提高通信电源系统可靠性的论证

1 四川邮电职业技术学院 毕毕 业业 设设 计计 论文（设计）题目论文（设计）题目：提高通信电源系统可靠性的论证 班班 级级： 308 移动通信技术一班 姓姓 名名： 马龙飞 学学 号号： 指导教师指导教师： 罗晓蓉 2 四川邮电职业技术学院四川邮电职业技术学院 毕毕 业业 设设 计（论文）任计（论文）任 务务 书书 班 级 2008 级移动通 信技术一班 姓名马龙飞学号 设计（或论文） 题 目 提高通信电源系统可靠性方案探讨 指导教师姓名罗晓蓉 指导教师 专业技术职称 讲师 设计根据、内容、技术要求，主要设计方法（或步骤）： 1 通信电源系统作用、组成、分类等. 2 通信电源供电要求、可靠性要求、可靠性对通信业务的影响等 3 提高通信电源系统可靠性的方案. 主要参考文献、资料： 通信局（站）电源系统总技术要求、 通信电源 要求完成时间5 月 30 日 3 提高通信电源系统可靠性的论证 马龙飞 内容摘要： 本论文主要介绍了通信电源系统的组成，通信电源系统的要求和特点，影响通信电源系统可 靠性的主要因素以及提高通信电源系统可靠性的意义和实际方法。最后从各方面论述提高通信电源 系统可靠性的方案。首先是市电的选择，其次通信电源设备的选用维护（ups 油机 蓄电池的选 用与维护） ，保护电路方案，并联冗余系统备用方式 ，备用系统的切换方式，雷电的影响及通信电 源系统防雷接地的要求。 关键词： 市电 可靠性 蓄电池 备用 开关电源 防雷 监控 4 目录目录 第一章第一章. .通信电源系统的组成和要求通信电源系统的组成和要求.5 第一节.通信电源系统组成.5 第二节.通信电源系统的基本要求.6 2.1 通信设备对交流电源的要求 .6 2.2 通信设备对直流电源的要求: .7 2.3 通信设备对环境的要求 .8 第二章通信电源系统可靠性的影响因素及系统可靠性的意义第二章通信电源系统可靠性的影响因素及系统可靠性的意义.9 第一节.通信电源系统可靠性的影响因素.9 第二节.提高通信电源系统可靠性的意义.9 第三章提高通信电源系统可靠性的具体方案第三章提高通信电源系统可靠性的具体方案.11 第一节.提高通信电源系统设备的可靠性.11 1.1 高低压系统 .11 1.2 开关电源保护电路 .11 1.3 整流设备 .14 1.4 蓄电池.15 1.5 UPS 设备 .16 1.6 油机发电机.16 第二节.通过改变备用方式提高通信电源系统可靠性.17 2.1 串联系统的可靠性小于任一组件的可靠性 .17 2.2 并联冗余系统的可靠性大于任一组件的可靠性 .18 2.3 备用系统关键在于可靠切换 .19 第三节.提高通信电源设备的使用和环境可靠性.19 3.1 提高使用可靠性 .19 3.2 提高环境可靠性 .20 第四节.通信电源系统防雷接地措施.20 4.1 接地系统的组成 .20 4.2、影响接地电阻的因素.21 4.3 接地的分类和作用 .21 4.4、联合接地系统.22 4.5、通信电源系统的防雷保护.22 4.6 防雷保护的手段： .22 4.7 通信电源系统防雷保护措施 .23 4.8 接地电阻的测试规范： .23 第五节.加强通信电源与环境集中监控.24 5.1 集中监控实施的背景及意义 .24 5.2 集中监控具有的功能 .25 5.3 监控系统的监控内容： .25 5 第一章第一章. .通信电源系统的组成和要求通信电源系统的组成和要求 第一节第一节. .通信电源通信电源系统组成系统组成 通信电源系统一般包括双回路 10 kV 高压系统、 10 kV/380 V 的低压变配电 系统、油机供电系统、高频开关电源系统（直流整流及配电系统） 、UPS 系统、防 雷接地系统、集中监控系统等。而在基站供电系统中，一般不包括10 kV 高压系 统，通常直接引入当地的 220/380 V 电源，其他的基本相同。通信电源系统在整个 通信行业中虽然占的比例比较小，但它是整个通信网络的关键基础设施，是通信网 络上一个完整而又不可替代的独立专业。对于电源产品来说也是最基础的，产品技 术的发展和变化速度也不同于其他通信产品，通信电源产品的种类繁多，包括高频 开关电源设备、半导体整流设备、直流 -直流模块电源、直流 -直流变换设备、逆 变电源设备、交、直流 配电设备、交流稳压器、交流不间断电源（ UPS） 、铅酸蓄 电池、移动通信手持机电池、发电机组、集中监控系统等 图 通信电源系统的组成 6 第二节第二节. .