1、通信電源知識培訓,運維部動力班 桑永2011年4月,目錄,通信電源系統(tǒng) 發(fā)電機組 UPS系統(tǒng) 機房空調 開關電源 蓄電池 防雷和接地系統(tǒng) 動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng) 安全用電知識,交換局電源系統(tǒng)的組成,交換局電源系統(tǒng)是對局（站）內各種通信設備及建筑負荷等提供用電的設備和系統(tǒng)的總稱。該系統(tǒng)由交流供電系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)和接地系統(tǒng)組成。對電源系統(tǒng)的基本要求是通信局（站）電源系統(tǒng)必須保證穩(wěn)定、可靠和安全地供電。,交流供電系統(tǒng)集中供電方式電源系統(tǒng)組成,（a）不間斷 （b）可短時間中斷 （c）允許中斷,交換局電源系統(tǒng)的應用,交換局交流系統(tǒng)的組成,交換局的交流供電系統(tǒng)，由主用交流電源（一般為

2、10kV市電）、變壓器、備用發(fā)電機組、市電油機轉換屏(ATS)、低壓配電屏、交流配電屏、交流不間斷電源設備（UPS）、相關的配電線路組成。,主用交流電源,主用交流電源為市電，主要從高壓電網引入。重要通信樞紐局由兩個變電站引入兩路10kV高壓市電，并由專線引入，一路主用，一路備用；其他通信局（站）一般引入一路10kV高壓市電。用電量小的通信局（站）可直接引入220V/380V低壓市電。 市電分類：一類，二類，三類，四類。,市電分類,低壓交流配電系統(tǒng)的接地型式,TN系統(tǒng)： TN-S系統(tǒng)（三相五線制）通信局站用 TN-C系統(tǒng)（三相四線制） TN-C-S系統(tǒng)通信局站用 TT系統(tǒng)通信局站無專用變壓器等情

3、況下用 IT系統(tǒng),通信局站常用的接地型式TN-S系統(tǒng),TN-S系統(tǒng)即三相五線制系統(tǒng)。副繞組采用星形（Y形）連接，副繞組的首端引出三根相線：L1、L2、L3，副繞組的中性點直接接地，從其接地匯流排上引出兩根導線，一根為中性線即工作零線N，另一根為保護地線PE。保護零線PE專門接到電氣設備的金屬外殼上，使設備的金屬外殼通過PE線接地。PE線平時無電流通過，當交流相線與機殼短路時，流過較大的短路電流，使接于相線中的斷路器或熔斷器等保護器件迅速動作，及時切斷電源，從而保證人身和設備的安全。 注意：嚴禁在保護地線和共用零線中加裝開關或熔斷器。,通信局站常用的接地型式TN-C-S系統(tǒng),整個低壓交流配電系統(tǒng)

4、的前部分為三相四線制（TN-C系統(tǒng)），其零線（N）和保護地線（PE）是合一的PEN線；后部分則采用三相五線制（TN-S系統(tǒng)），其零線（N）和保護地線（PE）分開，并且不允許再合并或者混用。 當電力變壓器在通信局（站）外且相距大于50m時，三相四線制的中性線（PEN線）在通信局房入口處應做重復接地。,直流系統(tǒng)的組成,交換局的直流供電系統(tǒng)：由整流器、蓄電池組、直流配電屏和相關的饋電線路組成。直流供電系統(tǒng)向各種通信設備和逆變器等提供不間斷直流電源。交換局廣泛使用的通信用高頻開關電源設備，由交流配電部分、整流器、直流配電部分和控制器（監(jiān)控模塊）組成，它連同蓄電池組和接地裝置，構成不間斷直流電源供電系統(tǒng)

5、。,接地系統(tǒng)的組成,通信局（站）的接地應采用聯合接地方式，這就是按均壓、等電位原理，使局（站）內各建筑物的基礎接地體和其他專設接地體相互連通形成一個共用地網，并將電氣電子設備的工作接地、保護接地、邏輯接地、屏蔽體接地、防靜電接地以及建筑物防雷接地等共用一組接地系統(tǒng)的接地方式。 聯合接地系統(tǒng)由接地網、接地引入線、接地匯集線及接地匯流排和接地線組成。通信局（站）聯合接地示意圖如圖所示。,移動通信基站地網的組成,移動通信基站的接地網是由機房地網、鐵塔地網和變壓器地網相互連通組成的一個共用地網，如圖所示。當電力變壓器設置在機房內時，其地網可合用機房地網；當鐵塔建于機房屋頂時，鐵塔地網與機房地網合為一個

