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1、通信电源工程设计基础知识2011 年 7 月 6 日目录一、概述1、通信电源的基本要求2、通信电源系统的组成3、低压交流供电的 TNS 接线方式介绍4、市电分类介绍二、相关规范中的强制性条文和部分重要条文介绍1、YD/T50402005通信电源设备安装工程设计规范2、中国电信2010777号文中的强制性条文3、YD50792005通信电源设备安装工程验收规范4、YD50982005通信局（站）防雷与接地工程设计规范三、电源维护规程摘要四、电源线1、电源线种类与结构2、电源线的选择3、电源线截面积的选择五、通信电源设备安装工程设计的基本程序1、新建工程2、扩容工程一、概述一、概述1、通信电源的基
2、本要求通信电源的基本要求为通信设备和负荷提供电力能源的各种电源设备组成的供电系统称通信电源系统。电源系统是通信系统的心脏，一旦中断，可能造成通信系统瘫痪的严重后果。因此，必须对通信电源系统从以下几个方面提出非常严格的要求。1.1供电可靠性电源系统安全可靠的运行是确保通信系统正常运行的首要条件。 为了确保可靠供电，对需要交流电源供电的通信设备均采用交流不间断电源（UPS） ；对需要直流电源供电的通信设备应采用直流电源系统供电， 采用高频开关电源与蓄电池并联浮充供电方式，确保直流电源不间断。1.2供电质量对于交流电源而言，电压和频率是两个重要的指标。通信局站通常使用 380V/220V50Hz 的
3、交流市电作为基础电源。根据 YD/T10512000通信局站电源系统总技术要求规定，通信设备用交流供电时， 在通信设备的电源输入端子处测量的电压允许变动范围为额定值的510；通信电源设备用交流供电时，在其电源输入端子处测量的电压允许变化范围为额定值的10%15%。频率变化4%4%，电压波形正弦畸变率5%。对于直流电源，目前大部分通信设备使用48V，这是基础电源。其他电压的直流电源可通过 DCDC 变换获得，如24V、24V 等。 （正负电源是对地而言，视电源的接地极性而定） 。对于使用48V 基础电源供电的通信设备，在通信设备的电源输入端子处测量的电压允许变动范围为40V57V。 电池单放供电
4、的全程允许压降是 3.2V。 （电池放电的终了电压 1.8V，一组 24 只，1.8V*2443.2V；电池组均衡充电时端电压为 56.5V，即平均每只电池 2.35V）1.3供电灵活性与经济性为适应通信系统发展的需要，通信电源系统也应具备发展和扩容的灵活性，能方便扩容而不影响正常运行。在保证供电可靠和供电质量的前提下，尽可能节省建设投资和运行成本。2、通信电源系统的组成通信电源系统的组成随着通信技术的发展和通信设备愈来愈先进， 与之相适应的通信电源系统也在发生一系列变化：高频开关整流器替代了相控整流器、集中供电方式向分散供电方式转变、有人值守向无人值守转变等等。通信电源系统通常包括：交流供电
5、系统、直流供电系统、接地系统、集中监控系统几个系统。通信局站供电系统方框图如下：2.1交流供电系统交流供电系统由主用交流电源、备用交流电源、高压配电屏、电力降压变压器、低压配电屏及连接馈线等组成的供电总体。主用交流电源均采用市电，市电引入分为高压与低压。其设备有变压器、柴油发电机组、市电油机转换屏、低压配电屏、交流配电屏和UPS系统。（1） 主用交流电源均采用市电。 大中型电信局一般采用10KV 高压市电引入，经电力变压器降为380V/220V 低压后，再供给整流器、不间断电源设备（UPS）、通信设备、空调设备和建筑用电设备等。小型电信局（站）则一般采用低压市电电源，不需再经过变压器。重要通信
