通信電源基礎(chǔ)培訓(xùn)講義 一 通信電源的構(gòu)成 通信電源系統(tǒng)由交流供電系統(tǒng) 直流供電系統(tǒng) 相應(yīng)的接地系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成 交流供電系統(tǒng)的組成 交流供電系統(tǒng)是由市電交流供電系統(tǒng) 備用發(fā)電機(jī)供電系統(tǒng) 通信交流配電及UPS供電系統(tǒng)組成 交流市電是必備電源 UPS電源主要用于通信系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理 計(jì)費(fèi)系統(tǒng) 監(jiān)控系統(tǒng)及重要負(fù)載 直流供電系統(tǒng)的組成 直流供電系統(tǒng)是向通信局 站 提供直流基礎(chǔ)電源的供電系統(tǒng) 48V是基礎(chǔ)電源 直流供電系統(tǒng)一般有高頻開關(guān)整流器 蓄電池組 直流 直流 變換器及直流配電屏等組成 二 通信電源的基礎(chǔ)知識(shí) 1 基本概念交流電 直流電 可靠性 穩(wěn)定性 轉(zhuǎn)換 效率 電源等級(jí)10KV 380V 220V 相 48V 24V 地 兩孔插座 三孔插座 二 通信電源的基礎(chǔ)知識(shí) 1 基本概念交流電 直流電 可靠性 穩(wěn)定性 轉(zhuǎn)換 效率 電源等級(jí)交流電 10KV 380V 220V 相 兩孔插座 三孔插座直流電 48V 24V 地 正 負(fù)極 二 通信電源的基礎(chǔ)知識(shí) 可用度 指在一年內(nèi)正常供電時(shí)間占全年時(shí)間的百分比 例如可用度為99 9999 表示每年的故障時(shí)間為32秒 不可用度 指在一年內(nèi)故障時(shí)間占全年時(shí)間的百分比 例 如可用度99 9999 對(duì)應(yīng)的不可用度就是1 10 6秒 二 通信電源的基礎(chǔ)知識(shí) 根據(jù)YD T1051 2000 通信局 站 電源系統(tǒng)總技術(shù)要求 的規(guī)定 不同通信局 站 電源系統(tǒng)的不可用度的要求如下 省會(huì)城市和大區(qū)中心通信樞紐 含國際局 市話匯接局 數(shù)據(jù) 局 無線局 長(zhǎng)途傳輸一級(jí)干線站 市話端局以及特別規(guī)定的其他通信局 站 電源系統(tǒng)的不可用度應(yīng) 5 10 7 即每年內(nèi)電源系統(tǒng)故障時(shí)間應(yīng) 15 8秒 平均20年內(nèi) 電源系統(tǒng)故障的累計(jì)時(shí)間應(yīng) 5分鐘 二 通信電源的基礎(chǔ)知識(shí) 地市級(jí)城市綜合局 1 5萬門市話局 長(zhǎng)途傳輸二級(jí)干線站或相當(dāng)?shù)耐ㄐ啪?站 等 電源系統(tǒng)的不可用度應(yīng) 1 10 6 即每年內(nèi)電源系統(tǒng)故障時(shí)間應(yīng) 31 5秒 平均20年內(nèi) 電源系統(tǒng)故障的累計(jì)時(shí)間應(yīng) 10分鐘 二 通信電源的基礎(chǔ)知識(shí) 縣 含縣級(jí)市 綜合局 萬門以下市話局 電源系統(tǒng)的不可用度 應(yīng) 5 10 6 即每年內(nèi)電源系統(tǒng)故障時(shí)間應(yīng) 2 6分鐘 平均20年內(nèi) 電源系統(tǒng)故障的累計(jì)時(shí)間應(yīng) 50分鐘 二 通信電源的基礎(chǔ)知識(shí) 2 高可用度的通信電源的關(guān)鍵要素有4個(gè) 可靠性 功能性 可維護(hù)性和故障容限 可靠性 要求各種電源設(shè)備具有很高的MTBF 即平均無故障時(shí)間 是衡量一個(gè)產(chǎn)品的可靠性指標(biāo) 單位為 