高开电源技术

通信电源技术 XXXX通信规划设计有限公司 培训目标 了解通信电源在通信网络中的种类及地位了解各功能设备组成掌握通信电源设计中的基本方法掌握通信电源的基本防护方法 通信设备对电源的一般要求 可靠性高 稳定性高 效率高 现代通信对电源系统的新要求 模块化 自由组合扩容互为备用低压 大电流 多组供电电压需求能实现集中监控 自动化 智能化 小型化 通信电源系统的构成 通信电源系统的构成2 通信电源设备概述 高压开关柜较大的电信局一般都由市电高压网供电 为了保证可靠供电 通常都由两个不同的变电站引入两路高压 为了控制两路高压 可以采用成套高压开关柜 通信电源设备概述 电力变压器电力变压器完成输入的交流电压升高或降低的作用 主要由铁芯和绕组组成 通信电源设备概述 交直流配电屏低压交流配电屏 是连接降压变压器 低压电源和交流负载的装置 它可以完成市电和备用电源转换 负载分路和保护 测量 告警等作用 直流配电屏 是直流供电系统的枢纽 它能将直流电源和各种直流负载连接起来 并能完成负载分路 工作方式转换 测量 告警和保护等作用 交流供电系统图 直流供电系统图 通信电源设备概述 高频开关整流电源亦称无工频变压器型开关整流器 因其具有高效 节能 功率密度大等优点 目前已广泛用于通信电源系统 产品模块化 开关电源基础 交流电经过整流 可以得到直流电 为了得到稳定的直流电压 必须采用稳压电路来实现稳压 按照实现方法的不同 稳压电源可分为三种 线性稳压电源 相控稳压电源 开关稳压电源 线性稳压电源特点 线路简单干扰小对输入电压和负载变化的响应非常快稳压性能好功率转换效率太低 开关稳压电源特点 功率转换效率高 发热少 体积小 重量轻对电网电压大范围变化具有很强的适应性电压 负载稳定度高线路复杂电磁干扰和射频干扰大 国产某系列开关整流器原理 组合电源外观 中兴公司整流模块ZXD5000100A 中兴公司整流模块ZXD5000100A 中兴公司整流模块ZXD240050A 中兴公司整流模块ZXD240050A 整流模块 爱默生 HD4825 3型高频开关模块每个模块输出电流25A 整流模块 爱默生 面板和背板 监控模块 爱默生 监控模块PSM A10前面板上有背光液晶显示屏 键盘 在机柜内部左上侧M2442X1板上有RS232通信接口 告警输出干接点和MODEM电源接口等 监控模块前视图 爱默生 1 告警指示灯2 监控运行指示灯3 液晶显示屏4 操作控制键盘5 定位销 通信电源设备概述 直流 直流变换器 DC DC 通信电源的基础电源是 48V 然而通信设备中还需要 12V 5V 24V等直流电源 这些不同种类的直流电源要由DC DC变换器来提供 另外 在上节的高频开关整流器中 DC DC变换器也是它的重要组成部分 某DC DC模块原理图 DPC48 3DC DC模块示意图 DC DC模块有24V 12V 6V共3路输出每路功率为 24V 4 2A 12V 8 4A 6V 5A DPC48 3DC DC模块前面板 1 24VI工作指示灯2 24VII工作指示灯3 12VI工作指示灯4 12VII工作指示灯5 6VI工作指示灯6 6VII工作指示灯7 拉手8 安装孔位 DPC48 3DC DC模块前面板 1 6V支路输出接口II 2 6V支路输出接口I 3 12V支路输出接口II 4 12V支路输出接口I 5 6V支路输出接口II 6 6V支路输出接口I 7 48V输入接口 8 配置设置拨码开关 9 工作检测接口 通信电源设备概述 交流不间断电源 UPS UPS是英文UninterruptiblePowerSystem的缩写 即不间断电源 但人们一般习惯称之为UPS电源 UPS电源不仅仅是一个备用电源 而且是电源净化设备 随着计算机 各种办公设备 精密电子仪器的普及 UPS电源得到了广泛的应用 常用的UPS包括在线式UPS 后备式UPS 由于在线式UPS的输出总是由逆变器来提供的 所以它能提供负载干扰更小 精度更高的电源 UPS外观 通信电源设备概述 通信逆变器 DC AC 逆变器主要把由市电整流滤波后的直流或来自蓄电池的直流电 逆变成频率稳定 电压稳定 波形失真小的交流电 一类是UPS电源中的逆变器 另一类是通信逆变器 通信逆变器的输入 48V 一般输出50HZ 单相220V 三相380V交流电 也输出25HZ 75V的铃流 它在通信中使用广泛 目前逆变器普遍采用脉宽调制技术 PWM技术 及波形叠加技术 通信电源设备概述 