通信机房核心电源培训资料

通信电源知识培训,运维部动力班桑永礼135055849162011年4月,目录,通信电源系统发电机组UPS系统机房空调开关电源蓄电池防雷和接地系统动力环境监控系统安全用电知识,交换局电源系统的组成,交换局电源系统是对局（站）内各种通信设备及建筑负荷等提供用电的设备和系统的总称。该系统由交流供电系统、直流供电系统和接地系统组成。对电源系统的基本要求是通信局（站）电源系统必须保证稳定、可靠和安全地供电。,交流供电系统集中供电方式电源系统组成,（a）不间断（b）可短时间中断（c）允许中断,交换局电源系统的应用,交换局交流系统的组成,交换局的交流供电系统，由主用交流电源（一般为10kV市电）、变压器、备用发电机组、市电油机转换屏(ATS)、低压配电屏、交流配电屏、交流不间断电源设备（UPS）、相关的配电线路组成。,主用交流电源,主用交流电源为市电，主要从高压电网引入。重要通信枢纽局由两个变电站引入两路10kV高压市电，并由专线引入，一路主用，一路备用；其他通信局（站）一般引入一路10kV高压市电。用电量小的通信局（站）可直接引入220V/380V低压市电。市电分类：一类，二类，三类，四类。,市电分类,低压交流配电系统的接地型式,TN系统：TN-S系统（三相五线制）通信局站用TN-C系统（三相四线制）TN-C-S系统通信局站用TT系统通信局站无专用变压器等情况下用IT系统,通信局站常用的接地型式TN-S系统,TN-S系统即三相五线制系统。副绕组采用星形（Y形）连接，副绕组的首端引出三根相线：L1、L2、L3，副绕组的中性点直接接地，从其接地汇流排上引出两根导线，一根为中性线即工作零线N，另一根为保护地线PE。保护零线PE专门接到电气设备的金属外壳上，使设备的金属外壳通过PE线接地。PE线平时无电流通过，当交流相线与机壳短路时，流过较大的短路电流，使接于相线中的断路器或熔断器等保护器件迅速动作，及时切断电源，从而保证人身和设备的安全。注意：严禁在保护地线和共用零线中加装开关或熔断器。,通信局站常用的接地型式TN-C-S系统,整个低压交流配电系统的前部分为三相四线制（TN-C系统），其零线（N）和保护地线（PE）是合一的PEN线；后部分则采用三相五线制（TN-S系统），其零线（N）和保护地线（PE）分开，并且不允许再合并或者混用。当电力变压器在通信局（站）外且相距大于50m时，三相四线制的中性线（PEN线）在通信局房入口处应做重复接地。,直流系统的组成,交换局的直流供电系统：由整流器、蓄电池组、直流配电屏和相关的馈电线路组成。直流供电系统向各种通信设备和逆变器等提供不间断直流电源。交换局广泛使用的通信用高频开关电源设备，由交流配电部分、整流器、直流配电部分和控制器（监控模块）组成，它连同蓄电池组和接地装置，构成不间断直流电源供电系统。,接地系统的组成,通信局（站）的接地应采用联合接地方式，这就是按均压、等电位原理，使局（站）内各建筑物的基础接地体和其他专设接地体相互连通形成一个共用地网，并将电气电子设备的工作接地、保护接地、逻辑接地、屏蔽体接地、防静电接地以及建筑物防雷接地等共用一组接地系统的接地方式。联合接地系统由接地网、接地引入线、接地汇集线及接地汇流排和接地线组成。通信局（站）联合接地示意图如图所示。,移动通信基站地网的组成,移动通信基站的接地网是由机房地网、铁塔地网和变压器地网相互连通组成的一个共用地网，如图所示。当电力变压器设置在机房内时，其地网可合用机房地网；当铁塔建于机房屋顶时，铁塔地网与机房地网合为一个地网。,!,百页窗,百页窗,导风槽,排风喉,Daily,至油罐,燃油泵,减震垫,蓄电池,波纹管,排烟管及消声器的悬挂,排烟管及消声器一定要悬挂于天花,油机发电机房简介,备用发电机组,每个低压配电系统配置12台固定油机。每台备用固定发电机组的容量能够独立满足该个低压配电系统中通信生产负荷的用电需求；采用柴油发电机组时，单机容量不宜超过1600kW。备用发电机组三相电压的相序，在交流供电系统的线位上必须与市电三相电压的相序一致。一旦市电停电，必须在15分钟内使备用发电机组启动运行，以保证通信设备、空调装置等用电。自备发电系统应能自动监测市电有无，并自动或远程控制实现启动、与市电投切；具备至少8小时以上的燃油储备和燃油油位监测，自动或远程控制实现储备燃油的供给。