小時(shí) 電源系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 功能性 電源系統(tǒng)具有保護(hù)通信設(shè)備免受各種干擾的完善的功能 可維護(hù)性 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)能進(jìn)行維護(hù)而不會(huì)影響對(duì)通信設(shè)備的供電 故障容限 電源系統(tǒng)應(yīng)有處理故障的能力 部分電源設(shè)備故障時(shí)不應(yīng)影響對(duì)通信設(shè)備的供電 二 通信電源的基礎(chǔ)知識(shí) 3 構(gòu)成通信電源系統(tǒng)的主要部件和設(shè)備通信系統(tǒng)是由各種不同的通信設(shè)備和電源設(shè)備組成的 不同的通信設(shè)備需要的供電電源種類不盡相同 主要有 380Vac 220Vac交流不間斷電源和 48Vdc 24Vdc 24Vdc直流不間斷電源 這些交流和直流不間斷電源都是以380Vac 220Vac市電電源為輸入能源 進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾娏ψ儞Q和調(diào)節(jié)得到的 為了保證市電停電時(shí)不間斷地為通信設(shè)備供電 還需要有UPS 蓄電池和備用發(fā)電機(jī)組 應(yīng)急發(fā)電車 二 通信電源的基礎(chǔ)知識(shí) 3 構(gòu)成通信電源系統(tǒng)的主要部件和設(shè)備因此 一個(gè)完整的通信電源系統(tǒng)主要由市電電源系統(tǒng) 高壓供電系統(tǒng) 變壓器系統(tǒng) 低壓供電系統(tǒng) 備用發(fā)電系統(tǒng) 不間斷電源系統(tǒng) 直流系統(tǒng) 后備電源系統(tǒng) 地線系統(tǒng) 防雷系統(tǒng)以及動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)或設(shè)備組成 在沒有市電電源的地區(qū) 還需要采用太陽能 風(fēng)能等作為能源 同樣進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾娏ψ儞Q和調(diào)節(jié) 最后得到通信設(shè)備所需要的電源 二 通信電源的基礎(chǔ)知識(shí) 3 構(gòu)成通信電源系統(tǒng)的主要部件和設(shè)備市電電源系統(tǒng) 市電電源系統(tǒng)也稱為外部供電系統(tǒng) 是指從公共電力系統(tǒng)到通信局站降壓變電站的供電線路 包括高壓架空線路或電纜線路 市電電源是通信電源系統(tǒng)首選的主用輸入能源 根據(jù)通信局站的需用功率 縣以上城市的通信局站常采用兩路或一路10Kv的電力電纜線路供電 少數(shù)通信局站采用35Kv的架空線路供電 有的縣級(jí)城市及以下的通信局站采用380 220V的低壓市電電源供電 根據(jù)通信局 站 所在地的市電線路引入方式和供電狀況 通信電源設(shè)計(jì)規(guī)范將市電電源分為四類 并以此作為配置備用電源 蓄電池和備用柴油發(fā)電機(jī) 的依據(jù) 二 通信電源的基礎(chǔ)知識(shí) 3 構(gòu)成通信電源系統(tǒng)的主要部件和設(shè)備通信局站降壓變電站 通信局站降壓變電站是通信電源的主用輸入能源和供電樞紐 包括高壓供電系統(tǒng) 降壓變壓器 低壓供電系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)組成 主要配電設(shè)備是指有母線 開關(guān)設(shè)備 補(bǔ)償設(shè)備 計(jì)量電器 保護(hù)電器 測(cè)量電器等組成的受電和配電設(shè)備整體 降壓變壓器的作用是將10Kv等高壓市電交流電源電壓降到380 