電源基礎培訓

電源根底知識

重慶信科設計

王祎課程組成局部：一、通信相關配套電源特點二、配套電源設備介紹三、防雷接地四、勘察要點一、通信相關配套電源特點1、通信局〔站〕的供電根本要求2、通信局〔站〕的類型及供電方式3、通信局〔站〕的供電系統(tǒng)組成及設備配置1、通信局〔站〕的供電根本要求向局〔站〕內各種通信設備(交換、傳輸、基站等)提供‘‘平安、穩(wěn)定、可靠〞的交、直流電源,以保證通信設備的正常運行和通信的暢通。1、通信局〔站〕的供電根本要求“平安〞：指供電系統(tǒng)工作時無事故隱患，不會造成對設備和人身的危害。1、通信局〔站〕的供電根本要求“穩(wěn)定〞：指供電系統(tǒng)工作的穩(wěn)定、供電指標〔電壓、頻率和雜音〕的穩(wěn)定，而不是系統(tǒng)工作時好時壞、供電指標忽高忽低。交流電源的電壓和頻率是標志電能質量的兩個重要標志。通信設備允許由380/220V，50Hz交流根底電源直接供電時，在通信設備的電源輸入端子處的電壓允許變動范圍為額定值的-10%~+5%，頻率允許的變動范圍為-4%~+4%。直流根底電源趨于簡化為-48V。支流電源的電壓和雜音是標志電能標志的兩個重要指標。電源電壓變動范圍為-57V~-40V，衡重雜音應小于2mV。1、通信局〔站〕的供電根本要求“可靠〞：即指供電系統(tǒng)很少出問題，故障少、可靠性〔可用度〕高。不可用度要求為了確?？煽抗╇?，由交流電源供電的通信設備都應當采用交流不間斷電源〔UPS〕，直流供電系統(tǒng)中，應當采用整流器和蓄電池并聯(lián)浮充供電方式。1、通信局〔站〕電源設備根本要求經濟合理性經濟性是指通信電源系統(tǒng)在滿足供電可靠性和電能質量要求的前提下，基建投資盡可能少，年運行費用盡可能低。技術先進性積極采用技術先進的供電系統(tǒng)和電源設備。2、通信局〔站〕的類型及供電方式市電供電方式的分類和不可用度指標〔a〕一類市電供電方式從兩個穩(wěn)定可靠的的獨立電源引入兩路供電線，兩路供電線不應有同時檢修停電的供電方式。兩路供電線宜配置備用電源自動投入裝置。不可用度指標：平均月市電故障次數≤1次，平均每次故障時間≤0.5h，市電的年不可用度應＜6.8X10(-4)2、通信局〔站〕的類型及供電方式〔b〕二類市電供電方式滿足以下兩個條件之一者：1〕從兩個以上獨立電源構成的穩(wěn)定可靠的環(huán)形網上引一路供電線的供電方式；2〕從一個穩(wěn)定可靠的電源或從穩(wěn)定可靠的輸電線路上引入一路供電線的供電方式；不可用度指標：平均月市電故障次數≤3.5次，平均每次故障時間≤6h，市電的年不可用度應＜3X10(-2)2、通信局〔站〕的類型及供電方式〔c〕三類市電供電方式1〕從一個電源引一路供電線的供電方式；不可用度指標：平均月市電故障次數小于等于4.5次，平均每次故障時間小于等于8h，市電的年不可用度應＜5X10(-2)2、通信局〔站〕的類型及供電方式〔d〕四類市電供電方式符合以下條件之一的要求：1〕由一個電源引入一路供電線，經常晝夜停電，供電無保證，達不到第三類市電要求，市電的年不可用度＞5X10(-2)；2〕有季節(jié)性長時間停電或無市電可用。2、通信局〔站〕的類型及供電方式一般而言，不同局〔站〕由不同的供電系統(tǒng)組成，集中供電、分散供電和混合供電是比較典型的三種供電方式?！?〕集中供電〔2〕分散供電〔3〕混合供電〔1〕集中供電集中式供電方式：即為通信局〔站〕設置一套交直流供電系統(tǒng)集中向各種通信設備供電的方式。此方式系統(tǒng)簡單，占地面積少,維護工作量也小，但一旦電源出現(xiàn)大的故障，將造成全局甚至全網通信的中斷，其影響面及其造成的損失也較大。中、小型通信局〔站〕的直流供電系統(tǒng)多采用集中式供電方式。通信局(站)由變電站和備用發(fā)電機組組成的交流供電系統(tǒng)一般也采用集中式供電方式?！?〕集中供電〔2〕分散供電分散式供電方式：即為通信局〔站〕設置二套及其以上直流供電系統(tǒng)，分別向不同的通信設備或系統(tǒng)供電的方式。各直流供電系統(tǒng)可分層設置，也可按通信設備或系統(tǒng)設置。設置地點可為單獨的電力電池室，也可與通信設備在同一機房。此方式系統(tǒng)多，占地面積多，維護工作量大，假設因某一電源系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，將只會造成局部通信的中斷，影響面及其造成的損失也相對較小，另外，由于供電系統(tǒng)設置地點靠近通信負荷，其供電線路損耗相對于集中式供電方式〔線路壓降〕小。