优化供电系统提升供电安全教材课程

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1、中国联通2011通信电源培训,中国联通通信电源专业运维培训基地 中讯邮电咨询设计院有限公司/电源与节能中心,优化供电系统提升供电安全,1,主要内容,一、通信电源安全能效管理 二、通信供电系统的重要性 三、交流输入电源系统 四、与通信设备接口的电源系统 五、电信和数据中心供电系统现状 六、电信和数据中心供电系统的发展趋势 七、结束语,2,一、通信电源安全能效管理,通信电源安全能效管理 的概念 通信供电系统必须能稳定、可靠、安全、高效地供电，确保在任何情况下通信设备不断电。因此电源设备的维护必须及时、可靠，以保障通信系统的供电正常，同时达到通信电源系统的节能。也就是说要对通信电源进行安全能效管理。

2、 目前，实现通信电源安全能效管理的时尚而有力的方法是采用通信局（站）动力及环境集中监控管理系统（简称动力监控系统）。通过动力监控系统可以及时发现故障，提示维护人员采取必要的措施解决问题，提高了维护质量。动力监控系统已成为当今通信电源维护的一种必要而且有效的手段。,4,二、通信供电系统的重要性,1 组成 1）数据中心供电系统包括局站交流输入电源系统（高低压供电系统）和与通信设备接口的通信电源系统（ 380/220V AC UPS）。 2）电信中心供电系统包括局站交流输入电源系统（高低压供电系统）和与通信设备接口的通信电源系统（-48V DC 电源）。 3）电信和数据中心的交流输入电源必须由主用电

3、源和备用电源组成。主用电源一般是两路或一路市电电源，备用电源是自备柴油发电机组或燃气轮机发电机组。 4）电信和数据中心的交流输入电源由专用变电站（高压配电柜、变 压器、低压配电屏）、市电/发电机组转换屏、交流配电屏以及 备用发电机组组成,可以保证输入能源的不断；可以直接保证建 筑负荷供电。 但其电能质量尚不能满足电信和数据通信负荷的 要求，不能直接为电信和数据通信负荷供电，还需在交流输入电 源和通信设备之间配置 UPS 电源或高频开关电源。,5,二、通信供电系统的重要性,2 原理 1） 在正常情况下，UPS从交流输入电源系统取得电源，经过适当的变换和调节，为数据通信设备提供稳定可靠的电源；高频

4、开关电源将交流输入电源变换为-48V直流电源供给电信设备。 2) 交流输入电源故障时时， 48V直流电源系统的蓄电池直接为电信设备供电；数据设备由UPS 内部的短时间备用（蓄电池）供电。 3) 当市电长时间故障时，局站内的长时间备用电源（自备发电机组）启动供电。从而保证不间断地为数据通信设备供电。 图1 是数据中心典型的供电系统方框图。整个供电系统分为交流输入电源系统和UPS 供电系统两部分。,6,二、通信供电系统的重要性,图1 数据中心典型供电系统,7,二、通信供电系统的重要性,要求 电信和数据中心供电系统必须能稳定、可靠、安全地供电，确保在任 何情况下通信设备的不间断供电。 1） 电信和数

5、据中心对供电电源的要求主要有供电安全、供电的高可用性、 供电的高效率。 2） 为了达到这些要求，供电系统的设计是关键。整个供电系统的每个环节都不能忽略。从交流输入电源系统（市电的引入、变电配电、备用发电机组）到与通信设备接口的 UPS 和高频开关电源设备,都要精心设计。其中最重要的是要解决好与通信设备接口的 UPS 和高频开关电源系统的设计。但是，交流输入电源系统故障会引起大规模更严重的问题。不容忽视。 3） 现有的电信和数据中心的供电系统各个环节可能未达到最佳，或存在着各种问题，应根据设计规范的要求，及时进行优化改造。,8,8,二、通信供电系统的重要性,电源系统故障实例 交流输入电源系统中的

6、市电电源是局站的输入能源，发电机组是局站 的交流备用电源，这是保证通信设备正常供电的基础；与通信设备接口的 直流电源和UPS 电源是保证通信设备供电指标要求的，其中的蓄电池是短 时间备用电源，是保护通信设备正常供电的最后一道防线。 在实际运行中发生的严重故障，往往是先发生交流供电的故障，然后 由直流电源或UPS电源中的蓄电池，在蓄电池供电期间蓄电池又发生故障， 造成通信设备供电中断。 也有交流供电系统正常，直流电源系统或UPS系统故障的情况，导致 蓄电池放电，保护通信设备。在蓄电池供电期间蓄电池又发生故障，造成 通信设备供电中断。 下面介绍近期(2011年上半年)发生的电源系统故障。应该从这些

