動力專業(yè)通信配電部分教材課件

1、通信電源概述通信電源概述第一節(jié)第一節(jié) 電源在通信中的地位和組成電源在通信中的地位和組成 通信電源是整個通信設(shè)備的重要組成部分，就像人體的心臟一樣，電源設(shè)備供電的質(zhì)量及供電的可靠性，將直接影響整個通信及其質(zhì)量。 通信電源設(shè)備和設(shè)施主要包括：交流市電引入線路、電力變壓器、柴油發(fā)電機組、整流器、蓄電池組、直流變換器、逆變器、UPS不間斷電源以及各種交直流配電設(shè)備等。 通信配電就是把上述的電源設(shè)備，組合成一個完整的供電系統(tǒng)，合理地進行控制、分配、輸送，滿足通信設(shè)備的要求。第二節(jié)第二節(jié) 通信電源的電壓種類和標(biāo)準(zhǔn)通信電源的電壓種類和標(biāo)準(zhǔn) 在通信局站中，電能的消耗按用途分為生產(chǎn)用電和生活用電兩部分。前者包括

2、各種通信設(shè)備用電：如交換機、BSC、BTS、數(shù)據(jù)、計費設(shè)備、業(yè)務(wù)照明等，后者包括水泵、電梯、鍋爐、空氣調(diào)節(jié)器、生活照明以及其它非生產(chǎn)性用電。對通信設(shè)備的供電，分為直流供電和交流供電兩種。 隨著通信設(shè)備生產(chǎn)日趨程式化，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化，移動通信設(shè)備大多采用48V直流電源。有些設(shè)備需要高壓直流電源，也均由48V直流電源變換而得，為此，在移動通信電源系統(tǒng)中48V直流電源稱為基礎(chǔ)電源。采用交流電源的電信設(shè)備多為數(shù)據(jù)、小型機、計費設(shè)備、無線發(fā)信機、衛(wèi)星通信地面站等。 此外，通風(fēng)機等具有電動機的設(shè)備常采用三相380V交流電源：測試儀表及照明常用單相220V交流電源等等。標(biāo)準(zhǔn)電壓通信設(shè)備受電端子雜音電壓(mV)供

3、電回路全程(V)上電壓變動范圍(V)衡重雜音峰-峰值寬頻雜音（有效值）最大允許壓降(V)-48-40-572400mV0300Hz100mV 3.4150kHz30mV 150kHz30MHz3-24-19-2922.624+19+2922.6直流電源電壓變動范圍，脈動電壓和全程最大允許壓降應(yīng)符合下表要求：直流電源電壓變動范圍，脈動電壓和全程最大允許壓降應(yīng)符合下表要求： 電壓變動范圍系指在通信設(shè)備中，在電源架輸入端子上的測量值。而脈動雜音電壓是指在電源設(shè)備輸出端子上測量的等效雜音電壓。第三節(jié)第三節(jié) 通信設(shè)備對電源的要求通信設(shè)備對電源的要求 為了保證通信可靠、準(zhǔn)確、安全、迅速，根據(jù)目前通信設(shè)備狀

4、況，供電電源應(yīng)滿足以下要求：一、保證供電可靠 為保證通信可靠，必須有可靠的電源，電源設(shè)備的故障停電或瞬間停電都是不允許的。例如移動用交換局直流電源瞬間停電，將使交換機全部癱瘓，所有通話中斷。又如由于電源瞬間停電，造成計費、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中斷等。 保證供電可靠，要在設(shè)計和維護兩方面來實現(xiàn)。其一是要求市電可靠，盡量采用兩路供電，一路主用電與一路備用電。其二是交流和直流供電都應(yīng)有備用設(shè)備。從維護方面來說，操作和使用必須正常無誤，經(jīng)常檢修預(yù)防故障，確?？煽抗╇?。二、保證供電電壓穩(wěn)定 各種通信設(shè)備都要求電源電壓穩(wěn)定，不能超出允許的電壓變化范圍。電源電壓過低，通信設(shè)備不能正常工作：電源電壓過高，會損壞通信設(shè)備中