,不间断电源UPS,UPS的工作原理计费系统服务器及终端、网管监控服务器及终端、数据通信机房服务器及终端等，为此应采用交流不间断供电系统对其供电。交流不间断供电系统又称为交流不间断电源设备。UPS系统结构组成如下：,UPS的工作原理,整流器：将输入交流电变成直流电。逆变器：将直流电变成50Hz交流电（正弦波或方波）供给负载。蓄电池组：市电正常时处于浮充状态，由整流器（充电器）给它补充充电，使之储存的电量充足；当市电停电时（或市电超出允许变化范围时），蓄电池组向逆变器供电；市电恢复后整流器（充电器）对它进行恒压限流充电，然后自动转为正常浮充状态。蓄电池组用以保证市电停电后UPS不间断地向负载供电至需要的备用时间。输出转换开关：进行由逆变器向负载供电或由市电向负载供电的自动转换。其结构有带触点的开关（如继电器或接触器）和无触点的开关（一般用晶闸管即可控硅）两类。后者没有机械动作，因此通常称为静态开关。,UPS的串联使用方式双机串联热备份,将热备份的UPS输出电压连接到主机UPS的旁路输入端。UPS主机正常工作时承担全部负载功率，当UPS主机发生故障时自动切换到旁路状态，UPS备机通过UPS主机的旁路通道继续为负载供电。市电中断时，UPS处于电池放电的工作状态，由于UPS主机承担全部负载功率，所以其蓄电池先放电到终止电压；然后自动切换到旁路工作状态，由备用UPS为负载供电，直到备机的蓄电池放电终了。,UPS的并联使用方式并联冗余供电,双机并联的UPS必须具有并机功能，两台UPS中的并机控制电路通过并机信号线连接起来，使两机输出电压的频率、相位和幅度保持一致。负载的总容量不应超过其中一台UPS的额定输出容量。当其中一台UPS发生故障时，可由另一台UPS来承担全部负载电流。这种两台并联冗余供电的UPS，由于其输出容量低于额定容量的40，所以它们经常在较低的效率下运行。,空调,专用空调器一般由制冷系统、通风系统、冷水系统、温度和湿度自动控制系统以及加热器、加湿器、过滤器等组成。制冷系统是空调器的核心，它是一个完整的密封循环系统，组成这个系统的主要部件包括压缩机、冷凝器、节流装置（膨胀阀或毛细管）、蒸发器，各部件之间用管道连接起来，形成一个封闭的循环系统，在系统中加入一定量的制冷剂（氟利昂）来实现制冷降温。,压缩,放热,吸热,空调气流走向图,AirCooledCondenser,空调的制冷原理,（1）压缩过程：压缩机吸入低温低压（10、0.5MPa）的R22制冷剂气体，经压缩机压缩后，输出高温高压（约90、1.9MPa）的制冷剂气体，进入冷凝器中。（2）冷凝过程：进入冷凝器中的高温制冷剂，已高于此时制冷剂R22的冷凝温度54.4，故制冷剂通过冷凝器将热量传递给外界空气或冷却水后，凝结成中温（50）高压液体制冷剂，流向节流装置。（3）节流过程：又称膨胀过程，冷凝器中流出来的制冷液体在高压下流向节流装置，进行节流减压。（4）蒸发过程：从节流装置流出来的低温低压（5、5.8MPa）制冷剂液体流向蒸发器，高于此压力下的蒸发温度而蒸发，吸收外界（空气或水）的热量而蒸发成为气体，从而使外界（空气或水）的温度降低，蒸发后的低温低压气体又被压缩机吸回，进行再压缩、冷凝、节流、蒸发，依次不断地循环和制冷。,高频开关电源系统的组成,分类：分立式，组合式(如-48V/300A、600A)。均由交流配电部分(交流配电屏或交流配电单元)、整流器、直流配电部分(直流配电屏或直流配电单元)和监控器（又称控制器或监控模块）组成。方框图：,高频开关整流器组成框图,开关电源系统配置,计算所需开关电源总输出电流IOUT方法一：IOUT=Ifz+0.2C10式中Ifz为所需最大负载电流（A）；C10为蓄电池额定容量（Ah）。方法二：IOUT=（Ifz+0.1C10）/(0.70.8)式中0.70.8是考虑系统安全运行的裕量系数。,开关电源系统配置,选择整流器规格，计算所需整流模块数量NNIOUT/IZ式中IZ为整流模块的额定输出电流（A）；N取整数。按N+1原则配置整流模块数量当求得的N10时，配置整流模块数为N+1；当求得的N10时，每10个模块加配1个。,蓄电池组,蓄电池在直流供电系统中，蓄电池与整流器并联，组成浮充供电系统：整流器正常输出时，蓄电池荷电待用，并起平滑滤波作用，降低整流器输出杂音，提高供电质量；当整流器故障停机或交流电源中断时，蓄电池对负载供电，确保供电不中断。