低压交流供电系统设计原则

² 首先应保证设备的供电质量及供电的可靠性。

² 低压配电系统设计应根据工程的建设规模、总负荷容量、设备的用电性质及馈电分路要求综合考虑确定。

² 系统接线应力求简单、灵活、操作安全、维护方便。

² 系统及机房的设计应兼顾远期的发展。

低压交流供电系统是由低压配电设备(开关、电器等)、馈电线路及用电设备组成。通信局(站)低压交流供电系统由市电交流供电系统、发电机组交流供电系统和电力室交流供电系统组成。

市电低压交流供电系统的设计应考虑地方供电部门对不同类型用电设备的计费要求。

由于电信局(站)的建设规模不同，相应的交流供电系统的繁简有所不同。

(1)易的交流供电系统。由一台交流配电屏(箱)组成;由交流配电箱和组合开关电源的交流配电单元组成交流供电系统。一台交流配电屏(箱)作为变压器的受电及配电，该种形式的供电系统适用于小型电信站，如微波站、光缆郊外站、干线有人站及移动通信基站等。交流配电屏(箱)电源的输入端通常是有二路电源引入(市电、油机电源)。

(2)成套低压配电设备的交流供电系统。成套低压配电设备的数量是根据电信局(站)的建设规模、所配置的变压器数量、用电设备的供电分路要求及预计远期的发展规模而确定。

在供电回路中，应装有隔离电器和保护电器。对于装有交流接触器的回路还应有操作电器。隔离电器主要在电路检修时起电源的隔离作用，通常用隔离开关或插头;保护电器用于切断短路电流，所采用的电器一般是低压断路器、熔断器;操作电器用于接通或断开回路，常用电器是交流接触器、组合电器或低压断路器。

各级保护设备之间，发生故障短路时，保护电器的动作应有选择性。

用熔断器和接触器组成的回路应装设带断相保护的热继电器，或用带接点的熔断器作为断相保护。

支线上采用熔断器或断路器时，干线上的断路器应带短延时的过流脱扣器保护(变电所的低压配电馈电开关均属于配电干线开关)。

断路器与断路器配合时，断路器过流脱扣器配合的级差可取0.1~0.2s，即负荷断路器为瞬动，低配干线断路器选用短延时过流脱扣器。

熔断器与熔断器配合时，上一级熔断器应较下一级熔断器大一级，对于NT型熔断器，前后级熔断器额定电流比为1.6:1;对于RT0型熔断器，前后级熔断器额定电流比为2~2.5:1。

低压配电设备的选择条件除低压配电屏的结构形式(固定安装或是抽出式)外，最关键是对低压控制电器元件的选择。所谓控制电器，是指能在电路中起到接通和断开电路作用的电器。电信电源的供电应保证绝对安全、可靠、不允许中断，为此选用的低压控制电器元件应是技术先进、质量可靠的产品。工程中常用的低压电器有空气断路器、塑壳断路器、隔离开关、负荷开关、转换开关、熔断器、交流接触器、中间继电器等。

(1)电器的额定电压和频率应与所在的回路相符。对于某些设备，应考虑正常工作时可能出现的最低或最高电压。

(2)电器的额定电流应等于或大于所控制回路的负荷电流，并应承载异常情况下可能通过的电流，保护装置应在允许的持续时间内切断电路。

(3)电器应按所在场所的环境条件选择。

(4)电器应满足短路条件下的动稳定和热稳定性，断开短路电流的电器应满足短路条件下的通断能力。

(5)在TN-C及TN-C-S系统中，严禁单独断开N线。当保护电器的PEN极断开时，必须连同相线极一起断开。

(6)在TN、TT系统中，无电源转换或虽有电源转换但零序电流分量很小的三相四线配电线路，其隔离电器或开关电器不宜断开N线。

(7)在含有较大零序电流分量的TN、TT系统的线路中，进行电源转换或联络用的功能性的开关电器，应将N线与相线一起断开或接通，且不应使这些线路并联运行(除非该装置是为这种情况设计的)。当两个电源或线路的中性线有可能并联运行时，不应采用TN-C或TN-C-S系统。

Un≥Uln

Ino≥Ijn

Int≥Ijn

式中:

Un--断路器额定电压;

Uln--线路额定电压;

Ino--断路器额定电流;Ijn:线路的计算电流;

Int--过电流脱扣器的额定电流。

交流接触器的结构形式、产品种类较多，选用时需根据不同的负荷性质、设备的运行要求来选择。选择交流接触器时应具体考虑如下几点:

(1)根据被控制设备的运行情况选择，运行情况分为如下三种:连续运行、间断运行、反复短时运行(即暂载率在40%以下时)。

(2)对于连续运行的设备，交流接触器的额定容量应大于被控制设备长时间运行的最大负荷电流。一般只按实际最大负荷占交流接触器额定容量的67%~75%范围来选择接触器的额定电流。

