1、傳送網(wǎng)絡(luò)維護室 陳永富,通信電源基礎(chǔ),通信電源系統(tǒng)是對通信局站內(nèi)各種通信設(shè)備及建筑負荷等提供用電的設(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)、空調(diào)系統(tǒng)、接地防雷系統(tǒng)以及動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)組成。,通信電源概述,通信電源系統(tǒng)組成,通信電源系統(tǒng)由高壓配電、變壓器、柴油發(fā)電機組、整流器、交、直流配電屏、UPS電源、蓄電池組、變換器和通信設(shè)備配電屏組成。,高壓配電,變壓器,低壓配電屏,柴油發(fā)電機,交流配電屏,整流器,直流配電屏,蓄電池,DC/DC,DC/AC,通信設(shè)備,UPS電源,通信電源系統(tǒng)方框圖,10KV市電,380V,-48V

2、,AC 380/220V,380V,AC 380V,動力與環(huán)境監(jiān)控,380V,保證建筑負荷,一般建筑負荷,通信用空調(diào),AC 380/220V,AC 380/220V,-48V,DC -48V,(b),(b),(a),(a),(a),(a),(b),(c),AC 380/220V,(b),（a）不間斷,（b）可短時間中斷,（c）允許中斷,變電站,1、通信電源向通信設(shè)備提供直流電或交流電的電能源通信電源是通信設(shè)備的重要組成部分，是保證通信暢通的基礎(chǔ)。 2、通信電源系統(tǒng)和設(shè)備穩(wěn)定、可靠地運行和優(yōu)質(zhì)供電是保證通信網(wǎng)絡(luò)正常運行的重要條件。 3、通信電源的瞬間中斷都有可能造成整個通信系統(tǒng)的中斷和癱瘓，造成

3、難以估計的損失,通信電源重要性,通信電源通常被稱為通信的“心臟”，在通信局（站）中，具有無可比擬的重要地位。,通信電源重要性,把通信電源比喻為人體中的心臟，把流向各種通信設(shè)備的電流比喻成人體血管中流動的血液，是非常形象的,通信系統(tǒng)對電源的要求,通信設(shè)備對電源系統(tǒng)的一般要求： （1）高可靠性。必須保證連續(xù)供電，不能有任何的中斷。（2）高穩(wěn)定性。通信設(shè)備都有一定的電壓變化范圍，不能超出。另外，通信設(shè)備對電壓波動、雜音電壓、瞬變電壓等非常敏感。 （3）小型、高效率 效率高意味著熱損耗低，功率密度大。有利于節(jié)能、減小站地面積、減少其它方面的投資。,通信電源使用安全,1、高壓部分使用安全 高壓一般指1K

4、V以上電壓。 2、低壓部分使用安全 低壓一般指1KV以下的低壓，,1.1、保持與高壓設(shè)備距離大于安全距離； 1.2、在高壓設(shè)備工作、巡檢、操作等必須嚴格遵守電業(yè)安全工作規(guī)程，執(zhí)行工作票制度，嚴格按照工作票流程操作； 1.3、嚴禁無證人員靠近、操作、維護高壓設(shè)備,通信系統(tǒng)常見的為，交流：380V，220V，110V，直流：48V，24V，12V，2V，,通信電源使用安全,2.1、人身安全 人體電阻約為1700歐姆，人體的擺脫電流約為30mA，人體安全電壓在50V以下； 接觸低壓設(shè)備，可能發(fā)生觸電，常發(fā)生的低壓觸電為：單相觸電、兩相觸電； 防止觸電事故方法：1、帶證上崗，驗電后操作；2、避免接觸安

5、全帶電設(shè)備；,2.2、設(shè)備安全 常見低壓設(shè)備故障：短路、過載、雷擊，均可造成通信電源負載掉電，嚴重 影響通信設(shè)備業(yè)務(wù)； 短路的預(yù)防：提高電源設(shè)備的絕緣水平，防止設(shè)備間的短路；操作維護注意正負極、 火線、火零的距離，防止人為操作造成短路； 過載的預(yù)防：對電源使用進行容量預(yù)警管理，加電或擴容前進行周密的容量計算； 雷擊的預(yù)防：按照維護規(guī)范造好防雷和接地系統(tǒng)的建設(shè)、維護；,直流供電系統(tǒng),交流電：電壓、電流大小和方向隨時間不斷變化 三相電字母表示 A、B、C、N、GND（或U、V、W、N、GND） 相電壓火線與中線間電壓（220VAC） 線電壓兩火線之間的電壓（380VAC) 交流電壓表、電流表的刻度