6、枢纽局一般都由两个变电站引入两路高压电源，并且用专线引入，一路主用，另一路备用。（2）电信局内通常都设有降压变电室。室内装有高、低压配电屏和降压变压器。通过这些变、配电设备，先把高压电源（一般为10KV）变为低压电源（三相380V），供给局站内所有需要交流电源的设备。经过整流设备提供直流电源给各种通信设备。高压配电屏。高压开关柜的主要功能，除了引入高压（一般10KV）市电并分路外，并能保护本局的设备和配线，同时还能防止由本局设备故障造成的影响波及到外线设备。降压电力变压器。降压电力变压器是把10KV 高压电源变换到380V/220V 低压的电源设备。低压配电设备。 是将由降压电力变压器输出的低
7、压电源或直接由市电引入的低压电源进行配电，作市电的通断、切换控制和监测，并保护接到输出侧的各种交流负载。调压稳压设备。在市电电压变动超出规定时，需装设调压稳压设备使输出电压稳定在额定电压允许范围内。（3）柴油发电机组。为了避免因市电中断时间较长而影响通信畅通，在交流供电系统中必须配置柴油发电机组。根据需要，可配置1-2台机组，两台时，应配备转换屏，其作用就是把油机发的三相电输出到低压交流转换屏，进行油机电和市电转换。接入点如果没有配置柴油发电机组，而当停电时需要自行发电，可采用移动发电机组供电。所以，这样的情景下，交流供电系统必须留有三相接口，且把ABC相序确定好并按黄绿红颜色标注！（4）低压
8、交流配电屏。当市电引入采用低压（三相380V）时，市电和油机电的转换可通过低压交流配电屏来完成。 低压交流配电屏将低压交流电分别送到整流器、照明设备和空调装置等。（5）要求交流不间断的通信负荷，应采用UPS供电系统或逆变器供电系统供电。逆变器是把直流电变换成交流电。2.2直流供电系统由整流设备、直流配电设备、蓄电池组、直流变换器、机架电源设备和相关的配电线路组成的总体称为直流供电系统。根据行业标准通信局（站）电源系统总技术要求规定，通信局（站）用直流基础电源的首选电源电压为-48V。目前直流供电系统普遍应用全浮充方式供电，对通信设备供电，即在有交流电源时由整流器和蓄电池组并联浮充工作，当交流电
9、源中断时，由蓄电池组放电供电，当交流电源恢复时，应实行恒压恒流充电的供电方式。如此，保证了对通信设备的不中断供电。组成直流供电系统的主要电源设备的作用和性能如下：（1）换流设备。换流设备（converter）是整流设备、逆变设备和直流变换设备的总称。其中整流设备可将交流电变换为直流电。整流器的交流电源由交流配电屏引入，整流器的输出端通过直流配电屏与蓄电池和负载连接。逆变设备则将直流电变换为交流电。直流变换设备可将基础电压（一般为48V）的直流电变换成另一种或几种电压的直流电。如将48V直流电变换成24V直流电。（2）蓄电池组。在电信电源中电池作为备用能源使用，蓄电池一般设置两组并联。 由蓄电池
10、与整流器并联对电信设备昼夜连续供电， 在市电停电或必要时，由蓄电池放电供电。蓄电池平时保持在完全充满电状态。蓄电池的寿命一般在8-12年，视电池质量和维护质量。（3）直流配电屏。直流配电屏是连接和转换直流供电系统中整流器和蓄电池向电信负载供电的电源设备。（4）开关电源。开关电源，也称为组合电源或一体化电源，是将交流系统和直流系统集成的产品。一个机架中集合了交流配电、整流、直流配电三部分。其作用是将低压（市电）380V/220V 交流电转换为-48V直流电。直流电源供电方式分为集中式供电方式、分散式供电方式（局站设一套交流系统，可分层或分专业单独设立几个直流系统） 、混合型供电方式（一般用于无人
11、值守的中继站， 由交流电和其他能源如太阳能混合供电） 、 一体化供电方式 （小型局站） 。如前所述，一体化供电方式，即把通信设备和电源设备装在一个机架内，电源设备有整流器、配电盘、蓄电池组和监控单元组成。集中式直流供电系统的特点是：整个局站只设立一套直流供电系统，局内所有需要直流电的设备均由它供给；优点：维护简单、管理方便，投资比较省。风险：一旦系统出现故障，影响面大，有可能造成全局瘫痪的严重后果。所以，系统的关键设备都要冗余、双备份。一般用于中小型局站。集中供电方式电源系统方框图如下：分散式直流供电系统的特点是：一个局站只有一套交流系统，但有多个直流电源系统，可根据不同的专业或不同的楼层，设