(3)对于间断持续运行的用电设备，所选用的接触器的容量应大于实际运行负荷的最大电流值，一般应使其最大电流为接触器额定容量的80%。

(4)选用交流接触器还应考虑其安装环境。当采用开启式的安装方式时，所允许承受的电流可适当超过上述的规定范围;但如果装于抽屉式的低压配电屏内时，因散热条件差，故交流接触器选用的容量应不超过上述规定的数值。

(5)根据设备的运行要求(可逆、加速、降压启动)来选择不同结构型式(三极、四极、五极)的接触器。

(6)用于低压无功功率补偿进行投切电容的交流接触器应选用专用的电容接触器。电容接触器主触头是经过特殊设计和处理的，能够可靠地投切电容。

低压断路器的主要技术指标见表1。

额定电压:400V

额定频率:50Hz

额定绝缘电压:1000V，50Hz

额定脉冲承受电压:12KV，50Hz

在试验电压为3500V，50Hz，1min时不应有任何损坏。

表1 空气断路器、塑壳断路器的主要技术指标(以施耐德为例)

低压交流供电系统的自动切换应包括三部分:即两路市电电源在低压供电系统上的切换、市电与备用发电机组供电系统的切换及通信楼电力机房交流引入电源的切换。

两路市电电源在低压供电系统上的切换是根据电信局(站)的建设规模大小而采用不同的切换方式。但无论采用何种切换方式，两路电源切换的开关间应具有机械和电气的联锁功能，以确保设备、供电及人身的安全。

两路市电电源在低压供电系统上的切换是针对通信局有一路或两路市电引入，配置两台或以上变压器而言。

对于用电负荷较大的电信局(站)，一般配置两台以上变压器。每两台变压器的低压配电系统间设有母线联络断路器。在低压交流供电系统中两路市电电源的切换通常有如下两种类型:

(1)两路市电在高压侧采用分段运行方式时(在高压供电线路及变电站容量受限的情况下)，高压系统不允许设母联开关。在低压侧两路市电配电母线间设有母联开关，当其中一路市电电源检修或故障停电时，则两路市电在低压侧通过低压母联开关进行联络以确保电信负荷的用电(此时的保证供电负荷应不允许超过每路市电电源的供电容量);

(2)变压器故障时的低压系统供电电源的切换:配置多台变压器的低压供电系统，每两台变压器的低压配电系统间设有母线联络断路器，当其中任一台变压器发生故障时，通过母联开关来保证故障变压器所带保证负载的供电。

(1)规模较小的电信局(站):市电与备用发电机组电源的切换，一般在油机室或电力机房的交流配电屏上进行切换。如微波站、干线有人站、移动基站等，因两路交流电(通常是一路市电和一路油机电)均引至一台交流屏(或交流配电箱)内，其交流电源的切换采用手动或自动方式。早期产品大多采用手动切换方式，仅在无人值守站采用自动切换方式。目前由于电信电源正在逐步实施计算机集中监控管理，电力机房正逐步向无人或少人值守方向发展。为此，两路电源的切换设备应尽量实现自动切换并兼有手动功能。

(2)大中型的电信局(站):市电与备用发电机组电源的切换，一般在低压配电室或电力机房的总交流配电屏上进行切换。

在电信枢纽楼的实际工程设计中，无论是建筑负载还是电信负载的保证供电电源，其市电供电电源与备用电源的切换均在低压配电室相关配电屏上进行人工或自动切换。采用该种切换方式后，电信楼各相关楼层的电力室的交流供电电源尚有如下两种配电方式:

1)从低压配电房的两段不同母线上各引一路电源至各电力室交流配电屏的两路引入电源的进线端。正常供电的电源切换在低压配电室进行，交流配电屏两路电源的其中一路作为低压配电室某配电设备检修时的应急备用电源，这种配线方式可确保通信供电的可靠性。

2)电信负载的保证供电电源，其市电供电电源与备用电源在各相关楼层的电力室交流配电屏上进行人工或自动切换;而建筑负载的保证供电电源，其市电供电电源与备用电源在低压配电室或油机配电屏上进行人工或自动切换。目前对于大面积的高层电信枢纽楼电源工程的设计中均设多层电力机房及分散供电方式，同时建筑需油机保证供电的设备负荷较大，这样势必使油机供电电源的馈电分路增加许多，需增加多台油机配电电源的配电设备，同时也要相应地增加电力机房的面积。为此通信用电的市电供电电源与备用电源在各相关楼层的电力室交流配电屏上进行人工或自动切换对于大面积的高层电信枢纽楼不太合适。