通信电源系统的基本要求通信电源系统的基本要求 对通信电源系统的基本要求是可靠性和稳定性。一般通信设备发生故障的影响面 比较小，是局部性的，但如果通信电源系统一旦发生故障，通信系统将全部中断，所 以电源系统要应有备份设备，电源设备要有备品备件，市电要有双路或多路输入，交 流和直流互为备用。我国对通信电源的要求是：防雷措施要求完善，设备允许的交流 输入电压波动范围大，多重备用系统以防止电源系统发生电源完全中断故障。由于电 网分布和利用市电的条件存在千差万别，许多地方的市电电压波动范围很大。特别是 一些变电站、微波站、光通信站和模块站等，有时交流电电压波动范围达30%以上。 为提高市电的可用度，要求电源设备具有更宽的工作电压范围，否则就要增加稳压装 置。 2.12.1 通信设备对交流电源的要求通信设备对交流电源的要求 有相应的优良的备用设备，如自启动油机发电机组（甚至能自动切换市电、油机 电） ，对由交流供电的通信设备应采用交流不间断电源（UPS） ，电源中的脉动杂音要低 于允许值，不允许有电压瞬变，经常检修分析，做到防患于未然，确保可靠供电。 小型通信局（站）交流电源基本采用单向或三相交流电源，单向为 220 伏，是指 相线与零线之间的电压有效值，受电端子上电压变动范围为 187-242 伏，即 15%- +10%。三项线电压为 380 伏，是指相线与相线之间的电压有效值，受电端子上电压变 动范围为 323418 伏，即 15%-+10%,三相供电电压不平衡度不大于 4%。电压波形正 弦畸变率不大于 5%。 采用三相五线制交流电源时要注意最大值频率相序三要素，三相正相序排列时为 A、B、C，对应色标黄、绿、红；零线为 N, 对应色标为蓝；保护地线为 PE,颜色是黄 7 绿色。图 三相五线制 三相交流电源线连接方式的基本原则： 1、交流供电应采用三相五线制 2、零线禁止安装开关或熔断器 3、在零线上除电力变压器近端接地外，用电设备和机房近端不许接地。 4、交流用电设备采用三相四线制引入时，零线不准安装熔断器，在零线上除电力变压 器近端接地外，用电设备和机房近端应重复接地 。 2.22.2 通信设备对直流电源的要求通信设备对直流电源的要求: : 直流供电有相应的优良的备用设备，如蓄电池组等，电源中的脉动杂单要低于允 许值，也不允许有电压瞬变，经常检修分析，做到防患于未然，确保可靠供电。 目前交换局常见设备直流供电电压为48V 和+24V, 现代通信设备所用电源大多采 用直流48V,-48 和+24 的概念来源于相对点位参考点为大地，-48 伏开关电源，工作 地是正极接地；+24 伏开关电源，工作地是负极接地。下图为-48V 或 -24V 伏系统浮 充供电原理 8 图浮充供电原理 原理原理：交流电正常时，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，此时蓄电池组仅起平滑滤波作用；当交流电源中断、整 流器停止工作时，蓄电池组放电供给负载电流，使直流电源不中断；当交流供电恢 复、整流器投入工作时，又由整流器供给全部负载电流，同时它以稳压限流的工作 方式对蓄电池组进行恒压限流充电。 2.32.3 通信设备对环境的要求通信设备对环境的要求 传输机房、骨干网 SDH、DACS 设备对机房环境要求，室内温度：20-22C；室内 相对湿度：40%-55% 交直流设备的环境温度的维护测量，使用红外测温仪测量，其读数以不超过 28 摄 氏度为正常。直流设备电池柜温度使用红外测温仪测量，其读数以不超过 35 摄氏度为 正常。 通信机房：15-20 摄氏度，相对湿度 30%-70%； 9 第二章通信电源系统可靠性的影响因素及系统可靠性的意义第二章通信电源系统可靠性的影响因素及系统可靠性的意义 第一节第一节. .通信电源系统可靠性的影响因素通信电源系统可靠性的影响因素 1.在通信系统的运行维护中，我们经常会涉及到系统的可靠性问题，其主要影 响是电源设备的可靠性问题比较突出。 例如 a 高低压系统（市电、关键设备）、 b 整流设备 c 蓄电池 D ups E 油机发电机 2.高低压系统的布线方式 3.电源系统的防雷接地措施 10 4. 集中监控措施也是影响通信电源系统可靠性的重要因素 第二节第二节. .