6、為有效值,電源按性質(zhì)分交流電、直流電兩種。,t,直流電：大小和方向不隨時間而變化，恒 定不變 的電壓或電流。,三相交流,交換，傳輸，基站等通信設(shè)備采用直流供電。,直流電,u,U0,t,i,I0,直流供電系統(tǒng),t,交 流 配 電 屏,蓄 電 池 組,蓄 電 池 組,整 流 屏,通信設(shè)備,直 流 配 電 屏,直流供電系統(tǒng),t,1）交流配電屏：主要負責(zé)市電輸入切換，防雷等。 2）整流屏部分:主要作用是把交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源。 3）蓄電池部分:主要負責(zé)在市電斷電后向負載供電。 4）直流配電部分:主要負責(zé)電源的配出和電源的保護,整流器：,監(jiān)控模塊：,整流架,交流配電柜,直流配電柜,分立開關(guān)電源：,監(jiān)控

7、模塊,整流模塊,交流配電柜,直流配電柜,分立開關(guān)電源,整流模塊核心，AC/DC 交流配電分配交流電 直流配電分配直流電 監(jiān)控模塊監(jiān)測、管理,直流配電單元,整流模塊,監(jiān)控模塊,交流配電單元,組合開關(guān)電源,100A,25A,50A,整流模塊功能：AC-DC 變換、提供24V/48V直流輸出,模塊外觀,監(jiān)控模塊功能：檢測、控制、告警、保護、通訊、電池管理。,開關(guān)電源系統(tǒng),t,交流屏,整流屏,直流屏,監(jiān)控模塊,整流模塊,電壓等級： -48V：交換，傳輸，接入網(wǎng)電源 。 +24V：部分基站電源（愛立信） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： 分立機柜和組合電源； 工作方式： 48V：浮充53.5V，均充56.4V 24V: 浮充

8、27V，均充28V.,目前高頻開關(guān)整流器在技術(shù)上已相當(dāng)成熟，由于具有小型、輕量、高效、高功率因數(shù)和高可靠性等優(yōu)點，高頻開關(guān)整流器機架的輸出功率大，機架上裝有監(jiān)控模塊，與計算機相結(jié)合組成智能型電源設(shè)備。,開關(guān)電源系統(tǒng),t,1、為什么是-48V? 2、為什么標稱-48V電源而實際使用-53.5V,t,1、為什么是-48V?,首先，電壓為什么是48V？ 使用-48V電源是歷史原因造成的。使用最早的通訊網(wǎng)是電話網(wǎng)，話機是由電訊局供電的，選48V是在當(dāng)時的條件下盡可能提高用戶到端局的距離（36V是安全電壓，超過太多不安全）。后來為了兼容早期設(shè)備、降低成本考慮，局端通訊設(shè)備還是用-48V電源。 順便提一下

9、，-48V 電源系統(tǒng)只是我國和大部分國家采用的通信電源標準，并非所有國家都使用這個標準，例如俄羅斯會使用-60V 的電源系統(tǒng)，還有某些國家使用-24V 的電源系統(tǒng)。市電的標準在世界范圍內(nèi)也是不同的，例如我國和歐洲等采用220V的市電系統(tǒng)，美國、日本等是110V 的市電 。 極性為何是負電源（也就是正極接地）？ 正極接地主要是為了防止電極的腐蝕。電話局蓄電池組-48V或-24V是正極接地，其原因是減少由于繼電器或電纜金屬外皮絕緣不良時產(chǎn)生的電蝕作用，使繼電器和電纜金屬外皮受到損壞。因為在電蝕時，金屬離子在化學(xué)反應(yīng)下是由正極向負極移動的。繼電器線圈和鐵芯之間的絕緣不良，就有小電流流過，電池組負極接

10、地時，線圈的導(dǎo)線有可能蝕斷。反之，如電池組正極接地，雖然鐵芯也會受到電蝕，但線圈的導(dǎo)線不會腐蝕，鐵芯的質(zhì)量較大，不會招致可察覺的后果。正極接地也可以使外線電纜的芯線在絕緣不良時免受腐蝕。（注：隱含條件是繼電器鐵芯接地,蓄電池,t,儲存電能的一種設(shè)備，將充電時得到的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲蓄起來，又能及時將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?電池立放,電池臥放,蓄電池原理,t,目前常用閥控式密封鉛酸蓄電池（VLRA)。 PbQ2+2H2SO4+Pb PbSO4+2H2O+PbSO4 (+) (-) (+) (-),充電,放電,蓄電池作用,t,直流通信設(shè)備供電是從交流配電屏引入交流進入整流器進行整流，整流器的輸出端直流