5、的電子元器件。此外，直流電源電壓中的脈動雜音電壓必須低于允許值，否則，對通信設(shè)備及通信質(zhì)量影響很大。 交流電源應(yīng)該具有良好的正弦波形，市電的諧波成分應(yīng)不超過1，而對柴油發(fā)電機則要求諧波成分不超過10，否則影響整流器輸出穩(wěn)定度及其它設(shè)備的穩(wěn)定工作。 交流電源電壓的變動范圍：市電為323V418V（187V242V），柴油發(fā)電機則應(yīng)為361V399V（209V231V）。 交流電源頻率的變動范圍：市電為50HZ2HZ，柴油發(fā)電機則應(yīng)小于50Hz1HZ。三、要求供電設(shè)備小型化 隨著集成電路的迅速發(fā)展和應(yīng)用，通信設(shè)備向小型化、集成化方向發(fā)展，電源裝置也必須實現(xiàn)小型化、集成化。此外，為適應(yīng)移動通信設(shè)備的

6、發(fā)展，還要求電源裝置體積小、重量輕。四、提高電源設(shè)備的效率 為了節(jié)約電能，必須提高電源設(shè)備的效率。在保證供電質(zhì)量的前提下，要盡量降低設(shè)備的費用。近年來，在高層通信大樓中，直流電源開始采用分散供電方案分層供給。這樣不僅可以節(jié)省大量的饋電線，而且還可以節(jié)約大量的電能。第四節(jié)第四節(jié) 通信電源供電系統(tǒng)方框圖通信電源供電系統(tǒng)方框圖一、集中供電 傳統(tǒng)的供電方式采用集中供電，即供電設(shè)備集中和供電負(fù)荷集中。采用集中供電方式電源系統(tǒng)組成方框圖如圖1-1所示。 移動通信用交流供電系統(tǒng)由專用變電站、市電油機轉(zhuǎn)換屏、低壓配電屏、交流配電屏以及備用發(fā)電機組組成。移動電站可提供應(yīng)急用電。 直流供電系統(tǒng)由整流設(shè)備、蓄電池組

7、和直流配電設(shè)備組成。直流供電系統(tǒng)向各種通信設(shè)備提供直流電源。 不間斷電源設(shè)備（UPS）對通信設(shè)備及其附屬設(shè)備提供不間斷交流電源。交流電源系統(tǒng)還應(yīng)對通信局（站）提供一般用和保證用的建筑負(fù)荷用電。保證建筑負(fù)荷是指通信用空調(diào)設(shè)備，保證照明、消防電梯、消防水泵等。建筑一般負(fù)荷是指一般空調(diào)、一般照明及其他備用發(fā)電機組不保證的負(fù)荷。 通信用空調(diào)、保證照明也可由電力室交流配電屏供電。 通信局（站）應(yīng)設(shè)事故照明，事故照明燈具可采用直流照明燈或交流應(yīng)急燈。 通信局（站）宜用10KV高壓市電引入，并采用專用降壓變壓器供電。 程控數(shù)字通信設(shè)備的供電系統(tǒng)以直流電源為主。直流電源由基礎(chǔ)電源和機架電源組成。 基礎(chǔ)電源是指

8、整流器、蓄電池監(jiān)控和配電設(shè)備的直流供電系統(tǒng)。機架電源是指交換機上插件電源。交換機上有多塊電源插板，有的是直流直流（DC/DC）變換器，它們把基礎(chǔ)電壓變?yōu)檫m當(dāng)?shù)碾妷旱燃墸?4，12，5，3）。有的是逆變器（DC/AC），提供多頻交流電源。除用戶電路直接使用基礎(chǔ)電源外，大部分交換機的功能集成元件都用機架電源。1集中供電的優(yōu)點： 集中供電的優(yōu)點是：由于整流器、控制屏、變換器、逆變器都集中放置在電力室，各類電壓的電池組都集中放置在電池室，因而供電容量大，且無需考慮兼容問題，供電設(shè)備的干擾也不會影響通信設(shè)備。2集中供電的缺點： 集中供電的缺點為： （1）供電設(shè)備集中，體積大，重量重，故電力室和電池室必須

9、建在電信大樓的底層，土建工程大。同時由于負(fù)載集中，若出現(xiàn)局部故障，則影響到全局。 （2）電力室至機房的饋電線截面積十分大，且隨著不斷擴容而增大，造成安裝的困難，也消耗銅材太多，且線路壓降大。 （3）需在基礎(chǔ)電源引出端至負(fù)載端裝設(shè)中間濾波器，否則電磁干擾射頻干擾將通過匯流線進入通信設(shè)備，影響通信質(zhì)量。 （4）擴容困難。二、分散供電 分散供電系統(tǒng)是指供電設(shè)備獨立于其他供電設(shè)備的負(fù)載，即負(fù)荷分散或電池與負(fù)載都分散。 1分散供電的類型 （1）在通信機房內(nèi)設(shè)一個集中的電源系統(tǒng)，包括整流設(shè)備和蓄電池，向全部通信設(shè)備供電。 （2）在通信機房內(nèi)設(shè)多個電源系統(tǒng)（包括整流設(shè)備和蓄電池），分別向通信設(shè)備供電。 （3