提高通信电源系统可靠性的意义提高通信电源系统可靠性的意义 可靠性是通信电源系统的最基本的要求，如果基站电源设备的故障率高,就不可避 免地出现无法及时处理现象，移动网络的信誉和经济效益势必受到严重影响。交换局 电源设备对通信网络的影响更是一刻千金。要保证全网通信的可靠性就必须在电源设 备的设计、选购、验收、维护中要紧紧围绕可靠性这一关键课题，树立可靠性是通信 网络生命线的思想，时刻牢记可靠性是质量的更高要求和综合体现，为提高系统可靠 性而做好各项专业工作。通信电源专业分管设备众多，责任重大，越来越受到业界的 重视。因此，进一步提高通信电源的安全可靠性，提高预警、预检、预修的能力，降 低故障率，是今后通信电源研究的重点方向。我国在通信事业飞速发展的同时，通信 电源技术得到了快速的发展，通信直流电源系统是通信电源系统重要的组成部分，也 是通信设备程控交换设备的主要供电方式，随着通信网络规模的不断扩大，通信电源 设备的稳定性和安全性变得越来越重要。如果电源系统发生直流故障，常常会造成整 个通信的全部中断，所以保证直流电源系统的稳定是确保通信畅通的必要条件。只有 从主观上足够重视，并创造良好的客观运行环境，做到管理专业化、制度化，设备、 技术先进化，操作、维护现代化，才能保证通信电源系统和通信管理系统的安全运行， 确保通信的可靠畅通。 11 第三章提高通信电源系统可靠性的具体方案第三章提高通信电源系统可靠性的具体方案 第一节第一节. .提高通信电源系统设备的可靠性提高通信电源系统设备的可靠性 1.11.1 高低压系统高低压系统 （1）建立真正意义的 10kV 双回路供电系统。要建立真正意义的双回路供电系统， 不能从同一个变压器上引入双回路 10kV 供电，而应分别从不同的变电所引入 10kV 高 压供电，这样才能提供更可靠的电源。当其中一条 10 kV 线路停止工作时，另一条 10 kV 线路仍能及时供电。 （2）在关键设备的供电瓶颈采取备份的措施。变压器、供电开关、熔丝、电缆实 现互为备用。例如，给整流器、UPS 供电的断路器应有两个，能够独立供电，当主供开 关损坏时，能够很快利用备用开关供电。 实现三线分离，下走线改为上走线。在布 放电缆时，应实现交流电源线、直流电源线、信号数据线三线分离，不得交叉。因为 不同的电缆对耐压等级不同，绝缘和屏蔽程度也不同，实现分离后可有效地防止火灾 的发生和防止电磁干扰。根据以往经验，发现下走线的电缆布放方式存在很多安全隐 患，应尽量改为上走线。 1.21.2 开关电源保护电路开关电源保护电路 在电气技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源系统在恶劣环境及突发故 障情况下安全可靠地工作，必须设计多种保护电路，比如防浪涌的软启动，防过压、 欠压、过热、过流、短路、缺相等保护电路。同时，在同一开关电源电路中，设计多 12 种保护电路的相互关联和应注意的问题也要引起足够的重视。开关电源保护功能虽属 电源装置电气性能要求的附加功能，但在恶劣环境及意外事故条件下，保护电路是否 完善并按预定设置工作，对电源装置的安全性和可靠性至关重要。 防浪涌软启动电路防浪涌软启动电路 图 开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路，在进线电源合闸瞬间，由于 电容器上的初始电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流，特别是大功率开 关电源，采用容量较大的滤波电容器，使浪涌电流达 100A 以上。在电源接通瞬间如此 大的浪涌电流，重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏，整流桥过流 损坏；轻者也会使空气开关合不上闸。上述现象均会造成开关电源无法正常工作，为 此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路，以保证电源正常而可靠 运行。防浪涌软启动电路通常有晶闸管保护法和继电器保护法两大类。 14 过压、欠压及过热保护电路过压、欠压及过热保护电路 进线电源过压及欠压对开关电源造成的危害，主要表现在器件因承受的电压及电流能 力超出正常使用的范围而损坏，同时因电气性能指标被破坏而不能满足要求。