柴油发电机组柴油发电机组是通信电源设备中的重要组成部分 当市电停电时间较长时 起动发电机 对它的主要要求是 随时起动 运行可靠 指标达标 保证供电 电气性能满足通信设备的要求 现代柴油发送机组由柴油机 三相交流无刷同步发电机 控制箱 散热水箱 燃油箱 联轴器 消声器 波纹管及公共底座等组建组成 柴油 通信电源设备概述 蓄电池蓄电池是将电能转化为化学能存储起来 需要时再将化学能转变为电能的一种储能装置 通信中主要用在UPS的后备电源和与整流设备组合的直流浮充供电系统中 常见通信电源系统组成图 中兴公司电源系统 中兴公司电源性能指标 电池产品技术要求 使用寿命长 电池工作环境以及循环充放电的频次有关 充放电频率越高 电池使用寿命越短 常见的通信电池使用寿命一般10年左右 安全性高 电池电解质为硫酸溶液 具有强腐蚀性 对于密封电池 电池的电化学过程会产生气体 增加电池内部压力 压力超过一定限度时会造成电池爆裂 释放出有毒 腐蚀性气体 液体 因此电池必须具备优秀的安全防爆性能 一般密闭电池都设有安全阀和防酸片 自动调节蓄电池内压 防酸片具有阻液和防爆功能 电池规格及结构参数1 GFM系列 电池规格及结构参数2 GFM系列 电池结构 电池槽 盖 选用超强阻燃ABS塑料 提手 便于搬运 正负极群 板栅采用特殊的铅钙锡铝四元合金 抗伸延 耐腐蚀 析氢过电位高 微细玻璃纤维隔板 汇流排 耐大电流冲击 端子 内嵌铜芯 使其电阻最小化 极柱密封采用瑞士专利技术 安全阀 具有耐酸和良好的弹性恢复能力 铅酸蓄电池工作原理 阀控式密封铅酸蓄电池在充放电过程中的化学反应如下 放电 PbO2 2H2SO4 Pb PbSO4 2H2O PbSO4 充电 二氧化铅 硫酸 海绵状铅 硫酸铅 水 硫酸铅 正极活物质电解液负极活物质正极活物质电解液负极活物质 铅酸蓄电池放电特性 放电容量与放电电流关系 放电电流越小放电容量越大 反之 放电电流越大放电容量越小 放电容量与温度关系 温度降低放电容量减少 电池容量和放电电流的关系 电池容量和环境温度的关系 充电特性 放电后的蓄电池充满电所需时间随放电量 充电初期电流 温度而变化 图中虚线表示按10小时率额定容量50 放电后定电流 0 1C10 A 定电压 2 23V 的电池充电情况 图中实线表示按10小时率额定容量100 放电后定电流 0 1C10 A 定电压 2 23V 的电池充电情况 蓄电池容量的选择 式中 Q 蓄电池容量 安培小时 I平均 忙时全局平均放电电流 设计标准规定的放电小时率 小时数 Kn 容量转变系数 即n小时放电率下 蓄电池容量与10小时放电率的蓄电池容量之比 t 实际电解液的最低温度 蓄电池室有采暖设备时 可按15 考虑 无采暖设备时 则按所在地区最低室内温度计算 但不应低于0 25 蓄电池额定容量时的电解液温度 0 006 容量温度系数 即电解液以25 为标准时 每上升或下降1 时所增加或减少的容量比值 不同放电率的放电电流和电池容量 通信电源设计初步 电池容量的确定整流器的配置交流容量的确定直流容量的确定交流电源线的选择直流电源线的选择 工程中电池容量常用计算方法 在确定了期望的电池支撑时间 或电池放电小时数 T与电池平均工作环境温度t以后 电池容量Q与负载电流I之间的关系可以表达为 Q KCI其中K 1 25 安全系数 I 放电电流C 电池容量计算系数 从下表查询 不同温度下C与T值的关系表 电池备份方式 电池备份分为无备份和1 1备份两种 无备份时 一组电池可以满足放电小时数 1 1备份时 任何一组电池损坏都可以满足放电小时数 有时为了选型方便或运行安全 将单组电池容量分成两组电池 每组电池可以满足一半的放电小时数 整流器配置方法 如果局站近期负荷小 终期负荷大 为了减小近期投资额 可以按照近期负荷容量I进行设计 整流器容量IZ配置计算公式如下 IZ I K Q其中IZ 计算的整流器总容量 单位安培 近期或终期负荷电流 单位安培 电池备用系数 无备份取1 1 1备份取2 充电系数 取值范围为0 1 0 2 10小时放电率电池容量 单位Ah 整流器的配置个数N的确定通过IZ与单体整流器容量的比值取整计算得出 根据备用方式确定最后需要配置的整流器数量 交流电力线计算与设计 按经济电流密度选择截面积降低能耗和节约有色金属是矛盾的 按照现有电价 折旧修理 导线价格和最大负荷利用小时数折中出经济电流密度 交流电力线计算与设计 2 按电压损失选择截面积线路具有一定的阻抗 