220V 然后由380 220V低壓配電屏直接送到建筑負(fù)荷設(shè)備或經(jīng)電力變換設(shè)備和配電設(shè)備送到通信負(fù)荷設(shè)備 二 通信電源的基礎(chǔ)知識(shí) 3 構(gòu)成通信電源系統(tǒng)的主要部件和設(shè)備電力變換設(shè)備和配電設(shè)備 來自低壓配電屏的380 220V交流電源可以直接為一般建筑負(fù)載設(shè)備 如一般空調(diào)和一般照明等 供電 而通信負(fù)載設(shè)備需要不間斷直流電源和不間斷交流電源 交流電源必須經(jīng)電力變換設(shè)備加以適當(dāng)?shù)淖儞Q和調(diào)節(jié) 才能由配電設(shè)備供給通信負(fù)荷設(shè)備 電力變換設(shè)備和配電配電設(shè)備主要包括整流器 DC DC變換器 DC AC逆變器 UPS不間斷電源和交流配電屏 直流配電屏等系統(tǒng)或設(shè)備 二 通信電源的基礎(chǔ)知識(shí) 3 構(gòu)成通信電源系統(tǒng)的主要部件和設(shè)備蓄電池組 蓄電池組是目前廣泛應(yīng)用的儲(chǔ)存電能的裝置 在通信電源系統(tǒng)中用作直流備用電源 當(dāng)市電正常時(shí) 蓄電池被充滿電荷 當(dāng)市電故障時(shí) 由蓄電池放電直接供給通信負(fù)荷設(shè)備或經(jīng)DC DC變換器 DC AC逆變器等變換設(shè)備供給通信負(fù)荷設(shè)備 蓄電池是比較昂貴的設(shè)備 為了節(jié)省投資 蓄電池的容量一般都控制到盡可能小 蓄電池只能支持通信負(fù)載設(shè)備連續(xù)運(yùn)行有限的一段時(shí)間 一般為幾個(gè)小時(shí) 因此 蓄電池組稱為通信電源系統(tǒng)的短時(shí)間備用電源 二 通信電源的基礎(chǔ)知識(shí) 3 構(gòu)成通信電源系統(tǒng)的主要部件和設(shè)備備用發(fā)電機(jī)組備用發(fā)電機(jī)組是通信電源系統(tǒng)的交流備用電源 因?yàn)樾铍姵亟M的備用時(shí)間較短 當(dāng)市電電源長(zhǎng)時(shí)間停電時(shí) 為保正通信系統(tǒng)的不間斷供電 應(yīng)有輔助的交流電源供電 這種輔助的交流電源由備用發(fā)電機(jī)組提供 備用發(fā)電機(jī)組一般采用固定式或移動(dòng)式柴油發(fā)電機(jī)組或燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組 因?yàn)閭溆冒l(fā)電機(jī)組的能源來自柴油燃料 只要燃料充足 備用發(fā)電機(jī)組就可以連續(xù)運(yùn)行 一般可運(yùn)行幾個(gè)小時(shí) 幾十個(gè)小時(shí)甚至幾天或更長(zhǎng) 因此備用發(fā)電機(jī)組稱為通信電源系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間備用電源 三 通信電源供電系統(tǒng)的組成 通信電源系統(tǒng)是對(duì)通信局站各種通信設(shè)備及建筑負(fù)荷等提供用電的設(shè)備和系統(tǒng)的總稱 主要由高壓供電系統(tǒng) 變壓器系統(tǒng) 低壓供電系統(tǒng) 備用發(fā)電系統(tǒng) 不間斷電源系統(tǒng) 直流系統(tǒng) 后備電源系統(tǒng) 地線系統(tǒng) 防雷系統(tǒng)以及動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)組成 每一個(gè)子系統(tǒng)又是由多個(gè)設(shè)備組成 比如 供電系統(tǒng)就包括進(jìn)線 出線 計(jì)量 避雷 接地 告警 轉(zhuǎn)接等7種常見組成 如此多的設(shè)備和子系統(tǒng) 