通信電源基礎知識培訓49570課件

通信電源

基礎知識培訓新疆通信規(guī)劃設計院2/6/20231培訓內(nèi)容大綱通信電源系統(tǒng)概述高頻開關電源系統(tǒng)機樓供電系統(tǒng)組成及市電分類普通交流供電系統(tǒng)交流不間斷電源系統(tǒng)(UPS)開關和電纜的選型勘查和設計需記錄和注意的問題2/6/20232柴油發(fā)電機組通風煙管油機房降噪油機銘牌油機輸出線2/6/20233變壓器變壓器設備干式變壓器油浸式變壓器2/6/20235低壓配電屏2/6/20236低壓配電屏2/6/20237分體式電源系統(tǒng)直流配電屏整流機架整流模塊2/6/20239UPS產(chǎn)品系列：小、中、大功率系列小功率UPS設備，主要用于大客戶及小型計算機房、小容量需求通信機房、辦公等場合，中等功率UPS設備，主要用于部分本地網(wǎng)中等容量需求通信機房大容量UPS設備應用于大的IT機房、IDC機房等模塊化UPS設備，用于前期負荷較小隨IT設備增加逐步增加負荷的場合2/6/202310UPS系統(tǒng)UPS設備1+1備份UPS系統(tǒng)UPS輸出屏2/6/2023112/6/202313直流供電系統(tǒng)通信電源系統(tǒng)應用：由于交換，傳輸，基站等通信設備采用直流供電。所以，通信電源的主要功能是將公用電網(wǎng)的交流電進行整流變換以提供給主設備穩(wěn)定的直流電。通信電源的分類與應用場合：變換技術：高頻開關電源輸出電壓：-48V：交換，傳輸，接入網(wǎng)電源。+24V：部分基站電源系統(tǒng)結構：組合電源，分立機柜電源應用環(huán)境：戶內(nèi)電源，戶外電源安裝方式：駐立式，壁掛式，插框式

2/6/202314分體式電源系統(tǒng)電源在通信網(wǎng)中的位置：中心機房為網(wǎng)絡傳輸，交換，數(shù)據(jù)、網(wǎng)管的核心接點。大容量通信電源為網(wǎng)絡提供動力支持。2/6/202315常用電源廠家設備簡介艾默生中興普天(洲際)中達

2/6/202317開關電源系統(tǒng)的組成交流配電屏(掛墻或落地)，主要給整流機架供交流電整流機架(內(nèi)裝整流模塊、監(jiān)控模塊等)，交流輸入/直流輸出直流配電屏，整流器輸出通過直流屏內(nèi)熔絲或開關輸出到通信設備蓄電池，市電正常時由整流器進行浮充，停電時對通信設備供電小容量組合開關電源直流配電安裝在整流機架內(nèi)

2/6/202318高頻開關電源系統(tǒng)配置開關電源的基礎數(shù)據(jù)高頻開關電源系統(tǒng)的組成蓄電池容量計算及配置整流模塊容量計算及配置交流負荷(交流引入)計算常用的開關電源廠家簡介配置開關電源系統(tǒng)舉例2/6/202319開關電源系統(tǒng)的組成直流電源的配電系統(tǒng)：它承接從整流器或蓄電池送來的直流電，分配和傳送到通信機房的設備上去，完成對負載的分路、保護和監(jiān)控，以及對整流器、蓄電池組和調(diào)壓裝置的控制與保護。