,蓄电池的化学原理,铅酸蓄电池的化学反应方程式,放电,充电,二氧化铅硫酸海绵状铅硫酸铅水硫酸铅,PbO2+2H2SO4+Pb,PbSO4+2H2O+PbSO4,蓄电池的工作方式,浮充工作方式：（交流电正常时）整流器的输出电压值为浮充电压。此时整流器供给全部负载电流，并对蓄电池组进行补充充电，使蓄电池组保持电量充足。浮充电压：浮充电压是指为补充自放电，使蓄电池保持完全充电状态的连续小电流充电的电压。浮充供电的整流器，应在自动稳压状态工作，现在高频开关整流器的稳压精度均应达到0.6%。均充工作方式：蓄电池放电后，应及时充电。交换局现在采用的充电方法是恒压限流充电整流器以稳压限流方式运行，蓄电池组不脱离负载，进行在线充电（蓄电池组脱离负载进行充电叫离线充电），其“恒压”值一般为均充电压。,蓄电池浮充和均充电压的注意事项,1、浮充电压值的选取直接影响阀控式密封铅酸蓄电池的使用寿命、供电性能和运行的经济性。浮充电压偏低，则补充充电电流太小，不够补充蓄电池的自放电，将使蓄电池长期处于充电不足的状态。浮充电压偏高，则补充充电电流偏大，将加剧正极板的腐蚀，并可能使蓄电池排气频繁、失水、温度高，甚至造成蓄电池热失控。因此，阀控式密封铅酸蓄电池必须严格按照蓄电池厂家的规定来确定浮充电压值。2、如果充电电流过大，将加剧正极板的腐蚀，并可能使蓄电池排气频繁、失水、温度高，甚至产生热失控而损坏。为了避免蓄电池遭受损害，阀控式密封铅酸蓄电池的充电电流必须限制在不超过0.25C10（A），通常限制在0.2C10（A）以下（C10为蓄电池的额定容量）。蓄电池放电失去的电量应及时得到补充，因此充电电流也不能太小。充电限流值一般取0.1C10（A）为宜。,环境温度对蓄电池寿命的影响,电池温度与浮充寿命关系图,蓄电池放电电压图,蓄电池放电曲线,蓄电池充电电压图,蓄电池充电电流图,防雷和接地,防雷和接地的概念,防雷的概念及保护方式：通过接地体泄放到大地；分流：利用避雷针通过铜芯线引入到大地；屏蔽：通信大楼接地，机房接地；限幅：用避雷器对雷电电压进行限制；均压：平衡各处电位，提高抗雷能力。接地的概念：（1）接地电阻电气设备的某一部分与土壤之间作良好的电气连接，称为接地。接地电阻的阻值要求愈小愈好，不能超过规定值。对于移动交换局来说接地电阻应小于1。基站接地电阻应小于5。（2）联合接地所谓联合接地就是设备的工作地、保护地、防雷地均接在一起。原理：当强大的雷电电流流入大地时，大地的电位随即升高，因所有地线都连接在一起，设备的地电位跟随大地一起升高，地与地之间不存在电位差，不会因雷击反击而损坏设备。,铁塔建在机房旁的一般地网示意图,铁塔建在机房上的地网示意图,铁塔四角包含机房的地网示意图,低压供电系统的雷电防护,移动通信基站低压供电系统的第一级防雷为B级防雷，其SPD设置在机房三相交流电源输入端（设在总配电屏或总配电箱处），用以泄放雷电的绝大部分能量；第二级防雷为C级防雷，其SPD设置在开关电源系统交流配电部分的输入端，用以泄放雷电的剩余能量；第三级防雷为D级防雷，其SPD设置在开关整流器以及UPS的输入端，用以泄放雷电剩余的微小能量；第四级防雷为E级防雷，用以吸收能量很小的浪涌，通常为直流保护，其SPD设置在开关电源系统直流配电部分的输出侧或通信设备的直流电源输入端。,总配电箱与B级防雷箱（右）举例,动力环境监控系统,集中监控是以遥测、遥信、遥控（或遥调）的方式，监视和控制现场电源、空调等设备的使用、环境的状况。遥测：远距离数据测量（如显示电压、电流等）。遥信：远距离信号显示（如设备的运行/停机等）。遥控：远距离控制设备（如控制设备的运行/停机、控制空调的开/关机等）。遥调：远距离调整设备参数（如调整或设置开关电源的参数）,环境监控的内容,安全用电知识,1、触电方式人体触及带电体的方式和电流流过人体的途径，触电可分为单相触电、两相触电和跨步电压触电。单相触电：是指人体直接碰触带电设备其中的一相时，电流通过人体流入大地的现象。对于高压带电体，人体虽未直接接触，但由于超过了安全距离，高电压对人体放电，导致单相接地引起的触电也属于单相触电。两相触电：是指人体同时接触带电设备或线路中的两相导体，或在高压系统中，人体同时接近不同相的两相带电导体产生电弧放电而形成闭合回路的触电现象。两相触电是最危险的一种触电方式。跨步电压触电：当电气设备发生接地故障，接地电流通过接地体向大地流散，在地面上形成电位分布时，若人在接地短路点周