在構(gòu)成整個(gè)通信電源供電系統(tǒng)時(shí) 主要有三種典型方式 即 集中供電 分散供電和混合供電 三 通信電源供電系統(tǒng)的組成 1 集中供電方式電源系統(tǒng)的組成 集中供電方式電源系統(tǒng)的組成方框圖如圖所示 其中 包括交流供電系統(tǒng) 直流供電系統(tǒng)和UPS供電系統(tǒng) 交流供電系統(tǒng)提供一般建筑負(fù)荷 保證建筑負(fù)荷的用電 并提供通信電源的用電 保證建筑負(fù)荷是指通信用空調(diào) 保證照明 消防電梯 消防水泵等 一般建筑負(fù)荷是指一般空調(diào) 一般照明及其他備用發(fā)電機(jī)組不保證的負(fù)荷 直流供電系統(tǒng)負(fù)責(zé)向各種通信設(shè)備提供不間斷的直流電源 UPS不間斷電源負(fù)責(zé)對(duì)通信設(shè)備及其附屬設(shè)備提供不間斷交流電源 三 通信電源供電系統(tǒng)的組成 1 集中供電方式電源系統(tǒng)的組成方框圖 三 通信電源供電系統(tǒng)的組成 2 分散供電方式電源系統(tǒng)的組成方框圖 三 通信電源供電系統(tǒng)的組成 3 混合供電方式電源系統(tǒng)的組成方框圖 三 通信電源供電系統(tǒng)的組成 4 不同方式電源系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn) 1 混合供電方式為新型能源 非常符合我國目前大力提倡的節(jié)能減排的大原則 值得大力推廣 但只有在陽光充足或風(fēng)力充足的特殊情況下才適用 而且 收到場(chǎng)地等諸多因素的限制 適用范圍較小 2 集中供電方式優(yōu)點(diǎn)是電源設(shè)備比較集中 維護(hù)比較方便 適用于規(guī)模較小的通信局站 部分的故障會(huì)影響到全局故障 3 分散供電方式由于供電設(shè)備距離通信設(shè)備近 配電損耗相對(duì)小 系統(tǒng)效率高 配電電纜及安裝費(fèi)用也小 而且可靠性較高 一部分的故障不會(huì)影響到全局故障 四 蓄電池 1 蓄電池在通信系統(tǒng)中的作用和地位 1 平滑濾波2 儲(chǔ)能設(shè)備蓄電池是作為通信系統(tǒng)供電的最后一道保證 是維持正常通信的最后一道屏障 四 蓄電池 2 免維護(hù)蓄電池 什么是免維護(hù)蓄電池 在規(guī)定條件下 使用期間不須加水維護(hù)的一種蓄電池 它是相對(duì)傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池的維護(hù)而言僅指勿須加水 并不是不維護(hù) 實(shí)際工作中仍需履行維護(hù)手續(xù) 四 蓄電池 3 蓄電池組 是將單節(jié)蓄電池串聯(lián)組成的儲(chǔ)存電能的裝置 在通信電源系統(tǒng)中用作直流備用電源 當(dāng)市電正常時(shí) 蓄電池被充滿電荷 當(dāng)市電故障時(shí) 由蓄電池放電直接供給通信負(fù)荷設(shè)備或經(jīng)DC DC變換器 DC AC逆變器等變換設(shè)備供給通信負(fù)荷設(shè)備 蓄電池是比較昂貴的設(shè)備 為了節(jié)省投資 蓄電池的容量一般都控制到盡可能小 蓄電池只能支持通信負(fù)載設(shè)備連續(xù)運(yùn)行有限的一段時(shí)間 一般為幾個(gè)小時(shí) 因此 蓄電池組稱為通信電源系統(tǒng)的短時(shí)間備用電源 四 蓄電池 4 蓄電池的充放電 1 閥控式蓄電池充電電壓高低 直接決定著蓄電池的工作狀態(tài)及其性能 一般為2 23 2 27V 只 若浮充電壓過高 則浮充電流較大 容易造成過充及失水 影響電池組的使用壽命 若浮充電壓過低 浮充電流補(bǔ)償不了電池組的日常虧損 時(shí)間一長(zhǎng)將會(huì)造成電池的容量不足 一旦放電 很難保證電池的設(shè)定時(shí)間 