10、）通信設(shè)備每個機架內(nèi)設(shè)獨立的子電源系統(tǒng)，僅供本機架通信設(shè)備使用。2分散供電的優(yōu)點： 分散供電方式電源系統(tǒng)組成方框圖如圖12所示。 同一通信局（站）原則上應(yīng)設(shè)置一個總的交流供電系統(tǒng)，并由此分別向各直流供電系統(tǒng)提供低壓交流。 交流供電系統(tǒng)的組成和要求同上所述。各直流供電系統(tǒng)可分層設(shè)置，也可按通信設(shè)備系統(tǒng)設(shè)置。設(shè)置地點可為單獨的電力電池室，也可與通信設(shè)備同一機房。優(yōu)點： （1）占地面積小，節(jié)省材料。 （2）節(jié)能、降耗。如在分散供電系統(tǒng)中，整流設(shè)備采用的高頻功率整流模塊，控制單元采用微機技術(shù)，便可大量節(jié)省能耗。（PWM高頻整流模塊cos1），效率90%以上）。又如集中供電時，從電力機房到通信機房饋電線

11、壓降為12V，故電能損耗大，而分散供電，電源設(shè)備與通信設(shè)備同裝一室，故饋電線壓降極小。 （3）運行維護費用低。由于電源設(shè)備不需要一開始按終期容容量配置，機動靈活，有利于擴容，加之巡視工作量少，所以運行維護費用少。 （4）供電可靠性高。由于采用多個電源系統(tǒng)，因而故障率小，即全局通信癱瘓的概率很小。第五節(jié)第五節(jié) 通信電源的發(fā)展方向通信電源的發(fā)展方向一、提高交流供電系統(tǒng)可靠性 傳統(tǒng)的通信電源系統(tǒng)以直流供電為主，為了保證不間斷供電，必須配備兩組很大容量的蓄電池。近年來大量應(yīng)用的閥控鉛酸蓄電池的價格較高，體積和重量也較大。因此，若以直流供電為主，勢必造成電源投資很大，同時，電源機房占用面積也很大。 許多

12、先進通信設(shè)備對環(huán)境溫度的要求很高，機房空調(diào)設(shè)備的供電非常重要，為了確保空調(diào)設(shè)備正常工作，必須保證交流電源不間斷。此外，許多計費設(shè)備，顯示設(shè)備也需要交流電源，采用交流不間斷供電后，蓄電池駔的容量可以大幅度降低，蓄電池組的提供供電時間可降到1小時以內(nèi)。 近年來，交流不間斷電源，通信逆變器，交流穩(wěn)壓電源和無人值守油機發(fā)電機組的技術(shù)水平迅速提高，大大提高了交流供電的可靠性和供電質(zhì)量，一旦市電中斷，幾分鐘內(nèi)，油機發(fā)電機組即可正常供電，為交流電提供了有力的技術(shù)保障。二、實施分散供電 近年來，大型樞紐和高層局（站）內(nèi)通信設(shè)備的容量迅速增加，所需的供電電流大幅度提高，有時需要幾千安培，集中供電系統(tǒng)很難滿足通信

13、設(shè)備的要求。同時，采用集中供電系統(tǒng)時，萬一電源出現(xiàn)故障，將造成大范圍通信中斷，從而造成巨大的經(jīng)濟損失和極大的社會影響。 采用分散供電系統(tǒng)后，可以大大縮短蓄電池與通信設(shè)備之間的距離，大幅度減小直流供電系統(tǒng)的損耗。同時，從電力室到各通信機房可采用交流市電供電，線路損耗很小，可以大大提高送電效益。 總之，將大型通信樞紐或高層通信局（站）設(shè)備分為幾部分，每一部分由容量適當(dāng)?shù)碾娫丛O(shè)備供電，不僅能充分發(fā)揮電源設(shè)備的性能，還能大大減小電源設(shè)備故障的影響。同時，能大量節(jié)約能源。因此，目前許多國家的通信大樓都采用分散供電方式。三、電源設(shè)備與通信設(shè)備的一體化 通信設(shè)備和電源設(shè)備（包括一次和二次電源設(shè)備）裝在同一機