因此对 输入电源的上限和下限要有所限制，为此采用过压、欠压保护以提高电源的可靠性和 安 温度是影响电源设备可靠性的最重要因素。根据有关资料分析表明，电子元器件温度 每升高 2，可靠性下降 10%，温升 50时的工作寿命只有温升 25时的 1/6，为了避 免功率器件过热造成损坏，在开关电源中亦需要设置过热保护电路。 缺相保护电路缺相保护电路 由于电网自身原因或电源输入接线不可靠，开关电源有时会出现缺相运行的情况， 且掉相运行不易被及时发现。当电源处于缺相运行时，整流桥某一臂无电流，而其它 臂会严重过流造成损坏，同时使逆变器工作出现异常，因此，必须对缺相进行保护。 检测电网缺相通常采用电流互感器或电子缺相检测电路。由于电流互感器检测成本高、 体积大，故开关电源中一般采用电子缺相保护电路 短路保护短路保护 开关电源同其它电子装置一样，短路是最严重的故障，短路保护是否可靠，是影响 开关电源可靠性的重要因素。 (1)利用 IGBT 的 Vce 设计过流保护电路 图 15 (2) 利用电流传感器设计过流保护电路 (a) 利用电流传感器进行过流保护电路 (b) PWM 控制电路的输出驱动波形 图 1.31.3 整流设备整流设备 在通信电源领域，高频开关电源逐步代替了线性整流和相控整流设备。高频开关整流 器与相控整流器相比，具有体积小、噪声低、效率高、功率因数高、动态性能好、可 靠性高、对电网污染小等优点。通信直流电源一般采取正极接地的方式，电压通常为- 48V。 （1）整流器的正极要可靠地接地，而且直流接地点要与防雷接地网相距 5m 以上，避 免雷电的干扰。 （2）要防止整流器的监控单元控制整流模块退出服务的现象发生。如果发生整流器退 出服务的情况，则不能整流输出，只能靠蓄电池维持。一旦出现整流器退服现象，其 后果是蓄电池很快就会放空，造成通信网络瘫痪。其原因主要是控制单元出现了问题。 往往由于高压关机、雷电干扰、软件/硬件故障等原因引起控制单元保护性关闭整流器 输出，只能靠有限的蓄电池维持 0.52h，蓄电池电量放空后，如果整流器还不能正常 16 输出，通信网络一般就瘫痪了。应急措施是快速到达现场，切断控制单元的控制线或 电源线，重新逐个启动整流模块；然后快速抢修监控单元，以免整流模块输出不正常， 引起通信设备或蓄电池的毁坏。 （3）每一套高频开关电源系统都应配备一定数量的开关电源模块，防止高压或强电磁 侵入，烧毁在用的模块。 （4）直流电缆的颜色要统一。通常直流正极一般用红色的 RVVZ 型电缆，负极一般用 蓝色的 RVVZ 型电缆，保护地线用国际通用的黄绿双色电缆。这些看似简单的问题，有 的机房却不统一，这样在设备加电或下电时，容易造成较大的事故。 （5）能用直流供电的设备尽量不用交流供电。直流电源的安全可靠性比交流电源好得 多；另外，随着 3G 和 NGN 的发展，设备的精细化程度越来越高，对电磁干扰的要求也 越来越高。因此，在设备采购或设计时应尽量采用直流供电的设备。 （6）采用新的供电方式，变集中放置、集中供电为集中放置、分散供电，即将基础传 输、交换机、高层网或较为重要的网与一般业务网分开供电。分开后，供电系统相对 缩小，易于保证质量，提高安全可靠性，减少维护工作量，防止全局性瘫痪。 1.41.4 蓄电池蓄电池 （1）蓄电池宜以阀控式密封铅酸蓄电池为主。它的主要优点是：使用中几乎无酸 溢出，对环境和设备几乎无污染和腐蚀，可以不单设蓄电池室，维护工作量少，可 逐层放置，占地面积少。它的主要缺点是：电池电压均匀性、一致性较差；使用寿 命对环境温度、浮充电压有严格的要求；有些厂商的电池在技术上还不完善，存在 落后电池、渗漏液、极板快速腐蚀、鼓肚等问题；大容量、长寿命使用还需实践证 明。 （2）蓄电池是应急通信电源的生命线，也是导致系统瘫痪的重要因素，应当引起 特别重视。 （3）要及时发现落后电池,往往因为一两只单体电池的电压下降而引起整个系统电 压迅速下降,从而导致通信中断。 17 （4）注意浮动充电参数：一般电池的充电电压为 2.23V/单格（25） （53.52V/24PCS）；最大充电电流0.25C10；温度补偿系数为4 mV/单格 （以 25为基点）。 （5）注意均衡充电参数：充电电压为 2.35V/单格（25）（56.4V/24PCS）；最 大充电电流0.25C10；温度补偿系数为4mV/单格（以 25为基点）。 （6）遇到下列情况之一可考虑采用均衡充电：放电容量超过额定容量的 20%以上； 搁置不用时间超过 3 个月；连续浮充 36 个月或电池组内出现电压落后的电池。 （7）影响蓄电池使用寿命的主要因素有：环境温度、放电次数（频度）、放电深 度和充电电压（浮充电流）等。必须注意克服这些因素的影响，才能有效延长蓄电 池的使用寿命。 （8）必须按规范要求及时更换蓄电池。蓄电池的更换判据：如果蓄电池电压在 放出其额定容量 80（对照相应放电率的容量如 C10 等参数）之前已低于 1.8V/单 格，则应考虑加以更换。 （9）为防止洪涝灾害，有些地区的电源室不宜放在一层或地下室。这就要求阀 控式密封铅酸蓄电池安装时必须考虑楼板的承重，进行承重处理。 1.51.5 UPSUPS 设备设备 （1）对采用 UPS 供电的负荷要定期分析，凡是可以选用直流供电的设备，建议不 宜采用交流供电的设备。 （2）UPS 系统故障多发生在倒换瞬间，主要是由于存在感应电动势，所以要切实 保障倒换的可靠性，必要时应有应急措施。 （3）要警惕 UPS 的蓄电池组高压危险，电压会高达 400V 以上。 (4) 选择对外界因素的抵御能力较强的产品 如：市电电压瞬高、瞬低、瞬断，网侧长时过电压，网侧浪涌过电压，电网 波形畸变率，电网频率漂移，负载波峰因数、负载突变，负载短路，负载三相 18 不平衡等，零线共模 干扰，零线电位漂移，零线中断等，海拔超高、超温、超 湿、粉尘、盐雾、震动等 （5）要及时发现落后的单体电池。 1.61.6 油机发电机油机发电机 （1）要防止启动电瓶失效。平时应定期检查维护启动电瓶,必要时备用应急启动电池 和充电器。 （2）要备用应急柴油，以防止油荒和意外灾害。 （3）要备用应急活动油机接口，避免发电机发电失败或切换失败。 （4）油机室内应光线充足、空气流通，注意清洁、不存放杂物。根据环保要求，还应 采取必要的降低噪音的措施。 （5）油机室内温度应不低于 5。若冬季室温过低（0以下），油机的水箱内应添加 防冻剂，如未加防冻剂，在油机停用时，应放出冷却水；同时，更换成-10 号柴油。 （6）机组及其附近放置的工具、零件及其他物品，开机前应进行清理，以免机组运转 时发生意外危险。 （7）环境温度低于 5时应给机组加热。 （8）电压、频率（转速）达到规定要求并稳定运行后方可供电。 （9）当机组出现油压低、水温高、转速高、电压异常等故障时，应能自动或手动停机。 （10）当出现转速过高（飞车）或其他有可能发生人身事故或设备危险情况时， 应立即切断油路和进气路，紧急停机。 19 第二节第二节. .通过改变备用方式提高通信电源系统可靠性通过改变备用方式提高通信电源系统可靠性 组成设备的各单元的可靠性从功能上可以分为串联系统、并联系统、备用冗余 系统和串并联系统。 2.12.1 串联系统的可靠性小于任一组件的可靠性串联系统的可靠性小于任一组件的可靠性 串联系统比较常见，如开关电源的交流单元、整流模块、直流单元就组成了串联可 靠性系统，如图 2 所示。 图 系统总的可靠度为： =R1(t)R2(t)Rn-1(t)Rn(t) 由于串联系统的任何一个部分的可靠度 R(t)都小于 100%，即小于 1，所以串联的 部分越多，系统的总可靠度越小，所以减少系统串联成部分可以提高设备的可靠性， 即结构简化就是可靠。 20 图 2.22.2 并联冗余系统的可靠性大于任一组件的可靠性并联冗余系统的可靠性大于任一组件的可靠性 当一种设备的可靠性指标可能无法满足系统的要求时，我们可以采取并联系统、 备用冗余系统来增加系统的可靠性。 并联系统即设备并机热备份系统，其结构模型如图 3。 系统的总可靠度为： =1-(1-R2)(1-R2)(1-Rn-1)(1-Rn) 可见并联系统越多，系统的总可靠度越大，而且统的总可靠度大于任何一个分系统 的可靠度。 由于开关电源整流模块、UPS 的内部串联组分较多，而且包含功率元件，如果采取 单一工作方式，可靠性必然较低，我们采取 N+1 并联工作方式就很好地解决了这个 问题。开关电源整流模块 N+1 并联工作就是把以最佳工作电流并联运行的整流模块 数量再加上一个相同的冗余模块；UPS 的 N+1 并联工作一般是采取二台相同 UPS 并 联工作，平时每台 UPS 各负担 50%的负荷容量，总负荷容量一般小于一台 UPS 的最 大容量。 