分散式供電方式主要適用于大型通信樞紐〔樓〕?！?〕分散供電〔3〕混合供電混合式供電方式：即為由多種性質電源〔一般市電、太陽能電池、風力發(fā)電等〕相組合的供電方式。混合式供電方式主要適用于小型通信站，如光纜、微波無人中繼站、有源直放站〔RF〕等。因其站址位置往往較為偏僻，引電較為困難或投資費用高，而此站的可利用自然能源較為豐富?！?〕混合供電〔4〕各種供電方式比較3、通信局〔站〕的供電系統(tǒng)、組成及設備配置〔1〕交流供電系統(tǒng)組成交流供電系統(tǒng)通常由市電、高、低壓配電柜〔屏〕、變壓器、備用發(fā)電機組和交流配電屏等組成。它向直流供電系統(tǒng)和UPS提供交流輸入電源，除此之外，并提供保證建筑負荷〔機房空調、保證照明、消防電梯、水泵、風機等〕和一般建筑負荷〔一般照明、空調等〕的用電。高壓配電室：高壓開關柜〔測量、計費、進線、出線、母線聯(lián)絡等〕；變壓器室：〔干式〕變壓器；低壓配電室：各種低壓配電柜、功率因數補償柜等；油機室：柴油發(fā)電機組〔或燃汽輪發(fā)電機組〕、市電/油機轉換屏、油機控制屏、輸出屏等；電力室：交流配電屏〔箱〕、UPS。3、通信局〔站〕的供電系統(tǒng)、組成及設備配置〔2〕直流供電系統(tǒng)組成直流供電系統(tǒng)是提供直流根底電源〔-48V〕的系統(tǒng)。由高頻開關整流器、閥控式密封蓄電池組、直流配電屏組成。電力室：直流配電屏〔箱〕、開關〔組合〕電源；電池室：閥控式密封蓄電池組；3、通信局〔站〕的供電系統(tǒng)、組成及設備配置〔3〕接地系統(tǒng)通信局〔站〕的接地系統(tǒng)有接地體、接地引入線、接地聚集線〔接地窗〕以及接地線四局部組成，采用聯(lián)合接地方式,即通信設備的工作接地、保護接地和建筑物的防雷接地共同合用一個接地體的聯(lián)合接地方式。3、通信局〔站〕的供電系統(tǒng)、組成及設備配置〔4〕電源設備配置的根本原那么·通信局〔站〕應配置高效、技術先進、節(jié)能、環(huán)保的電源設備?！じ?、低壓配電設備一般按遠期負荷配置；·變壓器和油機容量應按滿足近期負荷并考慮今后一定的開展負荷需要配置；·換流設備〔整流器、變換器、UPS、逆變器〕和蓄電池組的容量按近期負荷配置；二、配套電源設備介紹1、蓄電池2、高頻開關電源3、直流電力線4、交流配電設備5、交流電力線6、低壓電器的配置與選擇1、蓄電池蓄電池根本工作原理蓄電池組成放電過程中的電化學反響充電過程中的電化學反響蓄電池特性及計算蓄電池特性蓄電池計算蓄電池根本工作原理蓄電池組成蓄電池由正、負極板組、電解液和電池槽等局部組成。正極板上的活性物質時二氧化鉛〔PbO2〕，負極板上的活性物質時海綿狀鉛〔Pb〕。電解液由蒸餾水和純硫酸按照一定的比例配置而成的。當電解槽中裝入一定密度的電解液后，正負極板上的活性物質開始和電解液進行一系列的化學反響，正負極板上形成2.1V的電位差，該電位差就是蓄電池的電動勢〔E〕。所以在蓄電池充電時，外接直流電源的電壓應高于蓄電池的電動勢。蓄電池根本工作原理放電過程中的電化學反響蓄電池放電過程中總的電化學反響為：PbO2＋2H2SO4＋PbPbSO4＋2H2O+PbSO4蓄電池在放電過程中，正負極板上的活性物質都不斷轉變成PbSO4。由于硫酸鉛的導電性能比較差，所以放電后，蓄電池的內阻增加。此外，在放電過程中，由于電解液中的硫酸鉛逐漸變成水，所以電解液的密度逐漸下降。因此蓄電池的內阻增加，電動勢降低。放電終了時，蓄電池的端電壓下降到1.8V左右。蓄電池根本工作原理充電過程中的電化學反響蓄電池充電過程中總的電化學反響為：PbSO4＋2H2O+PbSO4PbO2＋2H2SO4＋Pb充電過程中，電解液的密度逐漸增加，蓄電池的電動勢逐漸增加。充電后期，極板上的活性物質大局部已經復原，如果繼續(xù)大電流充電，充電電流只能起分解水的作用。這樣，負極板上將有大量的氫氣逸出，正極板上將有大量的氧氣逸出，蓄電池產生劇烈的冒氣。蓄電池根本工作原理蓄電池容量的定義蓄電池放電到終了電壓時，蓄電池放出的電量〔即放電電流If與放電時間t的乘積〕稱為蓄電池的容量，用C表示。蓄電池充電率的定義蓄電池充電電流的大小通常用充電率表示。比方10小時率充電電流即表示：用該電流充電，10小時后充入蓄電池的電量等于蓄電池的額定容量。因此，10小時率充電電流為：Ic＝C/10＝0.1C蓄電池放電率的定義放電率是針對蓄電池放電電流大小而言的。蓄電池根本工作原理蓄電池容量計算蓄電池容量計算：