四 蓄電池 4 蓄電池的充放電 蓄電池在放電時(shí)電流不宜過大 更要避免短路放電 放電時(shí) 端電壓不要低于終止電壓 以防蓄電池過度放電導(dǎo)致蓄電池性能下降和壽命縮短 電池放電后或事故停電后 維護(hù)人員應(yīng)及時(shí)到電池室 檢查充電電流 防止充電電流過大或失控 四 蓄電池 5 環(huán)境溫度 閥控式密封蓄電池的環(huán)境溫度對(duì)其使用壽命影響很大 根據(jù)測(cè)算 當(dāng)環(huán)境溫度超過25 時(shí) 溫度每升高10 其使用壽命將減少一半 為避免出現(xiàn)熱失控 影響其壽命 閥控式蓄電池安放的地方最好有通風(fēng)散熱裝置 其環(huán)境溫度一般應(yīng)保持在5 30 之間 適宜溫度為25 左右 五 接地系統(tǒng) 1 接地的作用 主要是防止人身遭受電擊 設(shè)備和線路遭受損壞 預(yù)防火災(zāi)和防止雷擊 防止靜電損害 保障通信系統(tǒng)正常運(yùn)行 2 按作用接地分 1 工作地2 保護(hù)地3 防雷地 五 接地系統(tǒng) 3 按照設(shè)備的接地方式 可將接地系統(tǒng)分成 實(shí)地 系統(tǒng)和 浮地 系統(tǒng) 實(shí)地 系統(tǒng)與大地是真正相連的 這種接地方式也是我們通常意義上所說的 接地 對(duì)于通信設(shè)備 通常都要求要做到實(shí)接地 比如通信電源系統(tǒng) 程控交換機(jī) 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 其接地要求就非常嚴(yán)格 此外 還有移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的基站 避雷設(shè)備中的避雷天線等等 都是實(shí)接地系統(tǒng) 浮地 系統(tǒng)也很多 它們的 地 由于受條件限制 或工程設(shè)計(jì)中感覺沒有必要 并沒有與大地真正相連 而只是接到了本身設(shè)備的金屬外殼上 這一類就是浮接地系統(tǒng) 比如我們天天使用的手機(jī) 筆記本電腦 PC機(jī)等等 五 接地系統(tǒng) 4 電氣地 大地 是一個(gè)電阻非常低 容量非常大的物體 擁有吸收無限電荷的能力 而且在吸收大量電荷后仍能保持電位不變 5 接地一將電氣設(shè)備的某一部分經(jīng)接地線連接到接地極稱為接地 6 接地極 與大地緊密接觸并形成電氣接觸的一個(gè)或一組導(dǎo)電體 五 接地系統(tǒng) 7 接地的分類 1 分設(shè)接地系統(tǒng) 把通信系統(tǒng)的 工作地 保護(hù)地 和 防雷地 分別安裝 互不連接 自成系統(tǒng) 我們稱作 分設(shè)接地系統(tǒng) 2 把通信系統(tǒng)的 工作地 保護(hù)地 和 防雷地 是合并設(shè)在一起 形成一個(gè)統(tǒng)一接地系統(tǒng) 我們稱為 合設(shè)接地系統(tǒng) 即聯(lián)合接地 五 接地系統(tǒng) 8 通信設(shè)備必須接地的部分 1 直流電源 通信設(shè)備機(jī)架 機(jī)殼 入局 站 通信電纜的金屬護(hù)套或屏蔽層 2 交流配電屏 整流器等供電設(shè)備的外漏導(dǎo)電部分 3 直流配電屏的外漏導(dǎo)電部分 交直流兩用設(shè)備的機(jī)架 機(jī)框內(nèi)與機(jī)架 機(jī)框不絕緣的供電整流盤的外漏導(dǎo)電部分 4 電纜 架空線路 配線架 金屬走線架 電池架等外漏導(dǎo)電部分 五 接地系統(tǒng) 9 接地不符合要求造成的結(jié)果 1 若接地不符合要求 當(dāng)通信電源 程控交換機(jī)及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備受到強(qiáng)電力干擾或雷擊時(shí) 