大负荷电流的2倍（1.5~1.7倍），注意空调启动电流可达最大电流的4～7倍，故在选配熔断器的时候特别注意。
（2）UPS选配：
UPS的容量选择要根据局方提供的通信机房内重要交流负载的总功耗计算。
计算方法同交流配电柜容量计算。
举例：
某网管监控中心要单独配置一套UPS，有50台电脑终端，每台功耗按300W估算，则P总功耗（瓦）＝300*50＝1500W，P总功耗（VA）=1500/0.7=2143VA，故P总功耗（KVA）＝P总功耗（VA）/1000=2143/1000＝2.143KVA，由于电脑终端属于单相220V供电，综合取定选择单相输入单相输出3KVAUPS主机柜。
对于三相输入单相输出和三相输入三相输出情况同上所述，工程设计中明确通信机房设备实际需求〔是三相还是单相输入〕，然后相应选择UPS主机柜是三相还是单相输出。
UPS主机柜容量标准系列如下：
单相输入单相输出设备容量系列（KVA）：
0.5，1，2，3，5，8，10；
三相输入单相输出设备容量系列（KVA）：
5，8，10，15，20，25，30；
三相输入三相输出设备容量系列（KVA）：
10，20，30，50，60，80，100，120，150，200，250，300，400，500，600。
UPS输出：
分三相输出（380V）和单相输出（220V）。
UPS选配需要说明的问题：
选配什么品牌的UPS电源要根据据运营商的具体情况来确定，但有一点必须明白，就是所有欲选配UPS电源的功率（单位统一）必须略大于负载的实际功率，才能使UPS电源可靠地工作。
另外，功率是电能的单位，一般用瓦特（W）来表示，而国际上用电流安（A）和电压伏（V）的乘积来表示（VA为视在功率）。
视在功率伏安（VA）与有用功率瓦特（W）的换算方法为：
视在功率伏安（VA）数乘以0.7～0.8即为有用功率瓦特（W），如下：
表达式：
VA*0.7（或0.8）=W〔即：
伏安*0.7/0.8＝瓦〕
（3）直流配电柜选配（48V/XXA）：
直流配电屏的容量选择要根据局方提供的将来设备直流总功耗计算。
举例：
某新建传输交换综合机房中远期计划新增传输设备8架〔满配功耗按8KW〕，新增1套20000门模块局交换机（每门按1W）〔满配功耗按20KW〕，设备电源均为双路输入，大楼采用分散供电方式，此机房新建一个直流配电柜专供传输和交换设备，求直流配电柜容量？
P直流总输出=P传输+P交换＝8000＋20000＝28000（W）
则直流配电柜输入电流I＝P直流总输出/48=28000/48=583（A）
综合取定直流配电柜的容量为：
48V/800A，直流配电柜采用双路48V/800A输入。
直流配电屏的输入/输出可分单路输入/输出和双路输入/输出，看通信设备实际需求确定。
直流配电屏电流标准系列（单位：
A）：
50，100，200，400，800，1600，2000，2500。
例如，现在需要一单路400A输入的，表示为48V/400A；如果需要2路400A主备输入的，表示为双路48V/400A〔或2*（48V/400A）〕。
直流配电屏输出：
单路或双路输出。
需要说明的是如果为双路输出，接法一定从两路中端子分别引接，不可从一路中两个端子引接。
下面是以吉林移动工程根据设备实际需求配置的一个直流配电柜〔机架高2200*800*600〕输入输出配置图：
直流熔断器的额定电流值选定原则：
额定电流值应不大于最大负载电流的2倍。
各专业是指电流机房熔断器的额定电流应不大于最大负载电流的1.5倍。
二级直流输出〔列头柜〕的选配原则同直流配电柜选配。
（4）基站用高频开关电源选配：
高频开关电源是交直流输出混合柜〔即：
既有交流输出单元，又有直流输出单元〕，开关电源的容量选择要根据站内设备总交直流功耗计算。
基站一般单个为30或50A的整流模块，局用一般单个为100A的整流模块；有很多厂家的基站用高频开关电源有二次下电的功能，一般一次下电接无线设备，二次下电接传输设备。