2.32.3 备用系统关键在于可靠切换备用系统关键在于可靠切换 备用系统如图 4，由完全独立的分系统并联组成，平时只有一个分系统工作， 其余不参加工作，处于备用状态，当一个分系统发生故障时，需要用切换开关转换 到其它分系统上去，保证系统正常输出。如交换局的交流保证供电系统由二路市电 和固定式柴油发电机组成，平时我们只使用其中一路市电，当在用市电发生故障时， 首先应切换到另一路市电，二路市电都发生故障时，则必须启动自备柴油发电机供 电。这种系统中的备用分系统的可靠性最高，但是由于转换开关与备用设备是串联 系统，所以转换开关直接影响系统的可靠性。如能解决故障检测和切投转换这个可 靠性瓶颈，那么备用冗余系统的总可靠性将比并联系统高很多。 转换开关有自动 和手动两种工作方式，受各种外界因素的影响，我们往往采用手动切投转换。因此 21 设立可靠的故障报警装置、实行先进运维管理方法对于提高系统的可靠性都是必不 可少的。 第三节第三节. .提高通信电源设备的使用和环境可靠性提高通信电源设备的使用和环境可靠性 由于经济和产品本身的原因，设备的可靠性无法满足要求时，我们可以选择并机 系统如：UPS、整流模块等；备用冗余系统的可靠性最高，但是必须保证可靠的切投转 换，除了上述的方法外，制定科学的运行维护规程、加强技术培训、提高使用的可靠 性；加强施工和配套设备管理，提高环境的可靠性都有助于提高设备的可靠性。 3.13.1 提高使用可靠性提高使用可靠性 能够保证设备使用寿命的合理的安装和操作维护方法，杜绝操作失误。例如基站 空调的安装方式和使用方法，基站空调的主要作用是夏季制冷，考虑冬季气温较低我 们东北地区一般选用热泵式空调，室外机如果安装在向阳的地方，那么夏季制冷时室 外机的散热效果就不如安装在北侧的室外机，造成冷凝器温度高，内压大，势必增加 压缩机的负荷，缩短空调的寿命。如果两台基站空调采取自动备份式工作，即：平时 一台空调工作，一台空调备用，当基站室温升高超过设定标准时，两台空调一起工作， 既能分担负荷，又能避免工作的空调发生故障时，造成基站室内温度骤升。及时检查 维护设备也非常重要，常规项目如：检查轴承、加润滑油、定期更换易损件和材料等。 3.23.2 提高环境可靠性提高环境可靠性 市电的变化范围超标或谐波超标时，必须配套交流净化稳压器。据有关资料显示： 当环境温度升高 10时，电子计算机的可靠性下降 25%，因此保证设备环境温度、湿 度、洁净度都在允许范围内，是保证设备可靠性和寿命的必要条件。 22 第四节第四节. .通信电源系统防雷接地措施通信电源系统防雷接地措施 在通信局站中，接地占有很重要的地位，它不仅关系到设备和维护人员的安全的 同时还直接影响着通信的质量。因此，掌握理解接地的基本知识，正确选择和维护接 地设备，具有很重要的意义。 4.14.1 接地系统的组成接地系统的组成 接地的概念：所谓“接地” ，就是为了工作或保护的目的，将电气设备或通信设备 中的接地端子，通过接地装置与大地作良好的电气连接,并将该部位的电荷注入大地， 达到降低危险电压和防止电磁干扰的目的。 接地系统： 所有接地体与接地引线组成 的装置，称为接地装置，把接地装置通过接地线与设备的接地端子连接起来就构成了 接地系统。 图 接地装置的接地电阻，一般是由接地引线电阻，接地体本身电阻，接地体与土壤的接 触电阻以及接地体周围呈现电流区域内的散流电阻四部分组成。 4.24.2、影响接地电阻的因素、影响接地电阻的因素 影响接地电阻的因素主要考虑影响接触电阻和散流电阻的因素 接触电阻指接地体与土壤接触时所呈现的电阻,接地体与土壤的接触电阻决定于土 壤的湿度、松紧程度及接触面积的大小，土壤的湿度越高、接触越紧、接触面积越大， 则接触电阻就小，反之，接触电阻就大。 散流电阻是电流由接地体向土壤四周扩散时，所遇到的阻力。它和两个因素有关： 一是接地体之间的疏密程度。二是和土壤本身的电阻有关。衡量土壤电阻大小的物理 水平接地 体 垂直接地 体 设备接 地线 接地引 线 接地线排 23 量是土壤电阻率。 4.34.3 接地的分类和作用接地的分类和作用 通信机房的接地系统，按带电性质分有交流接地系统和直流接地系统两大类，按通信机房的接地系统，按带电性质分有交流接地系统和直流接地系统两大类，按 照用途分为工作接地系统、保护接地系统和防雷接地系统照用途分为工作接地系统、保护接地系统和防雷接地系统 交流接地系统有工作接地和保护接地 1)所谓工作接地，在低压交流电网中就是将三相电源中的中性点直接接地。 