7、故障 案例中吸取教训。体会到通信电源安全能效管理的极端重要性。,9,9,9,二、通信供电系统的重要性,电源系统故障实例 下面介绍近期发生的电源系统故障。 故障实例1 2011年5月1日10时30分至11时09分、11时22分至11时26分，安徽省分公司合肥轻工商城长途机房开关电源出现高温停机保护，蓄电池放亏。造成三套长途波分设备掉电，固话省际长途来去话中断，省际省内互联网中继电路大面积中断，互联网质量劣化，影响部分省际省内集团客户电路。 此次故障的主要原因是动力维护人员和机房值班人员未能对多次发生的动力系统告警引起充分重视并及时处理，导致开关电源停机，蓄电池放亏后负载设备掉电 。 环境温度升高

8、的原因： 2001年投入使用（大金、5P） 2011年3月7日进行了巡检。 2011年4月30日9：00动环监控发现环境高温告警，发现空调设备停机， 维修后恢复运行。 5月1日 10:30断电故障发生时，空调设备停机，机房环境温度42.5。 (开关电源设备工作环境温度要求：-5 -40 ）,10,10,10,10,二、通信供电系统的重要性,电源系统故障实例 （2）故障实例2 2011年5月5日13时45分，上海市分公司漕河泾长途机房所在地区电网故障供电瞬断，部分蓄电池未能正常放电，造成三个厂家长途传输设备掉电4分钟，影响部分语音中继及专线业务10分钟。此次故障的主要原因是蓄电池超期服役，个别蓄

9、电池单体内部老化严重，导致蓄电池组短时间放电终止。 蓄电池组2002年2月投入使用，1000AH2组，系统负荷为550A。 2010年3月9日和3月10日进行过电池容量测试，结果分别为87.16%和87.50% . 解剖发现：负极汇流排、极柱氧化严重、部分断裂、以及极板筋条部分氧化严重有断裂现象。电池内部严重干涸、失水。,11,二、通信供电系统的重要性,故障单体蓄电池解剖,12,4 电源系统故障实例 (3)故障实例3 2011年3月7日15：20分，贵阳中南枢纽机房市电停电，值班人员将市电输入进行倒换，设备供电恢复正常。操作过程中发现：中南5楼一干传输设备（汉城西环SDH2.5G/L-1、汉城

10、西环SDH2.5G/L-3）出现瞬间掉电，历时1分钟。 经查为停电后转蓄电池供电，输出电压快速下降造成部分设备瞬断 。 蓄电池：2000AH 2组，2000年投入使用，2011年2月底深度放电测试，指标基本正常。2011年3月7日8：30分发现发现单体裂纹漏液，决定更换。在拆掉一组电池，准备更换过程中，市电停电，另一组蓄电池不能正常供电。 采用两路市电供电时，高压系统的两路进线宜设置备用市电电源自动投入装置，同时还应具备手动操作功能,二、通信供电系统的重要性,13,4 电源系统故障实例 （4）故障实例4 河北张家口沙城中继站（无人值守） 2011年4月16日12:31京太西沙城中继站干线传输S

11、DH保护倒换，波分设备正常，原因不明。12:48分到现场后，发现干线传输设备所用的直流供电系统开关整流模块不工作，电池电压44V, 造成干线传输SDH设备掉电，京太西SDH2.5G/L-1、京石太SDH2.5G/L-1两系统保护倒换。 本次故障确定为市电异常引起。 4月12日，监控中心发现此套监控系统主机故障，经检查是由于电脑主板故障，随通知厂家维修，但此电脑于2003年投入使用，型号老旧，配件购买困难，没能及时恢复。致使该站停电后未能及时发现。,二、通信供电系统的重要性,14,4 电源系统故障实例 （4）故障实例4 3月11日下午17：06点，广西南宁市大塘干线中继站机房两套华为1600G波

