大负荷开关电源使用活动小油机发电方案的探析

李 铮

（湖北移动襄阳分公司，湖北 襄阳 441000）

0 引 言

针对近年站点业务用电负荷持续增加的情势，传输汇聚机房及基站内组合式开关电源（也出现了分立式开关电源）负载功率接近或者突破10 kW的情况越来越多，单台10 kW发电机对单套开关电源发电也出现困难。因此，在不过分增加基层抢修难度，充分利用现有资源的情况下，进行适当的发电改造，以解决越来越突出的开关电源大负荷情况下的发电疑难。

1 组合式开关电源发电改造

通过研究组合式开关电源在交流输入侧的供电方式，适当改进其结构（尤其是零线供电结构），可以实现3台5 kW单相油机，或者3台10 kW单相油机，同时为组合式开关电源供电，发电功率可以得到变相提升。从现有组合电源的市电零线排上引出三根新零线，增加一个三相双掷刀开关，使得A相、B相、C相模块槽的零线分别接入刀开关基座侧三个柱头上，另一侧用于分别接入3台单相油机的零线即可[1]。因组合式开关电源模块为单相模块，通过改造可实现A、B、C槽位上的模块分别由不同的单相油机供电，而零线互不干扰的目的。最大发电功率可以实现从15 kW（3台5 kW单相油机）至45 kW（3台15 kW单相油机）的不同组合。发电结束后只需要将该刀开关倒换至市电零线后，即可实现市电正常供电。

组合式开关电源的供电结构，其每个模块槽位的火线分别取至三相市电的A、B、C三相，使用的是单相模块，零线取自同一个零排[2]。具体情况如图1所示。

图1 组合式开关电源的供电结构

要实现3台不同的单相油机共同给一套电源供电，主要症结点在于所有模块的零线取在一起会有干扰，影响供电安全。从相关经验知道，3台油机共用零线经常会造成油机跳闸保护，属于不规范、有安全隐患的使用方法。所以需要对零线部分进行改造，实现ABC三相在发电时分别有一套独立零线系统。而在市电供电时，则将零线重新整合在一起[3]。笔者提出引入三相双置刀开关，以实现此功能。

具体改造方案如图2所示，市电总零线需要接入三相刀开关的上三柱头，3台单相发电机的零线分别接入刀开关的下三柱头，组合开关电源的所有A槽位、B槽位和C槽位的零线分别接入刀开关的中三柱头上。因为组合开关电源模块为单相模块，所以即便零线加开关装置也只起着通断作用，不会影响设备的安全运行。为避免3台单相油机的火线和零线匹配错误，需要在三相火线断路器和三相零线断路器上分别标记对应的标识[4]。油机火线和零线的接线位置不匹配，每台油机的供电无法构成回路，实际也不会出现严重问题。

图2 具体改造方案

另外，只建议在控制组合式开关电源供电的上级开关上做此改造，禁止在整个站内的总开关处做此改造，避免因整站零线忘记倒换而造成站点三相电供电故障。

如想智能避免误切换等情况，还可以放弃刀开关，改用多个继电器组成互锁电路，在油机供电时，油机侧零线吸合，市电零线处的继电器断开，当油机供电结束后，油机侧的零线断开，市电继电器自动闭合。继电互锁二次原理图如图3所示。

图3 继电互锁二次原理图

2 分立式开关电源发电改造

分立式开关电源由于使用三相模块，没有上述组合式开关电源改造后带来那么明显的发电功率提升效果，但也并非一筹莫展。因分立式开关电源的整流系统一般有两个交流引入，分别控制一个整流柜或各控制一个整流柜的一半模块槽位。如图4所示。

图4 分立式开关电源发电改造

因此可以考虑在整流系统的交流输入侧给每一路交流线路做一个市电/油机切换端口， 通过使用两台10 kW或者15 kW的活动油机，至少可以为没有配置固定油机但使用分立式开关电源的汇聚机房业务，提供20～30 kW的活动油机应急发电能力，一定程度上缓解单台油机发电带不动业务的窘境[5]。

3 结 论

按照上述方案，一次应急发电需要同时出勤多台活动发电机，因此需要数十台库存机组时刻保持良好的应急准备状态。而油机启动电池又属于不及时充电就极易亏损的部件，会影响发电机的启动和持续稳定运行。如何同时使数十台活动发电机启动电池一直处于电量饱满状态，传统做法是通过外置充电器对一只只电池进行充电，但工作量极大且充电效果较差。

为解决上述问题，试制了一种活动发电机启动电池集中充电装置（见图5和图6）。通过集成充电装置和电池充电仓（架）（电池仓数量可扩容），一次性可对数十只活动发电机组启动电池进行浮充。该装置可自主调节充电电流避免过充，充电线也集中在充电仓（架）内，可大幅减少油机日常充电维护的工作量。

图5 集中充电装置

图6 电池充电仓（架）