6、地網。,!,百頁窗,百頁窗,導風槽,排風喉,Daily,至油罐,燃油泵,減震墊,蓄電池,波紋管,排煙管及消聲器的懸掛,排煙管及消聲器一定要懸掛于天花,油機發(fā)電機房簡介,備用發(fā)電機組,每個低壓配電系統(tǒng)配置12臺固定油機。 每臺備用固定發(fā)電機組的容量能夠獨立滿足該個低壓配電系統(tǒng)中通信生產負荷的用電需求；采用柴油發(fā)電機組時，單機容量不宜超過1600kW 。 備用發(fā)電機組三相電壓的相序，在交流供電系統(tǒng)的線位上必須與市電三相電壓的相序一致。 一旦市電停電，必須在15分鐘內使備用發(fā)電機組啟動運行，以保證通信設備、空調裝置等用電。 自備發(fā)電系統(tǒng)應能自動監(jiān)測市電有無，并自動或遠程控制實現啟動、與市電投切；具備

7、至少8小時以上的燃油儲備和燃油油位監(jiān)測，自動或遠程控制實現儲備燃油的供給。,不間斷電源UPS,UPS的工作原理 計費系統(tǒng)服務器及終端、網管監(jiān)控服務器及終端、數據通信機房服務器及終端等，為此應采用交流不間斷供電系統(tǒng)對其供電。交流不間斷供電系統(tǒng)又稱為交流不間斷電源設備。UPS系統(tǒng)結構組成如下：,UPS的工作原理,整流器：將輸入交流電變成直流電。 逆變器：將直流電變成50Hz交流電（正弦波或方波）供給負載。 蓄電池組：市電正常時處于浮充狀態(tài)，由整流器（充電器）給它補充充電，使之儲存的電量充足；當市電停電時（或市電超出允許變化范圍時），蓄電池組向逆變器供電；市電恢復后整流器（充電器）對它進行恒壓限流充

8、電，然后自動轉為正常浮充狀態(tài)。蓄電池組用以保證市電停電后UPS不間斷地向負載供電至需要的備用時間。 輸出轉換開關：進行由逆變器向負載供電或由市電向負載供電的自動轉換。其結構有帶觸點的開關（如繼電器或接觸器）和無觸點的開關（一般用晶閘管即可控硅）兩類。后者沒有機械動作，因此通常稱為靜態(tài)開關。,UPS的串聯使用方式雙機串聯熱備份,將熱備份的UPS輸出電壓連接到主機UPS的旁路輸入端。UPS主機正常工作時承擔全部負載功率，當UPS主機發(fā)生故障時自動切換到旁路狀態(tài)，UPS備機通過UPS主機的旁路通道繼續(xù)為負載供電。市電中斷時，UPS處于電池放電的工作狀態(tài)，由于UPS主機承擔全部負載功率，所以其蓄電池先

9、放電到終止電壓；然后自動切換到旁路工作狀態(tài)，由備用UPS為負載供電，直到備機的蓄電池放電終了。,UPS的并聯使用方式并聯冗余供電,雙機并聯的UPS必須具有并機功能，兩臺UPS中的并機控制電路通過并機信號線連接起來，使兩機輸出電壓的頻率、相位和幅度保持一致。負載的總容量不應超過其中一臺UPS的額定輸出容量。當其中一臺UPS發(fā)生故障時，可由另一臺UPS來承擔全部負載電流。這種兩臺并聯冗余供電的UPS，由于其輸出容量低于額定容量的40，所以它們經常在較低的效率下運行。,空調,專用空調器一般由制冷系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、冷水系統(tǒng)、溫度和濕度自動控制系統(tǒng)以及加熱器、加濕器、過濾器等組成。制冷系統(tǒng)是空調器的核心，