Q：蓄電池容量〔Ah〕；K：平安系數，取1.25；I：負荷電流〔A〕；T：放電小時數〔h〕；η：放電容量系數；t：實際電池所在地的最低環(huán)境溫度數值，有采暖設備時，按15℃考慮；無采暖設備時，按5℃考慮；α：電池溫度系數，電解液溫度以25℃為標準時，放電小時率≥10時，取0.006；10＞放電小時率≥1時，取0.008；＜1時，取0.01C一般取0.7蓄電池容量計算以上公式可以簡化成：

Q≥KCI

C：電池容量計算系數，見下表；蓄電池組參考配置蓄電池組宜分兩組或多組安裝，其總容量由蓄電池組獨立向負載供電的時間確定。在多數通信局站，蓄電池組獨立向負載供電的時間宜按如下規(guī)定并結合空調的允許停電時間綜合考慮：一類市電供電方式為0.5-1H二類市電供電方式為1-2H三類市電供電方式為2-3H四類市電應按如下兩種方式考慮：A：由一個電源引入一路供電線，經常晝夜停電，供電無保障，達不到第三類市電供電要求的為8-12H;B：有季節(jié)性長時間停電或無市電可用為20-24H。蓄電池充電性能蓄電池在使用前一般應進行補充充電，在20-30°時單體蓄電池以2.35v進行充電；蓄電池浮充單體電壓為2.23-2.27v;蓄電池均衡充電單體電壓為2.30-2.35v;蓄電池最大充電電流≤2.5I10A,各項指標應正常。2、高頻開關電源開關電源架僅有整流功能而不具備直流配電及電池輸入功能，與直流屏等可組成大的直流供電系統(tǒng)；組合高頻開關電源機架內具有整流、交直流配電、電池輸入、控制等功能在內的完整機架，用于容量較小的系統(tǒng)。2、高頻開關電源整流器容量及數量配置采用相控整流器的局，應分別配置主用整流器和備用整流器；采用全浮充工作的主用整流器容量，應按負荷電流和電池的均充電流〔10小時率充電電流〕之和確定。備用整流器的容量，應按主用整流器中最大的一臺容量確定。采用高頻開關整流器的局，應按n+1冗余方式確定整流器配置，其中n只主用，n≤10時，1只備用；n＞10時，每10只備用1只。開關型整流器系列整流模塊電流系列〔A〕：10、20、25、40、50、80、100、200架電源電流系列〔A〕50、100、200、400、600、800、1000、1200功率因數：整流器模塊的功率因數應≥0.93、直流電力線直流供電回路電力線的組成直流供電回路的電力線，包括除遠供電源架出線以外的所有電力線，如蓄電池組至直流配電設備，直流配電設備至變換器、通信設備、電源架、列柜、安裝在交流屏上的事故照明控制回路進線端子和高壓控制或信號設備的接線端子，電源架、列柜和變換器至通信設備，事故照明控制回路出線端子至事故照明設備，列柜至信號設備，以及各種整流器至直流配電設備或蓄電池的導線等等。上述各段導線中，蓄電池到用電設備的導線按照容許電壓降選擇。3、直流電力線直流供電回路電力線的截面計算根據允許壓降計算選擇直流供電回路電力線的截面，一般有三種方法，即電流矩法、固定分配壓降法和最小金屬用量法，目前最常用的是電流矩法，下面的內容主要介紹如何電流矩法計算直流供電回路電力線的截面及各段壓降。