1）低阻配電系統(tǒng)：基礎電源通過匯流排直接饋送到通信機房的機架，由于匯流排等電阻很低，稱為低阻配電系統(tǒng)(低電阻，大電流供電)2）高阻配電系統(tǒng)：是瞬態(tài)限流配電系統(tǒng)、又稱輻射式饋電，即各通信設備機架電源負載線均用高電阻電纜從公共配電點引出(高電阻，小電流供電)2/6/202321低阻配電和高阻配電的區(qū)別在低阻配電方式中，當某一支路的負載發(fā)生短路時，將引起電源電壓的大幅降低，以致影響其它支路負載的工作，同時過大的短路電流會損傷蓄電池。而在采用高阻配電的供電系統(tǒng)中，每一負載支路都具有高阻抗，遠大于電源內(nèi)阻，所以某一支路的負載短路所引起的電源電壓瞬變能夠被限制在一定范圍內(nèi)，不會影響其它支路負載的工作。為了使負載支路具有高的阻抗，通常取一定截面積的用戶電纜作為饋電線。如果配電柜到交換機電源架的距離短，可在饋電電線中串接一附加電阻，以增加總電阻值。2/6/202322系統(tǒng)型號：PS481000-5/100整流器：HD48100-5監(jiān)控模塊：PSM-A整流架RACK1000-5RACK1500交流配電柜直流配電柜單整流柜1000A或1500A、2000A，可以多柜并聯(lián)，最大4000A1、艾默生以艾默生組合電源為例100A模塊構成PS481000-5電源系統(tǒng)2/6/202323樞紐樓電源方案分散或集中的選擇原則參考：交換局容量較大，或有兩個以上交換系統(tǒng)時，應采用分散供電2大型通信局站可分層設置多個獨立供電系統(tǒng)，分別向各專業(yè)通信機房供電。3一般通信局站和小容量通信站可采用集中供電方式。分散式供電特點：全局分設多個通信電源供電點，每個供電點對鄰近的通信設備提供獨立的供電電源。分散式供電可靠性較高。避免了一套電源系統(tǒng)和一個直流母線造成的單點故障。監(jiān)控模塊2/6/2023252.接入網(wǎng)電源方案模塊局及接入網(wǎng)機房數(shù)量大，機房條件相對簡陋。很多機房為租用民房、自建土建房或彩板房。常見方案以采用獨立電源為主，少量采用電源內(nèi)置主設備方案。超寬輸入電壓范圍：90-290VAC可正常工作全方位的防雷設計（交流側、直流側、信號線等）電磁兼容達到CLASSB水平，適用于居民樓環(huán)境具有負載下電及電池低電壓保護功能整流模塊具有過壓脫離功能模塊采用風冷/自然冷兼容，提高了系統(tǒng)的可靠性2/6/202326配置開關電源的基礎數(shù)據(jù)通信設備本期耗電量和用電端子需求根據(jù)機房面積和系統(tǒng)本身估算終期耗電量和用電端子需求如果是擴容局，查勘時需要詳細記錄原有電源系統(tǒng)型號，整流器和蓄電池容量，交直流屏已用及空余端子位置及數(shù)量，交流引入開關容量及電纜線徑，系統(tǒng)原有設備耗電量2/6/202327局站類別通信樞紐中小型綜合通信局交換局市話模塊局光纜.微波有人站光纜.微波無人站移動通信基站衛(wèi)星通信地球站無線電臺郵件處理中心市電配置臺數(shù)及類別放電小時數(shù)

項目無線設備傳輸設備一類市電備用發(fā)電機組臺數(shù)1111————111電池總放電小時數(shù)1111————1—1二類市電備用發(fā)電機組臺數(shù)2221~222——221電池總放電小時數(shù)11~21~23~13②1~3121

3~4三類市電備用發(fā)電機組臺數(shù)—2—1~222④222電池總放電小時數(shù)—2~3—4~26~8②2~4201

3~4四1備用發(fā)電機組臺數(shù)————22⑤———類電池總放電小時數(shù)————8~10②3~524———市2備用發(fā)電機組臺數(shù)————22⑤———電電池總放電小時數(shù)————20~24②3~524———2/6/202329機樓供電系統(tǒng)組成及市電分類市電分類：2/6/202330蓄電池容量計算及配置計算蓄電池容量前需確定近期耗電量和蓄電池放電小時數(shù)蓄電池組的總放電小時數(shù)一般按：基站按3小時配置；二類市電傳輸按3小時，其他按2小時；三類市電傳輸按8小時，其他按3小時。蓄電池總容量計算為：其中：Q：蓄電池容量(Ah)；