10、它是一個完整的密封循環(huán)系統(tǒng)，組成這個系統(tǒng)的主要部件包括壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置（膨脹閥或毛細管）、蒸發(fā)器，各部件之間用管道連接起來，形成一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)，在系統(tǒng)中加入一定量的制冷劑（氟利昂）來實現制冷降溫。,壓縮,放熱,吸熱,空調氣流走向圖,Air Cooled Condenser,空調的制冷原理,（1）壓縮過程：壓縮機吸入低溫低壓（10、0.5MPa）的R22制冷劑氣體，經壓縮機壓縮后，輸出高溫高壓（約90、1.9MPa）的制冷劑氣體，進入冷凝器中。 （2）冷凝過程：進入冷凝器中的高溫制冷劑，已高于此時制冷劑R22的冷凝溫度54.4，故制冷劑通過冷凝器將熱量傳遞給外界空氣或冷卻水后，凝結成

11、中溫（50）高壓液體制冷劑，流向節(jié)流裝置。 （3）節(jié)流過程：又稱膨脹過程，冷凝器中流出來的制冷液體在高壓下流向節(jié)流裝置，進行節(jié)流減壓。 （4）蒸發(fā)過程：從節(jié)流裝置流出來的低溫低壓（5、5.8 MPa）制冷劑液體流向蒸發(fā)器，高于此壓力下的蒸發(fā)溫度而蒸發(fā)，吸收外界（空氣或水）的熱量而蒸發(fā)成為氣體，從而使外界（空氣或水）的溫度降低，蒸發(fā)后的低溫低壓氣體又被壓縮機吸回，進行再壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)，依次不斷地循環(huán)和制冷。,高頻開關電源系統(tǒng)的組成,分類：分立式，組合式(如-48V/300A、600A)。 均由交流配電部分(交流配電屏或交流配電單元)、整流器、直流配電部分(直流配電屏或直流配電單元)和監(jiān)控

12、器（又稱控制器或監(jiān)控模塊）組成。 方框圖：,高頻開關整流器組成框圖,開關電源系統(tǒng)配置,計算所需開關電源總輸出電流IOUT 方法一： IOUT=Ifz+0.2C10 式中 Ifz為所需最大負載電流（A）； C10為蓄電池額定容量（Ah）。 方法二： IOUT=（Ifz+0.1C10）/(0.70.8) 式中 0.70.8是考慮系統(tǒng)安全運行的裕量系數。,開關電源系統(tǒng)配置,選擇整流器規(guī)格，計算所需整流模塊數量N NIOUT/IZ 式中 IZ為整流模塊的額定輸出電流（A）； N取整數。 按N+1原則配置整流模塊數量 當求得的N10時，配置整流模塊數為N+1； 當求得的N10時，每10個模塊加配1個。,

13、蓄電池組,蓄電池 在直流供電系統(tǒng)中，蓄電池與整流器并聯，組成浮充供電系統(tǒng)：整流器正常輸出時，蓄電池荷電待用，并起平滑濾波作用，降低整流器輸出雜音，提高供電質量；當整流器故障停機或交流電源中斷時，蓄電池對負載供電，確保供電不中斷 。,蓄電池的化學原理,鉛酸蓄電池的化學反應方程式,放電,充電,二氧化鉛 硫酸 海綿狀鉛 硫酸鉛 水 硫酸鉛,PbO2+2H2SO4+Pb,PbSO4+2H2O+PbSO4,蓄電池的工作方式,浮充工作方式：（交流電正常時）整流器的輸出電壓值為浮充電壓。此時整流器供給全部負載電流，并對蓄電池組進行補充充電，使蓄電池組保持電量充足。 浮充電壓：浮充電壓是指為補充自放電，使蓄電

14、池保持完全充電狀態(tài)的連續(xù)小電流充電的電壓。浮充供電的整流器，應在自動穩(wěn)壓狀態(tài)工作，現在高頻開關整流器的穩(wěn)壓精度均應達到0.6%。 均充工作方式：蓄電池放電后，應及時充電。交換局現在采用的充電方法是恒壓限流充電整流器以穩(wěn)壓限流方式運行，蓄電池組不脫離負載，進行在線充電（蓄電池組脫離負載進行充電叫離線充電），其“恒壓”值一般為均充電壓。,蓄電池浮充和均充電壓的注意事項,1、浮充電壓值的選取直接影響閥控式密封鉛酸蓄電池的使用壽命、供電性能和運行的經濟性。浮充電壓偏低，則補充充電電流太小，不夠補充蓄電池的自放電，將使蓄電池長期處于充電不足的狀態(tài)。浮充電壓偏高，則補充充電電流偏大，將加劇正極板的腐蝕，并