12、分设备宕机。17：45分到达站点，经现场检查发现，市电中断，开关电源停机，蓄电池组放电终止，造成两套华为波分设备掉电，造成干线系统故障。启动发电机组，于19：00恢复供电，设备恢复正常。 市电中断的原因主要是因老鼠造成高压短路造成，没有及时安装动环监控系统，导致外市电停电无法进行监控 。,二、通信供电系统的重要性,15,4 电源系统故障实例 （4）故障实例4 广东云浮华侨新村一干中继站（无人值守 ） 2011年5月7日15:34分，云浮监控室监控发现华侨新村一干机房断电，导致广云湛WDM16/L(二干西环阿尔卡特波分)及广州南宁WDM40/L-1(WF8)华侨新村节点脱网 。15:53 现场查

13、看发现直流配电柜熔丝已断，更换熔丝后，16:01 业务已恢复正常 。 本次故障是由于5月7日云城地区发生强雷暴天气时，华侨新村机房受感应雷击影响，导致一50A电源模块、2个20A直流配电柜熔丝，第一级防雷器（标称通流量40KA）受雷击影响损坏 。 原因：标称通流量40KA设计容量不合理，更换60KA,二、通信供电系统的重要性,16,16,4 电源系统故障实例 （5）天灾引起的故障-贵州铜仁丽景名苑小区“接入网机房”爆炸事故 1）概况： 2011年 7月23 早4:50 接入网机房发生爆炸。机房内各设备不同程度被炸毁。整栋楼185家住户房间不同程度的受损，几乎所有的玻璃窗的玻璃全部震碎脱落。机房

14、位于该栋楼的一楼的一间门面房，卷帘门被震到街道对面的人行道上。当场死亡3人。重伤9人。 2）事故定性 事故当天当地公安部门和安监部门即到现场，铜仁联通配合调查，初步排除炸药爆炸和人为破坏引起的爆炸。联通总部和我院是7月24-25日到达铜仁配合调查。 因现场测出有硫化氢，也有氢气，此次爆炸的原因定为沼气和氢气引起的爆炸。沼气的来源是由于事故前几日连续暴雨，致使电缆沟积水，电缆沟内沼气被挤压到机房，当达到一定浓度时，火源引起爆炸。 但因检测出氢气，有可能是蓄电池放出的。但经专业 讨论和分析，应该排除了蓄电池释放氢气引起爆炸可能性 （见以下初步论证）。,二、通信供电系统的重要性,17,17,17,4

15、 电源系统故障实例 （5）天灾引起的故障-贵州铜仁丽景名苑小区“接入网机房”爆炸事故 3）关于排除蓄电池释放出大量氢气引起爆炸的分析和证据论证 正常情况下，VRLA 蓄电池不会产生氢气，VRLA蓄电池密封反应效率,标准要求不低于95%, 在实际检测中,几乎检测不到有气体。 在非常情况下，蓄电池会放出氢气： A ) 蓄电池的充电电压过高（大于2.4VPC）； 如果蓄电池的浮充电压过高（大于2.4VPC），将会使蓄电池处于过充电状态。蓄电池长时间过充电将会引起过大的充电电流、板栅的腐蚀、气体的产生和电解液的干枯。这将造成了蓄电池早期老化和容量的损失。 长时间的严重过充电可能导致热失控，这种情况也必

16、须更换蓄电池系统。,二、通信供电系统的重要性,18,18,18,18,4 电源系统故障实例 （5）天灾引起的故障-贵州铜仁丽景名苑小区“接入网机房”爆炸事故 在非常情况下，蓄电池会放出氢气： A) 蓄电池的充电电压过高（大于2.4VPC）； 蓄电池的环境温度过高（大于40），浮充充电电流过大。 VRLA 蓄电池的性能、寿命和厂家推荐的充电电压等都是按77（25）设计的。例如，GEL 和AGM VRLA 蓄电池（电解液比重为1.280-1.300）在77（25）的典型的浮充电压为2.25V/只。但是，VRLA 蓄电池的工作并不能永远保持在这个温度上。因而导致早期寿命终止的严重问题。 工作温度对VRLA 蓄电池的寿命和性能会产生很大的影响。在不同温度时的浮充电流。在恒定浮充电压下浮充的VRLA蓄电池所接受的浮充电流随着温度的会增加。浮充电流的增大,使板栅的腐蚀率和气体产生率大大增加，因而降低了蓄电池的寿命。,二、通信供电系统的重要性,19,19,19,19,