11、通過直流配電屏與蓄電池和負載連接。 整流器輸出與蓄電池并聯(lián)后對通信設(shè)備供電，如果沒配蓄電池，交流電中斷時，整流器無直流輸出，直流供電的通信設(shè)備供電中斷。,蓄電池在通信系統(tǒng)中的作用和地位: 1、平滑濾波 市電正常時，雖然蓄電池不擔(dān)負向通信設(shè)備供電的主要任務(wù)，但它與供電主要設(shè)備整流器并聯(lián)運行，能改善整流器的供電質(zhì)量。 2、儲能設(shè)備 當(dāng)市電異常或在整流器不工作的情況下，由蓄電池單獨供電，擔(dān)負起對全部負載供電的任務(wù)，起到備用作用。,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,開關(guān)電源蓄電池系統(tǒng),t,電池類型：2V 開關(guān)電源蓄電池系統(tǒng)： 每組24個單體串聯(lián) 2組并聯(lián) 浮充電壓：

12、2.23伏2.27伏單體（25) 均充電壓：2.33伏2.37伏單體（25) 電壓需依照環(huán)境溫度的變化，而作相應(yīng)調(diào)整。,蓄電池工作方式： 浮充工作 均充工作 電池放電工作,開關(guān)電源蓄電池系統(tǒng),在直流電源系統(tǒng)中，蓄電池采用全浮充工作方式。在市電正常時，蓄電池與整流器并聯(lián)運行，蓄電池自放電引起的容量損失便在全浮充過程被補足，這時，蓄電池組起平滑濾波作用。因為電池組對交流成分有旁路作用，從而保證了負載設(shè)備對電壓的要求。在市電中斷或整流器發(fā)生故障時，由蓄電池單獨向負荷供電，以確保通訊,t,浮充工作：53.5V.是指電池與負載并聯(lián)，處于備用狀態(tài)，由充電設(shè)備同時給電池與負載供電的過程。 浮充時的電壓叫浮充

13、電壓。,當(dāng)電池處于充滿狀態(tài)時，充電器不會停止充電，仍會提供恒定的浮充電壓與很小浮充電流供給電池，因為，一旦充電器停止充電，電池會自然地釋放電能，所以利用浮充的方式,開關(guān)電源蓄電池系統(tǒng),t,均充工作: 56.4V 為了均衡電池組中各個電池的端壓、比重所進行的充電，以定電流和定時間的方式對電池充電，充電較快。 均充電壓與浮充相比要大。 它能保證在相對較短的時間內(nèi)使放過電的電池能充足電，使蓄電池達到滿容量的狀態(tài)，同時在這個電壓下又不會對蓄電池造成過充電，從而使充電對蓄電池造成損壞達到最低程度。,1)電池放電后自動進入均衡工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)電壓充電，加快蓄電池的充電速度； (2)全浮充運行6個月電池組

14、防止出現(xiàn)落后電池，為了迫使各單體電池的特性均衡，保持端壓內(nèi)阻一致性，自動進入均充工作狀態(tài).,開關(guān)電源蓄電池系統(tǒng),t,電池放電工作,圖1 蓄電池放電曲線,從圖1可以看出，在放電初期電池端電壓下降是比較快的。在放電10分鐘，電壓下降到53.0V；大約半小時后，電池端電壓降至49V左右；1小時后降至48V。蓄電池在48V時，放電時間最長，大約要持續(xù)7到8小時；8小時后，蓄電池端電壓開始下降，下降速度比較快。降至43.2V時系統(tǒng)直流斷路器斷開，以便保護蓄電池，此時蓄電池端電壓會有所上升，上升值約為5V左右,UPS系統(tǒng),t,1 為什么要使用UPS？ 為了保護重要設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、計算機)免受斷電及市電

15、電網(wǎng)中存在干擾的影響，不至造成數(shù)據(jù)丟夭、硬件損壞、控制誤動、傳輸誤碼率降低等不良后果。 2 什么是UPS？ UPS是英文Uninterruptable Power System的縮寫，中文名叫不間斷電源。 UPS是連接在負載和市電之間一種電源設(shè)備，它的功能是保證向負載提供持續(xù)不間斷高質(zhì)量的交流電源。 3 UPS的主要作用是什么？ 市電故障時，通過電池放電和逆變器輸出，維持繼續(xù)向負載供電。用于保證供電的連續(xù)性，可以等效為一臺發(fā)電機。 市電正常時，UPS是一個具有穩(wěn)頻穩(wěn)壓功能的高性能濾波器。保證向負載提供無動靜態(tài)干擾的純正弦波的高品質(zhì)交流電源,原理： AC-DC-AC，輸出的交流電更干凈,UPS：

