《通信设备的供电与安全技术》课件-通信电源系统组成及供电要求（通信工程）

通信电源项目1通信电源系统组成及供电要求目录

前言1、什么是通信电源？

是指专为通信设备和主要配套、辅助设备提供的各种工作电源。大楼的一般照明和空调、生活区用电等不属于通信电源范畴。但有时通信电源也为它们提供输出分路。2、作用向通信设备提供直流电或交流电的电能源，它是任何通信系统赖以正常运行的重要组成部分。2、通信电源在通信机房中得地位通信电源是整个通信设备的重要组成部分，通常被称为通信设备的“心脏”

,在通信局（站）中，具有无可比拟的重要地位。随着通信网的快速发展，通信电源专业得到了长足的进步，也发生了革命性的跃变，这体现在标准的制（修）订、供电系统的可用性的提升、供电方式的完善、技术装备水平的提高、维护方式的变革、集中监控管理的实施等诸多方面。1.1通信电源得基本分类

1、基础电源（一次电源）

通信局（站）的基础电源分为交流基础电源和直流基础电源两大类。（1）交流基础电源①定义由市电或备用发电机组（含移动电站）提供的低压交流电源，称为通信局（站）的交流基础电源。②额定电压低压交流电的额定电压为220V/380V（三相五线制），即相电压220V，线电压380V；额定频率为50Hz。③来源:来自于电网或发电机组交流配电屏（2）直流基础电源（一次电源）①定义向各种通信设备、通信逆变器和直流变换器提供直流电压的电源，称为直流基础电源。②标称值首选标称值-48V③来源由整流器输出或由蓄电池组提供。

2机架电源（二次电源）（1）机架电源是指通信设备内的插件电源。（2）换流设备整流器、逆变器和直流变换器，统称为换流设备。安装在通信设备机架上把—48V直流基础电源变为通信设备所需的3.3V、5V、或12V等电压的电源板、电源盘等称为机架电源（或称二次电源）。1.2通信电源系统的基本组成通信电源系统是对通信局（站）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。通信电源系统由交流供电系统、直流供电系统和相应的接地系统、监控系统组成。为了保证稳定、可靠、安全的供电，根据不同的应用要求，通信电源可以采用不同的供电体制。由市电电源和备用发电机组组成的交流供电系统一般采用集中供电系统，由整流器和蓄电池组成的直流供电系统、UPS供电系统可以采用集中供电或分散供电。通信局（站）应设事故照明。事故照明灯具可采用直流照明灯或交流应急灯。1基本概念2组成通信电源系统交流供电系统直流供电系统接地系统监控系统通信电源的交流供电系统由交流电源（市电）、变配电系统（高压配电所、降压变压器）、油机发电机、UPS和低压配电屏组成。交流供电系统可以有三种交流电源：变电站供给的市电、油机发电机供给的自备交流电、UPS供给的后备交流电。交流供电系统交流供电系统还应对通信局（站）提供一般用和保证用的建筑负荷用电。保证负荷是指通信用空调、保证照明、消防电梯、消防水泵等；一般负荷是指一般空调、一般照明及其他负荷，备用发电机组不保证向一般负荷提供电源。直流供电系统直流系统组成整流器蓄电池组直流配电屏相关的馈电线路各种通信设备提供不间断直流电源整流器，经过几年的发展，变成了开关电源设备。（1）整流器①作用：它将低压交流电变成所需直流电。②类型及特点晶闸管整流器（相控整流器）：体积大、重量重、效率和功率因数较低、噪音大、智能化程度低。高频开关整流器：具有小型、轻量、高效率、高功率因数、高可靠性、无可闻噪音以及智能化程度高、可以远程监控、无人值守或少人值守等优点。（3）、直流配电屏①作用：它把整流器的输出、蓄电池组和负载连接起来，构成全浮充工作方式的直流不间断电源供电系统，并对直流供电进行分配、通断控制、监测、告警和保护。②直流配电屏类型（按照配电方式不同分类）：低阻配电和高阻配电低阻配电：馈电线截面积应足够大，线路电阻小，线路压降小，损耗小，但负载短路电流大，易引起直流电压跌落等。高阻配电：馈电线截面积小，线路电阻大（一般取45mΩ），线路压降大，损耗大，但负载短路电流小，直流电压跌落小等。

