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1、通信电源设计要点分析摘要：通信电源是整个通信系统的心脏，在通信设计中的重要性不言而喻， 本文主要介绍了通信电源设计中经常用到的，但容易被大家忽视的一些规范，并 举例说明。关于动力环境监控系统主要介绍了基站动环的组成原理，及相关的拓 扑图，为今后的动环设计提供帮助。关键词：电源交流直流IPS动环一、概述1、通信系统的组成通信电源系统为通信设备提供交直流电，在通信行业中，通常把电源比喻 为通信系统的“心脏” O从经营效益的角度来看，通信电源系统似乎显得并不十 分抢眼，但电源对通信企业的安全生产有着至关重要的作用，电源系统的安全性、 可靠性是确保通信系统稳定运行的首要条件。通信电源系统分为集中供电、
2、分散供电及混合供电。集中供电主要用于由变 电站及发电机组成的交流供电系统，一般由变电站提供10KV的电压传输至变压 器，再进入油机切换屏，进而对整个通信系统提供交、直流用电，集中供电一般 只提供一个交流配电屏，后续的所有通信系统都是从这个低压配电柜中得到电 源，其中从直流屏至通信设备之间的路由为不可中断供电，交流配电屏经整流器 之间的路由可允许短时间中断电源，而交流屏至空调、民用电之间的路由可允许 中断电源，具体见下图所示：（C）一允许中断集中供电的优点在于供电设备和通信设备分开，供电容量大，相互干扰小, 无须考虑电池兼容的问题；设备集中，便于维护。而缺点也是显而易见的，就是 可靠性差，局部的
3、故障会影响整个系统；投资大，需修建专门的电池室及电力室, 对地面强度耍求较高，另外，集中供电为一次性设计，设计时至少要预计10年 的负荷耍求，对设计人员耍求极高，在现实中很难做到。具体如下图所示：也単变电站ACZ2(r/jmJVgjL、du、以他血漁供电糸LIX 4XVI通侑用空|岳电池AC 22U JKUVg丄不冋斯电八I Z丄U： 3ZJ.V迪佶设务ACZ2W3MQV谋i止建筑M J2U/3l) VFfrTTTzr电机av负简Ua*lUbU时 fHppWrUoX JCiTHHVr|按地 |_由于集中供电有种种不足，在现实中，通信设备大都采用分散供电的方法进 行供电，就是将油机切换屏输出的电
4、源分别连接至不同用途的交流配电屏，这些 交流配电屏根据不同的需求而进行用电等级的划分，其中交流配电屏至通信电源 这-路由为最高级，不可中断；而交流配电屏至LPS及空调等用电设备为中级, 可短时间中断电源；而交流配电屏至照明及建筑负荷用电为低级，可中断。现有通信设备大部分采用分散供电的模式，此模式供电可靠性高，多个电源 系统同时出现故障的可能性较小；投资费用低，可分散投资，占地面积小，线路 损耗小，因为采用高频开关电源，功率因数高，效率高，并且运行维护费用低。 但其缺点为对设备水平，电磁兼容及维护人员的技术水平耍求较高。2、贵阳黑马通信枢纽大楼电源系统组成贵阳黑马通信枢纽大楼共23层，其中1至1
5、7层属于电信资产，18层以上 属于移动资产，而上述所有楼层设备电力都由位于一楼的电力室进行供电。一层电力室现共有三台1600K昭变压器，二台柴油发电机及三组ABE低压配电柜，如下图所示：ft 阳市第长途电信纽低 S.交流供电系统上图所示为贵阳市第二长途电信枢纽低压交流供电系统，图中有二台 1600KVA变压器（现有三台），分别为二组（现有三组）ABE低压配电组提供交流 电源，其中一组属于移动资产，专供黑马枢纽大楼18层以上楼层供电；另二组 分别为冷冻机、大楼照明、空调及通信枢纽大楼生产用电。黑马大楼现四层、八层、十五层、十八层为电力室，其中四层电力室设备 负责给1至7层设备供电，八层电力室负责