在电流流经线路时必然产生电压降 交流电力线计算与设计 3 按机械强度选择截面积电缆本身的重量 故障情况下的电流之间的作用力 以及外部的冰雪风雨等机械力作用 容易折断电缆 交流电力线计算与设计 4 按发热情况选择截面积导线通过电流 由于电阻损耗使之发热 温度升高 会使绝缘破坏 起火 也使导体机械强度降低 接头处氧化加剧 Ijs KI式中 K为不同敷设条件下的修正系数 I为标准敷设条件下导线允许通过的持续电流 查相关厂家说明书 这是通信中常用的方法 其它的方法只在必要时进行验证 直流电力线计算与设计 根据通信设备允许的压降进行计算1 电流矩法2 固定压降分配法 应其简便 工程中常用 固定压降分配法 当某段压降确定后 可以采用以下公式计算所需的电缆截面积 S I L 2 V 其中 S 电缆截面积 单位平方毫米 I 最大工作电流 单位安培 电导率 铜 57 铝 34 V 最大允许压降 单位福特 通信系统的保护和接地 接地的重要性 接地系统是通信电源系统的重要组成部分 它不仅直接影响通信的质量和电源系统的正常运行 还起到保护人身安全和设备安全的作用 为什么要接地 1 通信回路接地 工作地 在电话通信中 将电池组的一个极接地 以减少由于用户线路对地绝缘不良时引起的串话 为什么要接地 2 保护接地将通信设备的金属外壳和电缆金属护套等部分接地 以减小电磁感应 保持一个稳定的电位 达到屏蔽的目的 减小杂音的干扰 为什么要接地 3 交流三相四线制中性点接地在交流电力系统中 将三相四线制的中性点接地 并采用接零保护 以便在发生接地故障时迅速将设备切断 也可以降低人体可能触及的最高接触电压 降低电气设备和输电线路对地的绝缘水平 为什么要接地 4 防雷接地为了避免由于雷电等原因产生的过电压而危及人身和击毁设备 应装设地线 让雷电流尽快地入地 接地系统的组成 1 地接地系统中所指的地 即一般的土地 不过它有导电的特性 并具有无限大的容电量 可以用来作为良好的参考电位 接地系统的组成 2 接地体 或接地电极 为使电流入地扩散而采用的与土地成电气接触的金属部件 接地系统的组成 3 接地引入线把接地电极连接到地线盘 或地线汇流排 上去的导线 在室外与土地接触的接地电极之间的连接导线则形成接地电极的一部分 不作为接地引入线 接地系统的组成 4 地线排 或地线汇流排 专供接地引入线汇集连接的小型配电板或母线汇接排 接地系统的组成 5 接地配线把必须接地的各个部分连接到地线盘或地线汇流排上去的导线 通信局站接地电阻要求 接地系统 接地系统图 接地示意图 接地示意图 联合接地 哪些设备需要做接地设计 机房内具有金属外壳的设备都应该做保护接地 例如 DDF架 虽然是不耗电的设备 其金属外壳也需要保护接地 机房中一些专门放置小型台式设备的金属机架 其架体本身也需要做保护接地 电视机 显示器等具有加强绝缘塑料外壳的电器 不需要做保护接地 布线要求 I 进局的低电压电缆 进入通信局站的低压电力电缆宜埋地引入 宜采用具有金属铠装屏蔽层的电缆 或穿金属管屏蔽 屏蔽层两端接地 或金属管两端接地 电缆埋地长度宜不小于50m 布线要求 II 进局信号电缆布放要求 信号电缆应埋地进入通信局站 进入通信局站的信号电缆应采用屏蔽电缆 或穿金属管 信号电缆的屏蔽层 或金属管 建议两端接地信号电缆进入室内后应在设备的对应接口处加装信号避雷器保护 信号避雷器的保护接地线应尽量短 布线要求 III 正常情况下建筑物内互连的信号线 如果在建筑物外架空走线 由于外部暴露空间对雷电电磁场没有衰减作用 这些信号线在雷击发生时引入的雷击过电压和过电流往往超过设备接口正常设计的防雷保护级别 很容易造成设备遭受雷击损坏 特别是移动基站到传输设备的E1线 由于很多情况下机房分开建设 E1线在外部暴露空间受到雷电电磁场的严重感应之外 还可能出现不同机房之间的地电位反击问题 所以移动基站到传输设备的E1线架空对于设备防雷而言是极恶劣的一种情况 要尽量加以避免 布线要求 IV 光缆布线要求 进入通信局站的光缆 若光缆中含有金属加强筋 则加强筋在机房内应可靠的连接到机房的保护接地排 这是由于光纤在外部暴露空间架空走线 光纤加强筋是金属的 可以感应非常高的雷击过电压 如果加强筋没有做接地处理 雷击时加强筋很可能对接地物体发生绝缘击穿 从而产生瞬间高温 严重时可以使光纤融化 疑问解答 电压为何为 48V 使用 48V电源是历史原因造成的 使用最早的通讯网是电话网 话机是由电信局供电的 选48V