电源设备配置和容量计算

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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：
  
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是，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        \