15、可能使蓄電池排氣頻繁、失水、溫度高，甚至造成蓄電池熱失控。因此，閥控式密封鉛酸蓄電池必須嚴格按照蓄電池廠家的規(guī)定來確定浮充電壓值。 2、如果充電電流過大，將加劇正極板的腐蝕，并可能使蓄電池排氣頻繁、失水、溫度高，甚至產生熱失控而損壞。為了避免蓄電池遭受損害，閥控式密封鉛酸蓄電池的充電電流必須限制在不超過0.25C10（A），通常限制在0.2C10（A）以下（C10為蓄電池的額定容量）。蓄電池放電失去的電量應及時得到補充，因此充電電流也不能太小。充電限流值一般取0.1C10（A）為宜。,環(huán)境溫度對蓄電池壽命的影響,電池溫度與浮充壽命關系圖,蓄電池放電電壓圖,蓄電池放電曲線,蓄電池充電電壓圖,蓄電

16、池充電電流圖,防雷和接地,防雷和接地的概念,防雷的概念及保護方式： 通過接地體泄放到大地；分流：利用避雷針通過銅芯線引入到大地；屏蔽：通信大樓接地，機房接地；限幅：用避雷器對雷電電壓進行限制；均壓：平衡各處電位，提高抗雷能力。 接地的概念： （1）接地電阻 電氣設備的某一部分與土壤之間作良好的電氣連接，稱為接地。接地電阻的阻值要求愈小愈好，不能超過規(guī)定值。對于移動交換局來說接地電阻應小于1?；窘拥仉娮钁∮?。 （2）聯合接地 所謂聯合接地就是設備的工作地、保護地、防雷地均接在一起。原理：當強大的雷電電流流入大地時，大地的電位隨即升高，因所有地線都連接在一起，設備的地電位跟隨大地一起升高，地

17、與地之間不存在電位差，不會因雷擊反擊而損壞設備。,鐵塔建在機房旁的一般地網示意圖,鐵塔建在機房上的地網示意圖,鐵塔四角包含機房的地網示意圖,低壓供電系統(tǒng)的雷電防護,移動通信基站低壓供電系統(tǒng)的第一級防雷為B級防雷，其SPD設置在機房三相交流電源輸入端（設在總配電屏或總配電箱處），用以泄放雷電的絕大部分能量； 第二級防雷為C級防雷，其SPD設置在開關電源系統(tǒng)交流配電部分的輸入端，用以泄放雷電的剩余能量； 第三級防雷為D級防雷，其SPD設置在開關整流器以及UPS的輸入端，用以泄放雷電剩余的微小能量； 第四級防雷為E級防雷，用以吸收能量很小的浪涌，通常為直流保護，其SPD設置在開關電源系統(tǒng)直流配電部分

18、的輸出側或通信設備的直流電源輸入端。,總配電箱與B級防雷箱（右）舉例,動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng),集中監(jiān)控是以遙測、遙信、遙控（或遙調）的方式，監(jiān)視和控制現場電源、空調等設備的使用、環(huán)境的狀況。 遙測：遠距離數據測量（如顯示電壓、電流等）。 遙信：遠距離信號顯示（如設備的運行/停機等）。 遙控：遠距離控制設備（如控制設備的運行/停機、控制空調的開/關機等）。 遙調：遠距離調整設備參數（如調整或設置開關電源的參數）,環(huán)境監(jiān)控的內容,安全用電知識,1、觸電方式 人體觸及帶電體的方式和電流流過人體的途徑，觸電可分為單相觸電、兩相觸電和跨步電壓觸電。 單相觸電：是指人體直接碰觸帶電設備其中的一相時，電流通過人體流入大地的現象。對于高壓帶電體，人體雖未直接接觸，但由于超過了安全距離，高電壓對人體放電，導致單相接地引起的觸電也屬于單相觸電。 兩相觸電：是指人體同時接觸帶電設備或線路中的兩相導體，或在高壓系統(tǒng)中，人體同時接近不同相的兩相帶電導體產生電弧放電而形成閉合回路的觸電現象。兩相觸電是最危險的一種觸電方式。 跨步電壓觸電：當電氣設備發(fā)生接地故障，接地電流通過接地體向大地流散，在地面上形成電位分布時，若人在接地短路點周圍行