6、8至十四层设备供电，十五层电力室 负责十五层至十七层设备供电。该大楼电力系统安全隐患如下：入其中一组ABE低压配电组曾经出现温度 过高的现象（达到90度），被迫断电20分钟，并采取相应的措施后才恢复供电, 现在有时温度都会达到50度左右，存在着安全隐患。h现三台变压器容量都能 满足黑马通信大楼生产用电的需求，三组ABBf氐压配电柜组的负荷分别为1840A 750A（冷冻机未开）及1480A二台柴油发电机也基本能够满足现网情况的需求。 但黑马枢纽大楼4楼及15楼电力室内的低压配电屏（南洋 WGXO 1X04），容 量及端子都已用满，对今后新增设备的用电无法满足，存在着用电隐患。二、交流电配置交流
7、电通信设备耍根据当地交流电源的供电情况，决定何种交流电输入，通 常有三相电输入、单相电输入，还根据机房的重耍情况分为一路交流电输入，二 路交流电输入以及是否配置柴油发电机等等。交流供电系统可以有三种交流电源：变电站、市电油机切换屏、低压配电屏、 交流配电屏、UPS供给的后备交流电、备用发电机及移动发电机组成。1、交流配电屏容量的选择：交流配电屏耍按负载的远期容量进行配置，不同用途的交流配电屏上端、下 端所配置的设备也有所不同。配置交流配电屏应参考如下公式:IePxlOOOa/3 x380xcos其中:化:交流配电屏额定电流（AP交流配电屏保证的交流负荷远期最大值（W配置交流配电屏里要注意如下几
8、点（1）、交流配电屏耍按负载的远期容量进行配置（2）、空调、照明、通信设备用的交流配电屏配置容量大小有所不同， 不可共用一台。（3）、交流配电屏空气开关的选择应为负载峰值电流的2倍，熔断器应为 负载峰值电流的1. 5倍（切、交流配电屏单项端子的配置应为3的倍数，各端子容量总和应为总 端子的2倍左右。2柴油发电机的配置原则：配置柴油发电机时应参考如下公式：P入#出/CDS#COS/率因数（这里取0. p出:页定输出功率mpaj入功率（阴源效率（这里取0. 8油机容量计算A2* （ P入4P空调4P照明4P其他.）P由机容量P入源输入功率P空调一空调输入功率注意考虑油机启动电流问题）p昭明一0召明
9、用申P脊他他需要油机供电设备附： 习惯上采用“马力”作为柴油机功率的计算单位。36HP艮UPS配置原则图1/ 单机工作原理框图UPS工作流程：当市电正常时，交流电经整流器和逆变器给负载供电，同时 对电池进行充电。当市电异常时，如果没有旁路电流，整流器将停止工作，此时 电池经逆变器由直流转成交流给负载供电；当电池电压放电到终止电压时，（例 如：对400Vac供电体制，电池放电终止电压为330Vdc, 一般为1. 78W节电 压），而市电还未恢复正常，UPS将关机。如果主旁不同源且旁路正常，系统转 由旁路供电。 C.B. II 池 j Qi 池开关UPS输出图1-2 UPS电源开关配釜通过包含可控
10、电子开关电路的“静态开关”模块（如丄图）的智能控制，使负载既可以由逆变器供电也可以由旁路电源来供电。在正常情况下，负载由逆变 器供电，此时逆变器侧的静态开关闭合；当出现过载（过载时间到）或逆变器故 障时，“静态开关”模块自动将负载切换到旁路电源侧。在正常运行状态下，要实现逆变器与旁路电源间无间断切换，必须控制逆变器输出与旁路电源完全同步。鉴于此，当旁路电源频率在同步范围内时，逆变器 控制电路总是使逆变输出频率跟踪旁路电源频率。3. 2 UPS产生0电位差的原因曲于过去UPS的器件都是线性材料制成，这种器件产生的交流波形都为止弦 波，因此UPS中性线产生电压的机率较小，对中性线不特殊要求。但现有