12、立不同容量的直流电源系统。优点就是安全。但投资大、维护工作量大、运营成本大。一般用于大型局站和通信枢纽。分散式直流供电系统的方框图如下：混合供电方式主要用于偏远地区、市电供应差的中继站，用其它能源如太阳能和市电共同承担供电任务。 把其它能源去掉， 实际就是接入点工程的供电方式。如果市电电压比较稳定，也没有必要装调压器。因为多一个设备多一个故障机会。若没有装油机，移动电站是必要的，要留有接口。以上框图源自 YD/T 1051-2000通信局（站）电源系统总技术要求 。2.3接地系统为了提高通信质量、确保通信设备和人身的安全，通信电源的交流和直流供电系统都必须有良好的接地装置。 电信电源按照接地用
13、途可分为三种： 工作接地、保护接地、防雷接地。按照安装方式可分为分设的接地系统和合设的接地系统。我国在20 世纪80 年代考虑到防雷等电位原则，已实施将工作接地、保护接地和防雷接地共同合用一组接地体的联合接地方式。由埋入地中并直接与大地接触的金属接地体 （或钢筋混凝土建筑物基础组成的地网）引至各种电气设备零电位部位的一切装置组成接地系统，即由接地体、接地引入线、接地汇集线和接地线组成。联合接地方式如下图：（1）交流工作接地。电信局一般都由交流三相电源供电。为了避免因三相负荷不平衡而使各相电压差别过大，三相电源的中性点都应当直接接地。这种接地称为交流工作接地。此接地线一般称为零线。（2）保护接地
14、。为了避免电源设备的金属外壳因绝缘损坏而带电，与带电部分绝缘的金属外壳必须直接接地。这种接地称为保护接地。保护接地的接地电阻应不大于10 欧。通信设备除了工作接地外，其机壳还应接到保护接地。（3）防雷接地。为了防止因雷电而产生的过电压损坏电源设备，在通信电源系统中， 一般避雷器还设有防雷接地装置。 这种装置的接地电阻一般应在1020欧之间。当电网遭受雷击时，防雷地线中的瞬时电流很大，因而在地线上将产生很高的电压降。因此，为了避免损坏通信设备，防雷地线应与工作地线和保护地线分开。（4）直流接地。在直流供电系统中，由于通信设备的需要，蓄电池组的正极（或负极）必须接地。这种接地通常称为直流工作接地。
15、新建局（站）应采用联合接地。联合接地装置的接地电阻值目前按5 欧考虑。直流电源工作地应从接地汇集排引入。2.4集中监控系统目前，除了大型中心通信机房有少量值班人员外，基本上实行集中监控和无人值守的维护模式，以减少人工成本和提高生产效率。把局站的电源、空调和环境建立集中监控管理系统，通过它对各个分散的电源系统、空调系统和系统内部的各个设备及机房环境进行遥测、遥信、遥控（俗称“三遥” ） ，实时监视系统和设备的运行状态，记录和处理相关数据，提高供电系统的可靠性和安全性。集中监控系统一般是采用逐级汇接的三级网络结构，典型的结构如下图所示，有 SC（监控中心） 、SS（监控站） 、SU（监控单元） 。
16、图中 SM 是监控模块，根据被监控设备的数量和参数，可设置一个或多个，SM 分自备式和通用型，自备式是设备自带的，通用型是监控非智能型的电源设备、空调设备和机房环境的参数而附加的。SM 与 SU 之间一般采用总线或点到点的联接的通信方式，它的物理接口是 RS485/RS422、RS-232C。SC、SS、SU 之间的通信一般采用已建成的电信管理网。3、低压交流供电的低压交流供电的 TNS 接线方式介绍接线方式介绍根据通信电源工程设计规范要求，低压交流供电系统应采用 TNS 接线方式。这是强制性要求。因此，先介绍一下何为 TNS 接线方式。 （见附件）什么是三相五线制（TN-S).pdf4、市电分类介绍市电分类介绍根据设计规范，通信主用交流电源宜利用市电作为主用电源，所以，市电供给质量如何，是电源设计首要需考虑的问题。根据供电情况、线路引入方式和运行状态，市电可分为四类：4.1 一类市电：由两个稳定可靠的独立电源各自引入一路，两路不应同时出现检修停电， 平均每月停电次数不大于 1 次， 平均