K：安全系數(shù)，取1.25；

I：負荷電流(A)；

T：放電小時數(shù)(h)；

η：放電容量系數(shù)(根據(jù)設計規(guī)范取值)；

t：實際電池所在地的環(huán)境溫度數(shù)值(廣東按5℃考慮)；

α:電池溫度系數(shù)(1/℃)，當10>放電小時率≥1時，取α＝0.008。2/6/202331開關電源容量計算及配置根據(jù)原郵電部《通信電源設備安裝設計規(guī)范》中的規(guī)定，整流器等換流設備的容量應按近期負荷配置。按N+1(10臺整流器以上每10臺增加1臺)冗余方式配置容量I整流器＝I直流設備耗電+I蓄電池充電+I備份

其中：I蓄電池充電＝蓄電池容量(Ah)/10；

I直流設備耗電＝P直流設備功率(W)/48I備份：可以是（I直流設備耗電+I蓄電池充電）*15%2/6/202332交流負荷(交流引入)計算交流負荷的計算

P交流＝P直流/轉(zhuǎn)換效率（可取0.7-0.8）

P直流＝整流器臺數(shù)×整流器容量(A)×電壓(48/24V)如果按整流機架滿配計算交流負荷，可據(jù)此選擇前端交流引入空開和電纜2/6/202333蓄電池放電時間計算經(jīng)驗系數(shù)

已知蓄電池容量計算蓄電池放電時間，先估算大概時間，再按下式估算：T=Q/T時間*I1小時系數(shù)：T時間＝3.31；2小時系數(shù)：T時間＝2.44；3小時系數(shù)：T時間＝1.98；4小時系數(shù)：T時間＝1.88；6小時系數(shù)：T時間＝1.65；8小時系數(shù)：T時間＝1.58；10小時以上系數(shù)：T時間＝1.40；2/6/202334配置開關電源系統(tǒng)舉例例：查勘某交換局原有電源設備：400AC交流屏1面(前端交流引入為400A)，二類市電1000A整流機架1架(內(nèi)裝9臺100A模塊)2500DC直流屏1面2組1500Ah蓄電池已有設備耗電量讀數(shù)為：350A/53.5V本期新增設備耗電需求15kW

2/6/202335配置開關電源系統(tǒng)舉例1、算擴容后耗電量：I運行＝350A×53.5V/48V＝390AI擴容后＝I運行×安全系數(shù)＋I本期新增＝390×1.15＋15000/48＝761A2、算蓄電池容量(按2小時)：761×2*1.25/0.61＝3118Ah，已有電池總容量為3000Ah的放電時間：3000/761/2.44約為1.65小時，規(guī)范規(guī)定二類市電放電時間為1～2小時，已有電池滿足要求3、計算整流模塊容量(n+1)：(761＋300)/100＋1＝11.6臺，取整為12臺；已有9臺，本期擴容3臺模塊和1個整流機架，300A為電池10小時率充電電流(電池總容量/10)4、核算交流引入負荷：P本期負荷＝13×100×48/0.8＝78kWP滿配負荷＝20×100×48/0.8＝120kW算需接的交流端子：P=3U*I(U:相電壓I:相電流)380V交流電中U相電壓=220V、I相電流=P/3U相電壓在計算占用端子和電力電纜的選擇都需要使用到相電流這個值，在這個例子中I相電流=78/3*220=118A，占用端子可用該值乘（1.1-1.4）的系數(shù)，電信機房中交流負荷多為IT設備（容性負載）開機瞬間沖擊電流較大，故系數(shù)可取上限。電纜可根據(jù)該電流查載流量表選取，負荷電流、所選電纜的載流量、選擇的交流斷路器（俗稱空開）有這樣的關系：負荷電流<斷路器容量<電纜載流量

2/6/202336交流不間斷電源系統(tǒng)(UPS)UPS概念UPS組成UPS原理圖UPS的特點UPS容量配置常用的UPS廠家簡介配置UPS舉例2/6/202337UPS概念

定義：UPS是連接在負載和市電之間一種電源設備，它的功能是保證向負載提供持續(xù)不間斷高質(zhì)量的交流電源原理：AC-DC-AC，輸出的交流電更干凈作用：無間斷切換、電壓變換(穩(wěn)壓)、頻率變換(穩(wěn)頻/濾波)、提供一定后備時間按工作方式分：在線式和后備式并機方式一般為雙機冗余功率均分熱備份