从供电的可靠性、经济性、高层大面积电信枢纽楼供电的适用性及便于维护方面考虑，电信枢纽楼市电供电电源与备用电源的切换应在低压配电室进行切换。

电力室交流供电系统是由总交流配电设备和各套直流设备、UPS供电系统的交流配电设备组成。

为保证电力机房交流供电的可靠性，尽量减少低配馈电分路、有利于楼内电源通道的规划、及时掌握电力机房的通信交流用电情况，建议电力机房配置总交流配电设备，该设备应有两路电源供电，可互为备用。

该种配电方式对于高层大面积电信枢纽楼的多层及分散小容量供电的电力机房比较适宜。采用这种配线方式后，分散电力机房交流配电屏的供电电源从相邻的电力室的总交流配电屏上引入。

电信局(站)所配置的低压配电屏必须是产品先进、质量可靠的产品。成套低压配电屏分为受电、馈电(动力、照明等)、联络屏、自动切换屏等。选用低压配电设备时应根据工艺的馈电分路及分路容量要求、计费要求、系统操作的运行方式的要求进行选择。低压配电设备的结构形式通常有两种可供选择，一种是固定式，另一种是抽屉式。两种结构形式各有利弊，应根据使用、维护的要求而选择。从使用及维护的方面看，抽屉式的低压配电设备维护方便，便于更换开关，同容量的开关在不同的屏内可相互替换。但应注意的是抽屉式的低压配电屏由于采用封闭式的结构，屏内散热比固定式屏差，为此在选择开关时应考虑环境温度的影响，需考虑0.8的降容系数。

大容量机组所配置的发电机组控制屏、油机电源转换屏通常是随主机由供应商一并提供。小容量的机组除发电机组控制屏随主机提供外，油机电源转换屏需由工程设计人员设计配置，所配置的容量需根据机组的功率及远期所需要的功率综合考虑配置。

小容量低压配电屏主要是用于用电负荷小的电信局(站)，作为变压器或低压受电及局(站)的交流配电屏。

(1)容量计算

选择设备时应按终局容量选择。其额定容量应满足下式要求:

Ie≥Sex1000/1.73×380

式中:

Ie--低压配电屏的额定电流(A);

Se--变压器的额定容量(kVA)。

(2)主要技术性能

输入为二路市电及一路油机电源或一路市电及一路油机电源，为便于集中监控管理，做到无人或少人值守，开关应具有手动及自动切换功能，配线方式为三相五线。

计费方式:动力用电和照明用电实现分别计费。低压配电屏的分路容量应按供电负荷需求考虑。

通信用电的交流配电屏均安装在电力机房，该屏是供电给各种通信设备所需直流电源的整流器(高频开关整流器、相控整流器)及通信所需的市电和油机保证的交流供电电源、交流不间断电源(UPS)、小型通信站的保证照明、空调用电。

近年来由于国外通信电源设备的大量引进，国内市场产品供应商有百家之多，为此与之相配套的通信用电的交流配电屏种类繁多，交流电流额定值等级各有不同。各生产厂家交流配电屏的交流电流额定值等级及开关分路容量是根据各自生产的高频开关整流器的产品系列而确定的，为此通信用交流配电屏的开关分路容量随着不同生产厂家的产品而不同。我国通信行业标准中对于通信用交流配电屏产品系列的交流电流额定值等级规定如下:380V/50A、380V/100A、380V/200A、380V/400A、380V/630A、380V/800A、380V/1000A。

目前随着IDC通信业务的发展，UPS设备的配置单机容量越来越大，有(3+1)200kVA系统、(1+1)480kVA系统、(2+1)300kVA系统，因此对交流电源供电的需求容量远大于1000A。部分工厂所生产的交流配电屏开关容量除有上述等级外，尚生产大容量的通信交流屏，作为通信交流总配电或大容量UPS供电系统的供电电源屏(380V/1250A、380V/1600A)。这些交流屏均应具有微机监控功能，带有RS232或RS485串行通信接口。

低压配电设备的维护应包括基本要求、日常巡视及故障处理。

(1)基本要求

●配电设备停电检修时，应报主管部门同意并通如用户后方可进行。

●熔断器应有备用，不应使用额定电流不明或不合规定的熔断器。

●每年检测一次接地引线及接地电阻，接地电阻不应大于规定值。

(2)日常巡视

●各种电器开关的动作是否正常，接线端接触是否良好。

●熔断器的温升应低于80℃。

●母线排温度及接触是否良好。

●绝缘子是否有裂痕。

●无功补偿控制器工作是否正常，电容器瓷瓶是否出现裂痕。

●设备运行声音是否正常。

(3)故障处理

● 自动断路器跳闸或熔断器烧断时，应查明原因再恢复使用，必要时允许试送电一次。

● 对固定安装的电器开关、器件一旦出现故障或损坏，为保证设备和人身的安全，应停电进行检修或更换。

● 若必须在带电情况下维护，维护人员应配戴安全工具及手套，避免相间及相对地短路，并在有人监护下进行。

● 抽屉式配电屏内的电器开关、器件一旦出现故障或损坏，应利用同容量的备用设备更换。