为了提高通信质量、确保通信设备与人身的安全，通信固定台站的交流和直流供电系统都必须有良好的接地装置。接地系统（1）接地的必要性为了保证通信质量、系统正常运行并确保设备与人身安全。（2）接地分类按照功能分：工作接地、交流工作接地）、保护接地和防雷接地。监控是提高通信台站电源系统稳定、可靠、安全供电和集中管理不可缺少的一个环节。监控的目标是对分布的各个独立的电源系统和系统内的各设备进行遥测、遥信和遥控，实时监控系统和设备运行状态，记录和处理相关数据，及时发现故障及对电源设备进行必要的控制，从而实现少人或无人值守。监控内容可分为电压、电流、电度、频率、设备运行状态、温湿度等。监控系统通信供电系统的三种形式：集中供电、分散供电、混合供电供电方式集中供电系统图分散供电系统图2、分散供电方式电源系统的组成采用分散供电方式时，交流供电系统仍采用集中供电方式。直流供电系统按各通信系统分散设置。56局电力室（市话局）51局电力室（市话局）四层电力室（长途局）高压配电电力变压低压配电油机发电油机配电

安庆电信人民路局分散供电方式典型案例分散供电方式和集中供电方式比较

集中供电方式：设备集中，便于维护；但直流馈线线路长，压降大，线路损耗大；且易出现全局通信中断，可靠性差。分散供电方式：直流供电系统分散，交流供电系统集中；；直流馈线线路短，压降小，线路损耗小；不易出现全局通信中断，可靠性高；但设备分散，不便于维护。混合供电系统图光缆无人值守中继站和微波无人值守中继站，通常采用交流市电与太阳能电源（或风力发电机）组成的混合供电方式（安徽省内应用少见，混合供电方式常用于西部、边远地区、太阳能和风力丰富地区）。一体化供电方式，即通信设备和电源设备组合在同一个机架内，由交流电源供电。电源设备包括：整流模块、交直流配电装置、蓄电池组和监控单元。蓄电池组蓄电池组直流电源直流电源内置传输内置传输ONU单元ONU单元ONU单元ONU单元交流配电交流配电

交流输入

每一个机架常配一块整流模块和一组蓄电池组（200AH及以下容量），两个机架电源并联工作，互为备份。

移动基站供电系统图4、

基础电源

1)

交流基础电源

经由市电或备用发电机组（含移动电站）提供的低压交流电为通信局（站）用的交流基础电源低压交流电的标称电压：~380/220V，三相五线，三相四线+保护地；额定频率：50Hz频率允许变动范围：50Hz±2Hz

通信设备交流电压允许变动范围：额定电压值的+5%—-10%；通信电源设备交流电压允许变动范围：额定电压值的+10%—-15%；

2)

直流基础电源

向各通信设备和二次变换电源设备或装置提供直流电压的电源为直流基础电源

直流基础电源的额定电压：-48V（或-24V）直流电压允许变动范围：-40~-57V（或-21.6~26.4V）新建局（站）应采用-48V直流基础电源，原有局（站）通信设备使用的-24V、-60V直流基础电源仍可继续使用，不再扩容，直到这些通信设备停用为止。

5、通信电源系统组成主要的电源设备及设施：交流市电引入线路高低压局内变电站设备自备油机发电机组整流设备蓄电池组交直流配电设备UPS(不间断电源）通信电源／空调集中监控系统等设备和设施板上电源（Poweronboard），即DC／DC变换、DC／AC逆变6、通信电源的分级将交流市电和油机发电机组称为第一级电源，这一级是保证提供能源，但可能中断；交流不间断电源和直流不间断电源称为第二级电源，主要保证电源供电的不间断；通信设备内部的DC/DC变换器、DC/AC逆变器及AC/DC整流器则划为第三级电源。6、通信电源的分级三级电源的划分1.3通信电源供电要求