2/6/202338UPS的組成

UPS輸入屏：1路輸入，若干路輸出，不同電源廠家連接不同：1）、2臺主機旁路在內(nèi)部并聯(lián)；2）、每臺主機主輸入和旁路在內(nèi)部并聯(lián)；3）、每臺主機需要主、旁2路輸入主機：2臺或2臺以上電池柜(架)：電池單體12V，根據(jù)不同廠家逆變器電壓范圍不同，每組電池數(shù)量不同，一般30或32只單體串連，電壓為360V或384V

2/6/202339UPS的組成旁路開關柜：大容量UPS配置(120kVA以上)電池開關柜：不一定有，電池開關有可能裝在電池柜內(nèi)UPS輸出屏：根據(jù)配電需求配置，小容量UPS可以和UPS輸入屏合成1個屏交流列柜：與通信設備放一列，一般雙路輸入，根據(jù)配電需求配置30~60路小容量單相空開，輸出開關分配注意三相平衡

2/6/202340UPS原理圖

2/6/202341UPS的特點

最大輸出功率為二倍單機容量（一般情況下，只允許使用單機容量），正常情況下兩臺UPS各分擔50負荷缺點：當負載功率超出備份系統(tǒng)允許范圍即單機容量時，系統(tǒng)不限制、不報警，讓負載在沒有備份的系統(tǒng)中繼續(xù)運行優(yōu)點：兩臺機均可以直接與市電取得同步，可確保轉(zhuǎn)換旁路同步轉(zhuǎn)換；對瞬間過載適應能力強；最大輸出容量可達二倍單機容量（此時無備用容量）2/6/202342UPS容量配置

UPS容量：按近期負荷配置，在用負荷一般不超過額定容量的80%UPS輸入開關容量：考慮過載，容量大于額定電流的1.25倍；UPS三相平衡，主輸入用3芯電纜，旁路用4芯電纜電池容量：按電池直流放電功率計算，不同放電時間放電功率不同，一般為15/30/60分鐘，設計時由UPS廠家按放電時間要求配置，我們核算2/6/202343常用UPS廠家

法國梅蘭日蘭美國力博特，現(xiàn)在艾默生在國內(nèi)生產(chǎn)中達2/6/202344配置UPS舉例例：二樞紐新建智能網(wǎng)交流用電設備耗電需求：本期負荷23kW，近期負荷45kW，本期用電端子需求16路16A和16路32A，電池后備時間按30分鐘計算

2/6/202345配置UPS舉例配置主機容量：45/0.8/0.8＝70kVA，可選用2臺80kVA的UPS雙機系統(tǒng)配置輸入屏：主機輸入開關容量(80000/0.9/660)×1.25＝168A(380V)，選用200A；2臺主機旁路一路輸入選大一級開關250A，則輸入屏總輸入開關選用400A配置輸出屏：2路輸入開關選200A，考慮交流列柜需雙路輸入，輸出開關可配置4路100A和4路63A配置交流列柜：主備2路100A輸入，輸出按通信設備用電端子需求并考慮一定擴容需求，配置30路16A和30路32A單相空開，考慮三相平衡，ABC三相各10個16A和10路32A

2/6/202346配置UPS舉例采用雙登蓄電池的計算：1、80kVAUPS所需直流功率考慮一般計算機負載的功率因數(shù)在0.6～0.7，取0.8，則其所需直流功率為：PDC=Pn×cosΨ÷逆變效率=80000×0.8÷0.95=67,368W2、電池截止電壓的計算則每2V單格電池所需放電功率為：68000/（32×6×0.94）＝376W，其中，32為UPS使用12V電池的串連數(shù)量；6為每節(jié)12V電池內(nèi)2V單格電池數(shù)量。0.94為UPS電池的逆變效率（DC-AC效率）。查華達電池1.80V放電功率表，其中6GFM-VE155電池30min的2V單格電池放電功率為239W。如選用該電池，則需并聯(lián)使用，并聯(lián)組數(shù)為531W/310W=1.88組。則每臺UPS選用2組6GFM-VE155電池，每組32只串聯(lián)（每臺UPS使用32只155AH/12V電池）。實際2V單格電池放電功率310×2＝620W，大于所需531W的要求，實際放電時間超過30分鐘（80KVA/64KW滿載）。