11、的UPS 都是由非线性器件组成，比如继电器，空开等，使用非线性器件的UPS如果在使 用过程中，三相负载不均衡，就会产生中性线电位，例如黑马15楼某台IPS的 中性线就带有65A的电源。综合以上因素，UPS中性线产生电位的原因如下：a配电系统达不到要求， 当中性线长度过长时，中性线上的电流会造成中性线相对地线有一定的电位差， 这样，在UPS的输入处，零地电压就会升高而达不到设备要求；b UPS其输入 和输出端均加装了抑制电路，由于电感和电容的存在，会造成输出中性线与输入 中性线之间存在电位差，因而造成了输出中性线与地线之间的电位差。解决中性线带电的方法主耍有二条：玄加粗中性电缆主耍目的降低中性线
12、 阻抗，以降低由于中性线电流造成的较高零地电位差，该方案优点在于可带电实 施，且不增加设备，但布线较为困难，施工难度较大，且该方案无法彻底解决设 备内部高频干扰造成的零地电位差。b增加隔离变压器一台，向该UPS厂家定制配套隔离变压器一台，UPS输 出至隔离变压器初级，次级接负荷，次级零地短接。该方案为解决零地电位最常 用方案，可彻底解决零地电位偏高问题。三、直流电源的配置：通信用的直流电源包括：整流器、直流分配屏、蓄电池以及变换器等。整流器：从交流配电屏引入交流电，将交流电整流为直流电压后，输出到直 流配电屏与负载及蓄电池连接，为负载供电，给电池充电。直流分配屏：为不同容量的负载分配电能，当直
13、流供电异常时要产生告警或 保护。如熔断器断告警、电池欠压告警、电池过放电保护等。蓄电池：交流停电时，向负载提供直流电，是直流系统不间断供电的基础条 件。变换器：II九C变换器将基础电源电压（-48V或+24变换为各种直流电压， 以满足通信设备内部电路多种不同数值的电压（土 5V 6V 12V 15V -24V 等）的需耍。1、整流器：100%Uli押Rack 2000-650%Rack i 000-640 60-400输岀功半VsM、境温度Um3O4VAC岀型夺入电-W45V上图为输出功率与环境温度 输出功率与输入电压及输出电压与输出电流之 间的关系。2高频开关电源容量计算方法电源系统整流模块
14、根据舟1冗余配置原则，主用整流模块数量N由以下公式 计算：N = (I1 +12+ 13 ) / 14II其中：一原通信设备实际用电电流之和，新建局无此项；12 -新增通信设备负荷电流估计值；13 蓄电池组充电电流；14 单个整流模块的容量。艮蓄电池配置方法：蓄电池的容量应按近期负荷配置，依据蓄电池寿命，适当考虑远期发展。电池备份分为无备份和1+1备份两种。无备份时，一组电池可以满足放电小时数。1+1备份时，任何一组电池损坏都可以满足放电小时数。不同厂家、不同容量、不同型号、不同时期的蓄电池组严禁并联使用。 蓄电池容量计算：式中：訂1 +曲_25)Q蓄电池容量(脚；K安全系数，取1. 25;I
15、：负荷电流(A；T放电小时数（时；n：放电容量系数；0. 8t：实际电池所在地的最低环境温度数值，有采暖设备时，按1SC考虑; 无采暖设备时，按5C考虑；Q :电池温度系数，电解液温度以2SC为标准时，放电小时率二10时， 取0. 006; 10放电小时率A 1时，取0. 008; V 1时，取0. 01四、电力电缆的选择：交流电源线的选择：低压配电设备的交流进线电源线宜按远期负荷计算， 低压配电设备的出线如直接接用电设备时，按被接设备的负荷容量计算，低压配 电设备的出线如接电力室交流配电屏或其它机房交流配电屏箱）时，交流电源线 宜按所接交流配电屏 交流配电箱）容量或交流配电屏 交流配电箱）的远期负荷 选择，备用发电机组的输出电源线宜按机组容量设计。直流电源线的选择：直流配电屏到蓄电池的导线按远期容量设计，直流 配电屏到开关电源架的导线按开关电源架容量设计,直流配电屏到通信机房直流 分配柜或分配箱的电源线一般按分配柜或分配箱的容量设计，也可根据直流分配