電流矩法采用電流矩法計算導線截面，是按容許電壓降來選擇導線的方法。它以歐姆定律為依據。在直流供電回路中，某段導線通過最大電流I時，根據歐姆定律，該段導線上由于直流電阻造成的壓降可按下式計算：〔1-1〕式中：△U——導線上的電壓降〔V〕；I——流過導線的電流〔A〕；R——導體的直流電阻〔Ω〕；ρ——導體的電阻率〔Ω˙mm2/m〕L——導線長度〔m〕S——導體截面面積〔mm2〕γ——導體的電導率〔m/Ω˙mm2〕導體的電導率是其電阻率的倒數。不同材質的電導率也不相同，例如：γ銅=57；γ鋁=34；單股的鋼導體γ鋼=7。3、直流電力線直流-48V供電回路全程允許壓降分配表區(qū)段蓄電池蓄電池-直流配電屏直流配電屏直流配電屏-高阻柜高阻柜高阻柜-通信設備合計分配壓降（V）0.20.70.40.70.21.03.24、交流配電設備交流配電屏容量計算：Ie——交流配電屏額定電流〔A〕P——交流配電屏保證的交流負荷遠期最大值〔KW〕所有交直流設備的功耗4、交流配電設備設備系列〔單位：A〕：50、100、200、400、630、800、1000、1600主要技術要求：A、用作交流電源的轉換和配電用。輸入交流為單相三線220v/50hz或三相五線380v、50hzB、對交流電源有自動轉換要求的電路必須有可靠的電氣聯(lián)鎖和機械聯(lián)鎖C、對有照明分錄的配電屏應有保證交流照明分路和直流事故照明自動轉換裝置和分路D、應有高壓、低壓、缺相告警功能和過流、防雷保護裝置5、交流電力線交流供電回路電力線的選擇與計算1、交流供電回路電力線的選擇交流供電回路，這里僅指配電工程中的低壓電力線。2、交流供電回路電力線的計算按發(fā)熱情況〔載流量〕選擇導線截面各類導線通過電流時，由于導線電阻功率損耗使之發(fā)熱，溫度升高。導線溫度過高，會使絕緣破壞、起火，也會使導體變軟，機械強度降低，接頭處氧化加劇。因此，制造廠家對各種導線連續(xù)發(fā)熱的容許溫升都作出規(guī)定，并且根據散熱條件制定了各類導線的持續(xù)容許電流及各種敷設條件下的修正系數。按發(fā)熱量情況計算導線截面應滿足下式：KI≥Ijs式中：Ijs——最大計算負荷電流〔A〕；I——考慮標準敷設條件〔空氣溫度為25℃，土壤溫度為15℃〕及導線連續(xù)發(fā)熱的容許溫升而制定的導線持續(xù)容許電流〔A〕；常用導線的持續(xù)容許電流見附表1；K——考慮不同敷設條件的修正系數。不同敷設條件的修正要考慮的因素很多，主要因素由下式表示：K=Kt·K1·K2式中：Kt——溫度校正系數，見附表2；K1——電纜直埋地敷設多根并列校正系數，見附表3；K2——電纜穿管多根并列在空氣中敷設校正系數，見附表4。5、交流電力線附表1表5銅芯聚乙烯絕緣電纜在空氣中敷設的載流量（A）（環(huán)境溫度按30℃考慮，取Kt=0.935(65℃芯線工作溫度)截面（mm2）主芯線4610162535507095120150185240中性線2.54661010162535355050