16、小、中、大功率系列,小功率UPS設(shè)備，主要用于大客戶及小型計算機房、小容量需求通信機房、辦公等場合,中等功率UPS設(shè)備，主要用于部分本地網(wǎng)中等容量需求通信機房,大容量UPS設(shè)備應(yīng)用于大的IT機房、IDC機房等,模塊化UPS設(shè)備，用于前期負荷較小隨IT設(shè)備增加逐步增加負荷的場合,UPS系統(tǒng)組成,UPS系統(tǒng)組成,t,UPS系統(tǒng)由整流器、逆變器、蓄電池、靜態(tài)開關(guān)等組成。 整流模塊（AC/DC）和逆變器（DC/AC）都為能量變換裝置，蓄電池為儲能裝置。除此還有間接向負載提供市電電源（或備用電源）的旁路裝置。,靜態(tài)開關(guān),負載,整流器,逆變器,蓄電池,市電,市電,UPS系統(tǒng)組成,t,整流器:將輸入的交流電

17、轉(zhuǎn)化為恒定電壓的直流,一路給蓄電池進行補充電， 一路送給逆變器以便轉(zhuǎn)化為交流供給負載使用。 逆變器:將整流器或蓄電池送來的直流轉(zhuǎn)化為交流輸出，以便供給負載使用。 蓄電池:能量儲存裝置。作用是市電供應(yīng)中斷時，能通過逆變器繼續(xù)向負載維持交流電能的供給。 靜態(tài)開關(guān):二路輸入一路輸出的高速轉(zhuǎn)換開關(guān)，轉(zhuǎn)換時間可認為是零毫秒。 二路輸入分別是逆變器和市電送來，輸出送至負載。 維修旁路開關(guān):以便UPS常規(guī)保養(yǎng)或故障檢修時，在不中斷負載運行條件下將UPS退出運行并與系統(tǒng)隔離，保證操作時設(shè)備和人員的安全。,靜態(tài)開關(guān),負載,整流器,逆變器,蓄電池,市電,市電,UPS系統(tǒng),t,按工作方式分：后備式和在線式,（1）市

18、電正常時，UPS處于后備狀態(tài)，由市電直接向負載供電；同時，市電經(jīng)整流后向蓄電池浮充電，逆變器不工作。,靜態(tài)開關(guān),負載,整流器,逆變器,蓄電池,市電,后備式UPS工作原理,UPS系統(tǒng),t,后備式UPS工作原理,（2）市電停電時，蓄電池才對逆變器充電，并由UPS的逆變器向負載提供交流電。,靜態(tài)開關(guān),負載,整流器,逆變器,蓄電池,市電,優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、噪聲低。 缺點：只有在蓄電池供電的有限時間內(nèi)，負載方可得到高質(zhì)量的交流電壓。當(dāng)市電異常（市電電壓、頻率超出后備式UPS允許的輸入范圍或市電中斷）時，后備式UPS通過轉(zhuǎn)換開關(guān)切換到電池狀態(tài)，逆變器進入工作狀態(tài)，此時輸出波形為交流正弦波或方波。后

19、備式UPS存在切換時間，一般為4毫秒10毫秒，但對一般的計算機設(shè)備的工作不會造成影響,UPS系統(tǒng),t,按工作方式分：后備式和在線式,在線式UPS工作原理,（1）市電正常時，市電電源經(jīng)整流變換成直流電，直接驅(qū)動逆變器向負載供電，同時也給蓄電池充電。,靜態(tài)開關(guān),負載,整流器,逆變器,蓄電池,市電,UPS系統(tǒng),t,按工作方式分：后備式和在線式,在線式UPS工作原理,（2）當(dāng)市電停電時，由蓄電池放電驅(qū)動逆變器工作。對逆變器而言，它的輸入端電壓一直存在，故負載可不間斷供電。,靜態(tài)開關(guān),負載,整流器,逆變器,蓄電池,市電,（3）當(dāng)整流器、逆變器、蓄電池中任何部件故障或者負載故障過載時，由靜態(tài)開關(guān)將負載轉(zhuǎn)換