整流模块采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分摊负载电流。
电源系统整流模块根据N+1冗余配置原则，主用整流模块数量N由以下公式计算：
整流模块单体的配置主要由以下三个方面共同决定：
电源系统所带负载总电流的大小；
蓄电池的充电电流（电池容量×25%）；
N+1备份（当N≥10时，模块数量则为N+2）。
其中：
——负载总电流；
——蓄电池的充电电流；
——所选单体的额定输出电流。
举例：
吉林移动工程规划某基站内远期配置MBI5基站设备3架，每机架27A，中兴SDH155/622M1端，每端10A，配置2组500AH蓄电池，照明用电按2A，求高频开关电源容量及整流模块单元单体配置数量？
此基站内负载总电流为：
I总＝I基站＋I传输＋I电池充电＝27*3＋1*10＋500*25％＝216A
P开关电源输入*0.85=P基站总输出（其中：
0.85表示高频开关电源功率因数取定值）
那么基站总输出功耗P开关电源输入＝P基站总输出/0.85＝〔48*216+220*2〕/0.85=12716（W）
高频开关电源容量计算＝12716/48=265A，综合取定容量的值为48V/300A。
选定单体模块容量为50A的，则N=216/50=5块，N＋1备份，按6块配置（满配置），故此工程远期按6个模块配置，近期可能由于基站设备机架较少，同样可以根据上面公式计算出结果。
（5）蓄电池组/柜的选配：
蓄电池组选择类型为：
免维护阀控式密封铅酸蓄电池，即VRLA。
阀控式密封铅酸蓄电池容量系列（10小时率）（单位：
Ah）：
30，50，60，80，100，150，200，300，400，500，600，800，1000，1200，1500，2000，2500，3000。
移动通信基站蓄电池组放电时间应在1～3小时。
对基站传输设备的供电时间，工程设计中通常按不小于20小时考虑。
工程设计中，局配置的蓄电池容量通常在1000～3000Ah/组，即局蓄电池总容量在2000～6000Ah；基站配置的蓄电池容量通常在300～500Ah/组，即基站蓄电池总容量在600～1000Ah。
电池容量.xls〔以吉林移动工程为例，详见后表〕
（6）电源线径的选择：
A、交流电源线线径计算（经济电流密度法）：
S=I/2.5，I=P/U
STEP1：
I＝P/220〔P为所带设备功率〕
交流220V
STEP2：
电源线面积S＝I/2.5（mm2）
额定功率P（瓦）
1000
手填
“千瓦”转化成“瓦”
电压（伏）
220
电流I（安培）
4.545455
交流电源线界面级S（mm2）
1.818182
结果
电源线面积S＝I/2.25（mm2）
交流380V
额定功率P（瓦）
手填
“千瓦”转化成“瓦”
电压（伏）
380
电流I（安培）
100
交流电源线界面级S（mm2）
44.44444
结果
1.732
相线线径
25.66076
B、直流电源所用缆线截面计算如下（电流矩法）：
S=（2L•I）/（57•△V）
其中S为缆线截面，I为电流量，L为距离，△V为允许电压降，57为铜导率。
直流压降分配：
-48V直流全程压降为〈3.2V和〈2.7V。
电源母线计算（直流）.xls〔详见后表〕
各种电源线线径参考详见后表〔铜芯聚氯乙烯绝缘护套软电缆（RVVZ系列参考）〕。
（7）接地系统：
接地系统分为工作地、保护地和防雷接地。
接地线宜短、直、截面积为35~95mm2，材料为多股铜线。
接地引入线长度不宜超过30m，其材料为镀锌扁钢，截面积不宜小于40mm×4mm或不小于95mm2的多股铜线。
接地引入线由地网中心部位就近引出与机房内接地汇集线连通，对于新建站不应少于两根。
接地汇集线
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