1kV(四芯)

2836486787111139172211243281322

6kV(三芯)

5268881101381692032342713113655、交流電力線6、低壓電器的配置與選擇低壓電器選擇原那么按正常工作條件選擇電器的額定電壓和額定頻率不應低于所在網絡的額定電壓和額定頻率。電器的額定電流不應低于所在回路的負荷計算電流。保護電器還應按照保護特性選擇。某些電器還應按有關的專門要求選擇。6、低壓電器的配置與選擇低壓電器選擇原那么按短路工作條件選擇可能通過短路電流的電器〔如刀開關、熔斷器、空氣斷路器〕，應盡量滿足在短路條件下的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定的要求。斷開短路電流的電器〔如熔斷器、空氣斷路器〕，應盡量滿足在短路條件下的分斷能力。按使用環(huán)境條件選擇，電器產品的選擇應滿足實際環(huán)境條件的要求。6、低壓電器的配置與選擇低壓電器的選擇空氣開關的選擇為負載峰值電流的1.5倍；熔斷器的選擇為負載峰值電流的2倍。三、防雷接地1、接地系統(tǒng)簡介2、移動通信基站的防雷與接地1、接地系統(tǒng)簡介接地系統(tǒng)的組成及連接接地系統(tǒng)的組成接地系統(tǒng)的連接接地體的設計及連接接地體的設計原那么接地體和接地導線的選擇接地系統(tǒng)的組成及連接接地系統(tǒng)的組成電氣設備或金屬部件對一個接地系統(tǒng)的連接稱為接地。一個接地系統(tǒng)由大地、接地引入線、接地匯流排、接地配線和接地點聚集線組成。接地系統(tǒng)的組成及連接接地體為使電流入地擴散而采用的與土壤電氣接觸的金屬部件稱為接地體。接地體一般采用鍍鋅鋼材，規(guī)格如下：鋼管壁厚：不小于3.5mm