20、至旁路。,UPS并機原理,UPS并聯(lián)條件：兩臺型號、功率相同，電壓、頻率、相位一致，具備同步鎖相、均流及并聯(lián)管理等功能。 UPS并聯(lián)目的：提高供電系統(tǒng)的安全性、可靠性。 1+1并聯(lián)冗余運行模式：兩臺UPS均正常時，各承擔(dān)50%的負載；當(dāng)其中某一臺UPS故障，由另外一臺承擔(dān)全部負載；當(dāng)兩臺 UPS均故障或過載時，市電經(jīng)靜態(tài)旁路開關(guān)直接對負載供電。,UPS1,UPS2,輸 入 配 電 屏,輸 出 配 電 屏,市電輸入,負載,UPS系統(tǒng)蓄電池,t,單體電壓：12V (蓄電池內(nèi)部為6個2V并聯(lián)） 根據(jù)不同廠家逆變器電壓范圍不同，每組電池數(shù)量不同，一般30、32和40只單體串連，電壓為360V、384V

21、或480V。 一般每臺UPS系統(tǒng)配套2至3組。,思考,t,1、開關(guān)電源和UPS系統(tǒng)有什么異同？,2、開關(guān)電源和UPS系統(tǒng)是如何實現(xiàn)其高可靠性？,常見的通信電源設(shè)備,高壓配電柜：由進線柜、計量柜、出線柜、母聯(lián)開關(guān)柜、隔離開關(guān)柜、操作電源柜等組成。 高壓配電功能：實現(xiàn)兩路高壓市電安全可靠的引入，任一路市電停電不影響后級設(shè)備（變壓器）的正常運行，在高壓配電設(shè)備、變壓器單臺故障或者檢修時，保障負載能安全的供電。,變壓器：變壓器是一種利用電磁互感應(yīng)，變換電壓，電流和阻抗的器件。由鐵芯、線圈、絕緣、引線、冷卻裝置 和調(diào)壓保護裝置組成。 通信機房均為降壓型變壓器，將10KV高壓電降壓，輸出380V低壓交流電

22、源； 變壓器分類： 干式和油浸式。 干式變壓器：帶有溫控器，自動檢測溫度高時開啟風(fēng)機冷卻，適用于 容量較大場所(400KVA以上）。 油浸式變壓器：帶有油箱、油枕，適用于容量較小場合（400KVA以下）。 。,油浸式,干式,變壓器,低壓配電設(shè)備：進線柜、電容補償柜、市電油機ATS轉(zhuǎn)換柜、母聯(lián)開關(guān)柜、出線柜（負載分配柜）組成。 低壓配電功能： （1）實現(xiàn)變壓器輸出電源安全可靠的分配到樓層； （2）實現(xiàn)保障兩路市電停電后油機安全的接入發(fā)供電； （3）配置電容補償柜，進行無功補償，提高功率因數(shù)； （4）設(shè)置母聯(lián)開關(guān)柜，任一臺變壓器、進線柜故障或檢修，不影響后級負載的運行。,低壓配電設(shè)備,油機發(fā)電機組

23、：由發(fā)動機、發(fā)電機、控制和配電系統(tǒng)三大部分構(gòu)成。 發(fā)動機（油機）結(jié)構(gòu)：燃油供給系統(tǒng)、配氣機構(gòu)、曲軸連桿機構(gòu)、潤滑系統(tǒng)、 冷卻系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)六大部分組成。 油機發(fā)電機組功能：在市電停電后，輸出380/220V、頻率為50HZ的穩(wěn)定交流電，提供備用交流電源。,油機發(fā)電機組設(shè)備,安裝方式 （1）固定機組,（2）移動機組,便攜式 (5-15kw),拖車式（20-200kw）,車載式（20-500kw),內(nèi)燃機 （1）柴油機 （2）汽油機 （3）煤氣機,按轉(zhuǎn)速分類 （1）低速：750轉(zhuǎn)以下/分鐘 （2）中速：750-1000轉(zhuǎn)/分鐘 （3）高速：1000以上轉(zhuǎn)/分鐘 通信用油機：1500轉(zhuǎn)/分鐘,油機發(fā)電機分類,柴油發(fā)電機組,通風(fēng),煙管,油機房降噪,油機銘牌,油機輸出線,柴油機發(fā)電機組設(shè)備,44,3、各部分工作過程,45,高 低 壓 配 電,市電,油機,交 流 配 電 屏,整流器,整流器,直 流 配 電 屏,蓄電池,逆變器,變換器,通信設(shè)備,交流設(shè)備,其它設(shè)備,10KV,380V,48V,B、市電停電，油機尚未啟動,3、各部分工作