2)所谓保护接地，就是将受电设备在正常情况下与带电部分绝缘的金属外壳部分与接 地装置作良好的电气连接。 直流接地系统接地系统也可分为工作接地和保护接地两 种 1)工作接地用于保护通信设备和直流通信电源设备的正常工作；直流工作接地的作用 首先是利用大地作良好的参考零电位，保证在各通信设备间甚至各局（站）间的参考 电位没有差异，从而保证通信设备的正常工作；其次是减少用户线路对地绝缘不良时 引起的通信回路间的串音。 2)保护接地则用于保护人身和设备的安全。直流保护接地的作用首先是防止直流设备 绝缘损坏时发生触电危险，保证维护人员的人身安全；其次是减小设备和线路中的电 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，以及防止静电的 发生。 在通信局（站）中，通常有两种防雷接地 1)为保护建筑物或天线不受雷击而专设的避雷针防雷接地装置，这是由建筑部门设计 安装的； 2)为了防止雷击过电压对通信设备或电源设备的破坏需安装避雷器而埋设的防雷接地 装置。如高压避雷器的下接线端汇接后接到接地装置。 4.44.4、联合接地系统、联合接地系统 组成：组成：联合接地示意图联合接地系统由接地体、接地引入、接地汇集线、接地线 所组成。通信电源的接地系统通常采用联合接地的接地方式。 24 图十 优点优点: : 地电位均衡，同层各地线系统电位大体相等，消除危及设备的电位差。 公共接地母线为全局建立了基准零电位点。当发生地电位上升时，各处的地电位一 齐上升，在任何时候，基本上不存在电位差。 消除了地线系统的干扰。通常依据各种不同电特性设计出多种地线系统。彼此间存 在相互影响，而今采用一个接地系统之后，使地线系统作到了无干扰。 电磁兼容性能变好。由于强、弱电，高频及低频电都等电位，又采用分屏蔽设备及 分枝地线等方法，所以提高了电磁兼容性能。 4.54.5、通信电源系统的防雷保护、通信电源系统的防雷保护 常见的防雷元器件有：接闪器、消雷器和避雷器三类。 1) 接闪器是专门用来接收直击雷的金属物体。 2) 消雷器是一种新型的主动抗雷设备。 3) 避雷器通常是指防护由于雷电过电压沿线路入侵损害被保护设备的防雷元件。 常见的避雷器有阀式避雷器、排气式避雷器和金属氧化物避雷器等。 4.64.6 防雷保护的手段防雷保护的手段：1 电力变压器的防雷保护电力变压器最低压侧都应装防雷器，而 在低压侧采用压敏电阻避雷器，两者均作 Y 形接续，它们的汇集点与变压器外壳接地 点一起组合，就近接地。 2 通信局（站）交流配电系统的防雷保护为了消除直接雷 浪涌电流与电网电压的人波动影响，依据负荷的性质采用分级衰减雷击残压或能量的 方法来抑制雷电的侵犯。 3 电力电缆防雷保护在电力电缆馈电至交流屏之前约 12m 处，设置避雷装置作为第一 级保护。这级防雷器应具备 80kA 每极通流量，以达到防直接雷击的电气要求。 4 交流屏内防雷由于在前面已设有一级防雷电路，故交流屏只承受感应雷击 15kA 以下 每极通流量，以及 1300V1500V 残压的浸入。这一级为第二级保护。 5 整流器防雷保护在整流器的输入电源设置的防雷器成为第三级防雷保护，防雷器装置 在交流输入断路器之前，每级通流量小于 5KA 相线间只须承受 500V600V 残压侵入。 25 4.74.7 通信电源系统防雷保护措施通信电源系统防雷保护措施 第一级防雷区第一级防雷区：指直击雷区，本区内各导电物体一旦遭到雷击，雷浪涌电流将经过此 物体流向大地，在环境中形成很强的电磁场。 第二级防雷区：第二级防雷区：指间接感应雷区，此区的物体可以能流经感应雷浪涌电流。这个电流 小于直击雷流涌电流，但在环境中仍然存在强电磁场。 第三级防雷区：第三级防雷区：本区导电物体可能流经的雷感应电流比第二级防雷区小，环境中磁场 已很弱。 第四级防雷区第四级防雷区: :当需进一步减小雷电流和电磁场时,应引入后续防雷区。 序号 接地电 阻值 （） 适用范围 11 综合楼、国际电信局、汇接局、万门以上程控交换局、2 000 路以上长话局 23 2 000 门以上 1 万门以下的程控交换局、2 000 路以下长话局 35 2 000 门以下程控交换局、光缆端站、载波增音站、地球站、 微波枢纽站、移动通信基站 4.84.8 接地电阻的测试规范接地电阻的测试规范： 每年测量一次接地电阻值，并记录。