角鋼：不小于50×50×5mm

扁鋼：不小于40×4mm

圓鋼直徑：不小于8mm

接地體之間的所有焊接點均應做防腐處理。接地體埋深不小于0.7m。接地系統(tǒng)中的垂直接地體，宜采用長度不小于2.5m的鍍鋅鋼材。接地系統(tǒng)的組成接地引入線把接地極連接到地線匯流排上的導線稱為接地引入線。接地引入線宜采用40×4或50×5的鍍鋅扁鋼。接地系統(tǒng)的組成接地總聚集線接地總聚集線可用接地聚集環(huán)或聚集排。聚集環(huán)安裝在地下室或底層，距離墻面為50mm左右，聚集排安裝在電力室；接地總聚集線的截面積應根據最大故障電流確定，一般采用截面積不小于120mm2的銅排或相同電阻值的鍍鋅扁鋼；根據需要，可在大樓相應層或設備層內設置接地分聚集線；接地系統(tǒng)的組成接地配線把必須接地的各局部連接到地線排或地線匯流排上的導線稱為接地配線。直流電源接地線的截面積，應根據直流供電回路允許電壓降確定；設備保護地線的截面積，一般選用35-90mm2的多股銅導線；接地線兩端的連接點應確保電氣接觸良好，并應做防腐處理；嚴禁在接地線中，交流中性線中加裝開關或熔斷器；嚴禁利用其他設備作為接地線電氣連通的組成局部；由接地總聚集線引出的接地線應設明顯標志。接地系統(tǒng)組成接地系統(tǒng)連接通信設備的保護接地機房內通信設備及其供電設備正常不帶電的金屬局部、進局電纜的保安裝置接地端以及電纜的金屬護套均應做保護接地；數字通信設備的機架保護接地，應從接地總聚集線或機房內的分接地聚集線引入，并防止通過布線引入機架的隨機接地，天線、饋線的上端和進入機房的入口處均應就近接地。接地系統(tǒng)連接通信電源的接地電力室的直流電源接地線必須從接地總聚集線上引入；機房的直流電源接地垂直引入線長度超過30m時，從30m處開始，每向上隔一層與接地端連接一次；在電力變壓器高、低側，除應設保安防雷裝置外，宜采用三相五線制引入電力室。該變壓器機殼與低壓側中性點聚集后，就近接地，中性線不準安裝熔斷器；引入大樓的交流電力線宜采用地下電力電纜，其金屬護套的兩端均應做良好接地；大樓內所有交直流用電設備均應采取接地保護。交流保護地線應從接地匯流線上引，嚴禁采用中性線作為交流保護地線。接地系統(tǒng)連接其他設施的接地大樓頂的各種金屬設施均應分別與樓頂避雷接地線就近連接；大樓內各層金屬管道均應就近接地；大樓內的金屬豎井及金屬槽道自身的節(jié)與節(jié)之間應確保電氣接觸良好。金屬槽道應于機架或加固鋼梁保持良好的電氣連接接地體的設計及安裝接地體的設計原那么通信局站的接地方式，應按聯(lián)合接地的原理設計，即通信設備的工作接地、保護接地、建筑物防雷接地共同合用一組接地體的聯(lián)合接地方式；電力變壓器高、低壓側避雷器的接地端、變壓器鐵殼、零線應就近接在一起，再經引下線接地；電力變壓器在站內時，電力變壓器地網與通信局站聯(lián)合地網要焊接連通；直流電源工作地應采用單點接地方式，并就近從接地聚集線上引入；交、直流配電設備的機殼應單獨從接地聚集線上引入保護接地，交流配電屏的中性線聚集排應與機架絕緣。接地體的設計及安裝接地體和接地導線的選擇接地體一般采用鍍鋅材：角鋼為50×50×5，長2.5m；鋼管Φ50mm，長2.5m；扁鋼40×4mm2通信直流接地導線一般采用的材料：室內接地導線40×4mm2扁鋼，纏油麻裹瀝青；室外接地導線用40×4mm2鍍鋅扁鋼，再換接電纜引入樓內時，電纜采用銅芯，截面積不小于50mm2，如在樓內換接時，可采用不小于70mm2的鋁芯導線。接地體的設計及安裝接地體和接地導線的選擇地盤或地線匯流排到以下設備的接地線，可采用不小于以下截面的銅導線：-24V、-48V、-60V直流配電屏95mm2±24V、±60V直流配電屏25mm2電力室直流配電屏到機房95mm2電力室直流配電屏到測量臺25mm2電力室直流配電屏到配線架50mm2接地體的設計及安裝接地體和接地導線的選擇交流保護接地導線相線截面積S≤16mm2，保護線為Smm2相線截面積16≤S≤35mm2，保護線為16mm2相線截面積S＞35mm2，保護線為S/2mm22、移動通信基站的防雷與接地一般原那么：2、移動通信基站的防雷與接地基站地網2、移動通信基站的防雷與接地2、移動通信基站的防雷與接地2、移動通信基站的防雷與接地直擊雷防護2、移動通信基站的防雷與接地2、移動通信基站的防雷與接地饋線的接地保護2、移動通信基站的防雷與接地2、移動通信基站的防雷與接地機房內的等電位連接機房內的等電位連接機房內的等電位連接機房內的等電位連接

機房內的等電位連接機房內的等電位連接接地引入線和室內接地處理機房內的等電位連接移動基站SPD最大通流容量選擇雷暴日：一天可以聽到一次以上雷聲那么稱為一個雷暴日。雷電活動區(qū)四、勘察要點