可能會(huì)造成嚴(yán)重的宕機(jī)事故 2 若接地電阻過大 或者有些所謂的 地 根本就沒有真正接大地 那么一旦發(fā)生雷擊 后果將會(huì)非常嚴(yán)重 此時(shí)的雷擊高壓電荷無法及時(shí)通過 防雷地 釋放 反而逆行經(jīng) 工作地 串入設(shè)備內(nèi)部 進(jìn)入電源模塊 經(jīng)電源的 保護(hù)地 釋放 從而把設(shè)備徹底燒壞 3 數(shù)據(jù)設(shè)備的 工作地 未接好時(shí) 往往會(huì)造成數(shù)據(jù)不穩(wěn)定 容易受到外界電磁干擾和可能出現(xiàn)線對(duì)之間的信號(hào)串?dāng)_等現(xiàn)象 從而影響到設(shè)備工作性能 4 人體靜電是設(shè)備受損 六 UPS交流不間斷系統(tǒng) 1 UPS基本概念 即不間斷電源系統(tǒng) 可為重要負(fù)載提供不間斷的 可靠連續(xù)的 無干擾的純凈電源 當(dāng)市電中斷時(shí) 或市電參數(shù)超過允許范圍時(shí) 由電池向負(fù)載提供電能 直至市電恢復(fù)為止 六 UPS交流不間斷系統(tǒng) 2 UPS的分類 UPS按照原理和向負(fù)載供電方式可分為 后備式 在線互動(dòng)式和在線式 后備式 交流輸入正常時(shí) UPS只是將輸入電源過濾后輸出 同時(shí)通過充電器給電池充電 交流輸入中斷后切換為電池和逆變器電路供電 逆變器只在交流輸入中斷后才開始工作 在線互動(dòng)式 交流輸入正常時(shí) 逆變器反相給電池充電 交流輸入中斷后由電池逆變提供輸出 在線式 無論交流輸入電源是否正常 均通過逆變器電路提供電源輸出 七 通信電源線的選擇 1 直流導(dǎo)線的選擇 直流導(dǎo)線按壓降選擇 48V的通信設(shè)備電池放電終止電壓為1 8V 直流放電回路的全程壓降應(yīng)不大于3 2V 直流壓降為電纜電阻和電流的乘積 導(dǎo)線采用阻燃多股銅芯軟電纜 2 交流導(dǎo)線的選擇 交流導(dǎo)線按載流量選擇 為消防安全考慮導(dǎo)線采用阻燃多股銅芯軟電纜 市電引入電纜一般可按4x25mm2規(guī)格交流線纜配置 3 接地導(dǎo)線的選擇 設(shè)備保護(hù)接地線的截面積應(yīng)不小于16mm2 接地引入線的截面積應(yīng)不小于95mm2 八 通信一次電源和二次電源 什么是通信用一 二次電源 一次電源是指將電網(wǎng)市電變換成標(biāo)稱值為 48V的直流電源 我國近幾年用于通信的高頻開關(guān)整流電源發(fā)展迅速 單個(gè)模塊已先后推出48V 20A 48V 30A 48V 50A 48V 75A 48V 100A 48V 200A等系列化產(chǎn)品 以滿足不同容量不同場(chǎng)合的用電需求 如 C C08程控交換機(jī) 機(jī)柜頂部電源框 八 通信一次電源和二次電源 二次電源是指通信設(shè)備內(nèi)部集成電路芯片等所需用的直流電源 要求體積要小 輸出電壓多種多樣 用的較多的有 5V 12V 將一次電源輸出的 48V直流電 經(jīng)過DC DC高頻開關(guān)功率變換 獲得不同大小的直流電壓輸出 即是二次電源 如 C C08程控交換機(jī) 機(jī)框POWER電源卡板 九 為什么用 48伏電源 通信設(shè)備電源其實(shí)用過多種 老式的機(jī)電式交換機(jī) 如最早的步進(jìn)制 后來的縱橫制式 都是 60V 為了簡(jiǎn)化電源設(shè)備 現(xiàn)在的程控交換機(jī) 傳輸 光端機(jī)等設(shè)備 都是用 48V電源 因?yàn)槌炭亟粨Q機(jī)與電話在用戶的距離比較遠(yuǎn) 為了保證一定的服務(wù)范圍 交換機(jī)的電源電壓不能過低 所以通信設(shè)備統(tǒng)一使用 48V電源 九 為什么用 48伏電源 通信設(shè)備 電路板 中應(yīng)用有大量的線圈 繼電器等元器件 都使用直