接地电阻应在干季测量，不可以在雨天或雨 后进行测试地阻，以免因湿度测量不准确，用地阻仪测量电极可用直线布极法、三角 形布极法、两侧布极法。接地电阻的定义是：工频电流从接地体向周围大地散时，土 壤呈现的电阻值称为接地电阻 R0.接地电阻的数值等于接地体的电位 U0通过接地体流 入大地中 电流 Id的比值。用公式表示为 R0=U0/Id 26 对接地体和接地线的要求：对接地体和接地线的要求： 接地体宜采用热镀锌钢材，接地体的埋深一般不应小于 0.7m，接电引入线的引入 点应与雷电引下线下地网的位置相距 5 米以上，移动通信基站的接地汇接集线宜采用 排状，铜排截面积不应小于 40mm4mm，通信电源设备保护接地的接地线，线芯截面积 宜10mm2，接地线不准使用裸导线布放，不得使用铝材，应采用多股铜芯绝缘线，通 信电源直流工作接地的接地线，应采用单点接地方式，就近从接地汇集线上引入。 移动通信基站的地网由机房地网、铁塔地网和变压器地网组成，其标准连接方式 如下图所示： 第五节第五节. .加强通信电源与环境集中监加强通信电源与环境集中监控控 5.15.1 集中监控实施的背景及意义集中监控实施的背景及意义 提高了电源维护管理水平，提高了电源设备运行的稳定性和可靠性。 提高了电源设备运行的经济性，降低了运行成本。 解放了劳动力，提高了电源维护工作的效率，降低了维护成本。 27 5.25.2 集中监控具有的功能集中监控具有的功能 实施通信电源集中监控的目的，就是要将电源维护人员从繁琐的维护工作中解放 出来，提高劳动生产率，降低设备运行和维护成本，提高设备运行的可靠性和经济性。 通信电源集中监控管理系统的功能可以分为监控功能、交互功能、管理功能、智能 分析功能以及辅助功能等五个方面 。 监控系统工作过程示意图监控系统工作过程示意图 由图所示，监控的工作过程是双向的，一方面，被监控的电 源设备和环境量需经过采集和转换成便于传输和计算机识别的数据形式，再经过网络 传输到远端的监控计算机进行处理和维护，最后可通过人机交互界面和维护人员交流； 另一方面，维护人员可通过交互界面发出控制命令，经过计算机处理后，传输至现场 经控制命令执行机构使电源设备以及环境完成相应动作。集中监控具有以下功能集中监控具有以下功能 实时监视功能实时监视功能：指实时监视动力设备和空调等设备的运行状态，并随时监视局房环境 等。 远程控制功能远程控制功能：指对被监控的设备（动力设备、空调等）进行远程手动或自动控制。 故障诊断和报警功能故障诊断和报警功能：监控系统能根据被监控设备的工作状态和参数变化趋势，及时、 准确地定位故障源，产生告警信息并能通过各种手段（如声、光、语音、自动寻呼等） 将故障诊断结果向维护人员报告，以便维护人员及时地采取措施。 数据查询和报表功能数据查询和报表功能：主要通过键盘和显示界面查询被监控对象的实时数据等，且能 自动生成相关报表，便于维护人员分析。施控制操作的能力。 5.35.3 监控系统的监控内容监控系统的监控内容： 监控内容是指对上述监控对象所设置的具体的采控信号量，这些监控项目分为遥测、 遥信、遥控以及遥调、遥像等几种类型。 遥测遥测的对象是模拟量，包括电压、电流、功率等各种电量和温度、压力、液位等各种 非电量； 遥信遥信的内容一般包括设备运行状态和状态告警信息两种； 28 遥控遥控量的值类型通常是开关量，用以表示“开” 、 “关”或“运行” 、 “停机”等信息； 遥调遥调是指监控系统远程改变设备运行参数的过程； 遥像遥像是指监控系统远程显示电源机房现场的实时图像信息的过程。 监控系统的注意原则：监控系统的注意原则：1）必须设置足够的遥测、遥信监控点。 2）监控项目力求精简。在选择项目时应坚持“可要可不要的监控项目坚决不要”的原 则。 3）不同监控对象的监控项目要有简有繁。 4）监控项目应以遥测、遥信为主，遥控、遥调以及遥像为辅。 29 结束语： 在通信电源系统中，70%以上的维护工作是因配电设备的异常和功能失效引起的，由于整流器 采用了并联冗余工作模式，而配电设备没有冗余措施，几乎 90%的通信电源供电中断直接或间接来 自于配电设备故障。从这个角度来看，配电设备的合理设计、正确选择、精心维护，对保证通信设 备供电的安全性有着十分重要的意义