2/6/202347UPS供電系統(tǒng)UPS輸入屏UPS輸出屏UPS列頭柜(分配屏)1#UPS設備2#UPS設備蓄電池組蓄電池組通信機房電源機房2/6/202348開關和電纜的選擇－開關設計過程中開關使用最多的是梅蘭日蘭塑殼開關(低壓配電保護)和小型斷路器(低壓終端配電保護)塑殼開關型號：NS(80～1250)N/H/L，N為標準型，H為高性能型，L為極高性能型塑殼開關根據(jù)安裝方式分為插拔式和固定式塑殼開關4種外形尺寸：80A、100～250A、400～630A、800～1250A塑殼開關額定電流等級：80、100、160、250、400、630、800、1000、1250A塑殼開關(100～630A)可增加電子脫扣器或電磁脫扣器附件調(diào)整整定值滿足保護要求，電子脫扣器整定范圍更寬2/6/202349開關和電纜的選擇－開關C45N/H小型斷路器已不生產(chǎn)，現(xiàn)在一般使用C65N/H型小型斷路器型號：C65N/HC/D(1～63)，H型可用于直流，C型用于常規(guī)負載，D型用于沖擊性負載小型斷路器分為：1P/2P/3P/4P(尺寸18/36/54/72mm)小型斷路器額定電流等級：1、2、4、6、10、16、20、25、32、40、50、63A小型斷路器瞬時脫扣范圍C型曲線為5～10倍額定電流，D型曲線為10～14倍額定電流小型斷路器端子接線面積：1～32A可接25mm2以下，40～63A可接35mm2以下2/6/202350開關和電纜的選擇－開關比較常用還有NC100H/NC125HNC100H/NC125H型號：NC100H/NC125HC/D(63～125)，C型用于常規(guī)負載，D型用于沖擊性負載NC100H/NC125H分為：1P/2P/3P/4P(尺寸27/54/81/108mm)NC100H/NC125H額定電流等級：63、80、100、125ANC100H/NC125H瞬時脫扣范圍C型曲線為7～10倍額定電流，D型曲線為10～14倍額定電流NC100H/NC125H端子接線面積：可接50mm2以下2/6/202351開關和電纜的選擇－開關開關選擇原則：1、開關額定電流必須大于負載電流2、前一級開關額定電流必須大于或等于后一級開關額定電流3、禁止使用漏電開關

2/6/202352開關和電纜的選擇－電纜通信設備電纜選擇原則：1、必須采用阻燃銅芯電纜2、載流量必須大于上一級開關的額定電流3、交流中性線選用與相線截面相等4、交流進線按遠期負荷計算，出線按被供負荷計算，按允許載流量并兼顧機械強度選型5、蓄電池放電回路的直流電纜按允許壓降并兼顧允許載流量選型，整個回路的壓降不能大于3.2V(-48V)或2.6V(＋24V)6、地線電纜選用35～95mm2電纜，機房總地線引入選用95mm2，長度超過100m布放2根

2/6/202353開關和電纜的選擇－電纜常用電纜載流量表：

2/6/202354開關和電纜的選擇－電纜導線壓降計算公式：電流矩/導線截面/57，57為銅的電導率電源全程壓降分配原則：配電設備按標準固定分配，其他應靈活分配；距離短、纜線數(shù)量少應盡可能少分配壓降；距離長、纜線數(shù)量多應盡可能多分配壓降。

2/6/202355開關和電纜的選擇－電纜按規(guī)范直流屏允許壓降為0.5V，直流列柜為0.2V；但如果直流屏負荷電流不超過1000A壓降取0.2V如果是擴容電源，最好查勘已有電池電纜線徑及長度，通過計算確定此段壓降，一般電池離電源不遠的話，可按小于1V

2/6/202356勘查和設計中需要記錄和注意的問題

1、高頻開關電源查勘記錄及照片（直流電源系統(tǒng)）電力機房中開關電源系統(tǒng)的交流屏，需要記錄：交流屏的型號，交流耗電量，低壓端的引入端子的容量（一路or兩路）及引入電纜的線徑，并記錄屏內(nèi)正反面交流端子的使用情況；最好有外觀及內(nèi)部構造的照片；電力機房中開關電源系統(tǒng)的整流器