14、架內(nèi)，由外部交流電源供電的方式，稱為一體化供電方式。采用這種供電方式時，通常通信設(shè)備位于機架的上部，開關(guān)整流模塊和閥控鉛酸蓄電池組裝在機架的下部。目前光接入閥單元（ONO）和移動通信基站都采用這種供電方式，應(yīng)當(dāng)說明，在可靠性較高的通信設(shè)備中，都應(yīng)設(shè)置備用整流模塊。四、電源設(shè)備的少人值守和無人值守 為了確保通信電源系統(tǒng)可靠工作，除了提高通信電源設(shè)備的可靠性外，供電系統(tǒng)的日常監(jiān)控和維護極為重要。電源維護人員必須及時了解各種設(shè)備的運行狀況和出現(xiàn)的問題，及時采取措施，提高供電可靠性。此外，采用集中監(jiān)控管理系統(tǒng)，也可大大提高通信電源的現(xiàn)代管理水平。 目前，各種通信設(shè)備發(fā)展非常迅速，隨著無人（少人）值守制

15、度的推行，將實現(xiàn)產(chǎn)品的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，包括組合電源逆變、整流器轉(zhuǎn)換、油機啟動、不停電電源全套設(shè)備都能實現(xiàn)自動化，滿足通信設(shè)備的要求。第二章第二章 交流供電系統(tǒng)交流供電系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 交流供電的種類交流供電的種類 根據(jù)電信局（站）的不同建設(shè)規(guī)模及電信設(shè)備的供電要求，新型電信電源的交流供電包括如下幾種：1.交流市電供電；2.備用油機發(fā)電機組或燃?xì)廨啺l(fā)電機組供電，3.交流不間斷電源（UPS）設(shè)備供電，4.應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電作為交流電源。 電信設(shè)備所用的交流電源宜利用市電作為主要電源。根據(jù)電信局（站）所在地區(qū)的供電條件，線路引入方式及運行狀態(tài)，可分為四類市電方式：一類供電充分可靠，二類供電比較可靠，三類供

16、電不完全可靠，四類完全不可靠。我們合肥所處一類地區(qū)，是從兩個穩(wěn)定可靠的獨立的發(fā)電廠引入兩路供電線，不會因檢修而同時停電，事故停電極少。 第二節(jié)第二節(jié) 交流高壓配電系統(tǒng)交流高壓配電系統(tǒng) 較大的通信局、長途通信樞鈕為保證高質(zhì)量的穩(wěn)定市電，一般采用二路10kV級的高壓市電引入線，如下圖所示。 我國發(fā)電廠的發(fā)電機組輸出額定電壓為3.1520kV。為了減少線路能耗、壓降，經(jīng)發(fā)電廠中的升壓變電所升壓至35500kV，再由高壓輸電線傳送到受電區(qū)域變電所，降壓至610kV，經(jīng)高壓配電線送到用戶配電變電所降壓至380V低壓，供用電設(shè)備使用。 我國目前采用的輸電標(biāo)準(zhǔn)電壓有：35kV、110kV、220kV、330

17、kV、500kV。配電標(biāo)準(zhǔn)電壓有6kV、10kV等。 對于電信局(站)中的配電變壓器，其一次線圈額定電壓即為高壓配電網(wǎng)電壓，即6kV或10kV。二次線圈額定電壓因其供電線路距離較短。一般選400230V，而用電設(shè)備受電端電壓為380220v。第三節(jié)第三節(jié) 交流低壓配電系統(tǒng)交流低壓配電系統(tǒng)一、交流基礎(chǔ)電源 經(jīng)由市電或備用發(fā)電機組（含移動電站）提供的低壓交流電為通信局(站)用的交流基礎(chǔ)電源。 1低壓交流電的標(biāo)稱電壓為220380伏，三相五線，頻率50赫茲。 2使用交流電的通信沒備和電源設(shè)備供電電壓規(guī)定如下: 3當(dāng)市電供電電壓不能滿足上述規(guī)定或通信設(shè)備有更高要求時，應(yīng)采用調(diào)壓或穩(wěn)壓設(shè)備滿足電壓允許變