1总体要求：通信电源系统必须保证稳定、可靠和安全地向通信设备供电，供电不中断，供电质量达到规定指标的要求，电磁兼容性符合相关标准的规定。通信电源设备还应效率高、节约能源、体积小、重量轻、便于安装维护和扩容，并应智能化程度高，可以进行集中监控、实现少人或无人值守。对通信电源供电的具体要求，主要有以下几方面。通信设备对通信电源的基本要求：供电可靠性、供电质量、安全供电、电磁兼容性。1.供电可靠性用“不可用度”指标来衡量。电源系统的不可用度是指电源系统故障时间同故障时间和正常供电时间之和的比，即：2．供电质量交流：额定电压值的+5%～-10%，频率为额定值的±4％，电压波形正弦畸变率应≤5％。当市电供电电压不能满足要求上述规定时，应采用调压或稳压设备来满足电源允许变动范围的要求。直流：-48V电压允许变动范围为-40V～-57V，电话衡重杂音电压：≤2mv。3．供电安全通信局（站）电源系统应有完善的接地与防雷设施，具备可靠的过压和雷击防护功能，电源设备的金属壳体应可靠地保护接地；通信电源设备及电源线应具有良好的电气绝缘，包括有足够大的绝缘电阻和绝缘强度；通信电源设备应具有保护与告警性能。4．电磁兼容性电磁兼容性（ElectromagneticCompatibility缩写EMC）的定义是：设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。它有两方面的含义，一方面任何设备不应骚扰别的设备正常工作，另一方面对外来的骚扰有抵御能力。即电磁兼容性包含电磁骚扰和对电磁骚扰的抗扰度两个方面。1.4低压交流配电系统的类型1、IEC364-3标准中，按照载流导体的配置和接地的方法，交流配电系统划分成TN、TT和IT三种方式。2、第一个字母T或I表示电源对地的关系，第二个字母N或T表示装置的外露导电部分对地关系，横线后字母S、C或C-S表示保护线与中性线的组合情况。TN配电系统中，电源有一点（通常是中性点）直接接地，设备端的外露导电部分通保护线（即PE线包括PEN线）与该接地点连接的系统。按照中性线（N）与保护线的组合情况，TN系统又分为以下三种型式。1.4.1TN系统TN-S系统即三相五线制系统。整个系统中保护线PE与中性线N是分开的。1.TN-S系统L1、L2、L3，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（简称零线，接了地的中性线称为零线），另一根为保护零线即保护地线PE，它们都应当用绝缘导线布放。工作零线N流过三相不平衡电流。保护零线PE专门用于接零保护，它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。接法：TN-S系统因为有单独的保护接地线，因此，对设备而言是最可靠的。但是由于增加了一根单独的PE线，而使供电系统的造价提高。该用电设备金属外壳接到PE线上，PE线正常工作时不呈现电流，因此外壳不呈现对地电压。出现事故时易切断电源，比较安全。通常该系统主要应用在用电量大的楼宇中，也适用于环境条件较差的场所。特点：为了人身和设备的安全，严禁在保护地线和共用零线中加装开关或熔断器。三相五线制系统是工作零线N与保护零线PE完全分开的系统。应用中必须注意：严禁采用零线地线；零线N不得重复接地；设备中的零线铜排必须与设备的金属外壳绝缘；保护地线PE应与联合接地系统中的接地总汇集线（或总汇流排）连通。注意事项2.TN-C系统TN-C系统TN-C系统即三相四线制系统，是工作零线N与保护零线PE合一的系统。这时电气设备的金属外壳必须接到PEN线上，进行接零保护。在三相四线制供电系统中，为了防止因保护线断线而造成危害，在距离接地点超过50m时，PEN线可以重复接地。接法：1、TN-C系统有一根由中性线和PE线功能合并的PEN线，相对TN-S系统少了一根线，因此使供电系统成本减少。但如果出现三相负荷不平衡时（在我国的电网中常有这种情形发生），在PEN线上就会有较大的电流。为解决这类问题，通常要求从电源端到设备端电每隔50m，将PEN线接地一次。TN-C系统是目前应用最为广泛的一种保护接地方式，又称为保护接零方式。特点：2、为保证在故障时保护中性线的电位尽可能保持接近大地电位，保护中性线应均匀分配的重复接地，如果条件许可，宜在每一接户线、引接线处接地。同时供电网内的受电设备宜装设漏电末级保护，配电变压器低压侧及各出线回路，需装设过流保护。TN-C-S系统中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。3.TN-C-S系统综合TN-C和TN-S系统的某些优点，TN-C-S系统，主要应用在用电量较小的建筑物或线路末端环境较差的场合。特点：1.4.2TT系统TT系统是交流配电系统中电源的中性点直接接地，电气设备的金属外壳就近保护接地，两个接地装置无直接关联的系统。TT系统的保护性能不如TN系统。假如电气设备中某一相线碰到了设备的金属外壳，如图所示，这时设备金属外壳的对地电压为式中，RA为保护接地装置的接地电阻，RN为电力变压器中性点的接地电阻，U为相电压。虽然UE<U，但由于RA和RN在同一个数量级，因此机壳对地电压UE几乎不可能限制在安全范围内。所以，一般情况下不宜采用TT系统。若确有困难，不得不采用TT系统，则必须装设剩余电流保护器或其他装置，将故障持续时间限制在允许范围之内。TT系统每一设备金属外壳或外露可导电部分采用各自的PE接地线单独接地，故障时电流较小，往往不足以使保护装置动作，安全性较差。只适合于功率不大的设备，或作为精密电子设备的屏蔽接地，主要应用在农村低压电力网。这种系统的缺点在于，因为雷击或相线对地意