18、動范圍的要求。 4通信局(站)應(yīng)根據(jù)要求安裝無功功率補償裝置。交流供電系統(tǒng)包括變電所供給的高壓或低壓市電、油機發(fā)電機供給的自備交流電源以及由整流器、逆變器和蓄電池組成的交流不停電電源、交流配電屏等部分。二、低壓配電 通信電源的交流供電系統(tǒng)包括變電站、油機發(fā)電機、通信逆變器和交流不問斷電源(UPS)。電信局一般都由高壓電網(wǎng)供電。為了提高供電可靠性，重要通信樞紐應(yīng)從兩個變電站引入兩路高壓電源，一路主用，另一路備用。 電信局內(nèi)通常都設(shè)有降壓變電室。室內(nèi)裝有高、低壓配電屏和降壓變壓器。通過這些設(shè)備，把高壓電源(一般為10kV)變?yōu)榈蛪弘娫?三相380V)，供給整流設(shè)備和照明設(shè)備。 在高層通信大樓中，為

19、了縮短低壓供電線路，降壓變電站可設(shè)在主樓內(nèi)。此時，電力變壓器應(yīng)選用干式變壓器，配電設(shè)備中的高壓開關(guān)應(yīng)選用戶內(nèi)高壓真空斷路器。 為了不間斷供電，電信局內(nèi)一般都配有自動油機發(fā)電機組。當(dāng)市電中斷后，油機發(fā)電機自動啟動。由于市電比油機發(fā)電機更經(jīng)濟，所以。通信設(shè)備一般都應(yīng)由市電供電。 市電和油機發(fā)電機的轉(zhuǎn)換由低壓交流配電屏完成。目前使用的交流配電屏已經(jīng)具有市電、油機電自動轉(zhuǎn)換功能。低壓交流配電屏將低壓交流電分別送到整流器、照明設(shè)備和空調(diào)。第四節(jié)第四節(jié) 功率因數(shù)補償功率因數(shù)補償一、提高功率因數(shù)的意義 在三相交流電所接負(fù)載中，除白熾燈、電阻電器設(shè)備負(fù)荷的功率因數(shù)接近于1外，其它三相負(fù)載如三相交流異步電動機、

20、三相變壓器、整流器、架空線路等的功率因數(shù)均小于1，特別是在輕載情況下，功率因數(shù)更為降低。用電設(shè)備功率因數(shù)降低后，帶來的影響是： 1使供電系統(tǒng)內(nèi)的電源設(shè)備容量不能充分利用。 2增加了電力網(wǎng)中輸電線路上的有功功率的損耗。 3功率因數(shù)過低，還將使線路的電壓損失增大，結(jié)果在負(fù)荷端的電壓就要下降，有時甚至低于容許值，嚴(yán)重影響異步電動機及其他用電設(shè)備的正常運行。特別是在用電高峰季節(jié)，或通信業(yè)務(wù)量大時，功率因數(shù)低，使輸出電壓低于允許值，給用電戶及通信造成影響或帶來損失。二、提高功率因數(shù)的方法 1提高自然功率因數(shù)的方法 采用降低用電設(shè)備所需的無功功率以改善其功率因數(shù)的措施，稱為提高自然功率因數(shù)的方法。 2提高

21、功率因數(shù)的補償法 采用移相電容器（即靜電電容器）來補償用電設(shè)備的功率，以提高功率因數(shù)的措施，稱為提高功率因數(shù)的補償法，在電信企業(yè)變電所，通常采用這種補償方法，用補償方法提高功率因數(shù)須增加新設(shè)備，從而增加了設(shè)備的投資，此外補償本身也有功率損耗，所以從整體來看首先應(yīng)采用提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)的方法。當(dāng)功率因數(shù)還達(dá)不到要求時，再采用補償。典型基站電源系統(tǒng)圖典型基站電源系統(tǒng)圖 在基站快速發(fā)電接入箱中市電與發(fā)電機電的轉(zhuǎn)換是通過四極四極雙空開互鎖或是四極四極雙擲刀閘實現(xiàn)的，需要強調(diào)的是：一，四極雙空開互鎖一定要謹(jǐn)防互鎖機構(gòu)脫落或失去互鎖效果，或是空開本身故障導(dǎo)致應(yīng)急發(fā)電機供電時向市電電網(wǎng)反送電，危及電網(wǎng)及電網(wǎng)檢修人員的生命安全。選擇四極空開就是為了連中性線都與市電電網(wǎng)相隔