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1、通信电源系统基础,省公司网络部基础室2010年2月,通信动力系统,电源系统空调系统动环监控与防雷接地系统,三相交流,交流电：电压、电流的大小/方向随时间不断变化三相电字母表示 A、B、C、N、GND（或U、V、W、N、GND）相电压火线与中线间电压（220VAC）线电压两火线之间的电压（380VAC)一般交流电压表、电流表的刻度为有效值,电源分类,电源按性质分交流电、直流电两种。,直流电,u,U0,t,i,I0,直流电：大小和方向不随时间而变化，恒定不变的电压或电流。,内容提要,交流供电系统,通信电源系统总体要求,直流供电系统,供电系统架构供电方式供电标准设备更新原则,通信电源系统总体要求,一
2、、电源系统架构-核心机房,空调设备,负载设备,油机发电机组,蓄电池组,接地网,通信电源系统架构：交流供电系统、直流供电系统、接地系统,一、电源系统架构-基站,市电引入,移动油机,防雷设备,接地网,蓄电池组,无线设备,传输设备,动环设备,交流配电屏,通信电源系统架构：交流供电系统、直流供电系统、接地系统,二、供电方式-集中,上图中（a）不允许断电；（b）允许短时间断电（c）允许较长时间断电,二、供电方式-分散,目前通信机房广泛应用分散供电方式,上图中（a）不允许断电；（b）允许短时间断电（c）允许较长时间断电,供电方式比较,注：目前通信机房广泛应用分散供电方式。,特点,综合楼所有开关电源、UPS
3、设备集中安装在某一楼层大型电力机房，大型电池室,综合楼电力机房分散设置在各个楼层或专业机房，开关电源、UPS分楼层安装,电源设备故障影响范围小，不跨楼层供电，节省电缆，线路损耗小，安全性高,电源设备分散,电源设备维护方便,电源设备故障影响范围大，跨楼层输出电缆多，输送距离远，线路压降损耗大,优点,缺点,三、供电质量标准-交流,交流市电供电标准,交流油机电源供电标准,三相供电电压不平衡度不大于4%，电压波形正弦畸变率不大于5%。,三、供电质量标准-直流,直流电源供电标准,直流供电回路接头压降应符合下列要求，或温升不超过70。1、1000A以下，每百安培5mV。2、1000A以上，每百安培3mV。
4、,一、设备更新周期：二、设备使用年久或其他原因，经维修达不到质量要求可提出更新计划三、未到使用年限损坏严重需更新，应经过技术鉴定，向省公司报批。四、已到使用年限经检测性能良好设备，经省公司批准，方可继续使用,四、动力设备更新原则,内容提要,动环监控与接地系统,交流供电系统,通信电源系统总体要求,直流供电系统,交流供电系统架构,承担全网集中设备的移动通信枢纽楼严格按照“二路市电、二路固定油机”的原则配备。其他通信生产综合楼按照“一路市电、二路固定油机”或“二路市电、一路固定油机”的原则配备。,2路高压1万伏市电,变压器输出380/220V,油机发电机组输出380/220V,低压配电输送各楼层,高
5、压配电部分,低压配电部分,高压配电设备低压配电设备油机发电机组UPS供电系统,交流供电系统,高压配电设备,高压配电主要包括市电进线柜、计量柜、变压器进线柜、母联开关柜、隔离开关柜、操作电源柜等组成。市电进线柜：高压10KV市电引入，闭合、分断接入功能。计量柜作用：检测电压、电流，进行高压计量电能。变压器进线柜：为变压器提供高压市电输入功能。母联开关柜：实现变压器能够共享两路高压市电功能。隔离开关柜：实现两路高压市电安全隔离功能。操作电源柜：提供稳定不间断的操作电源。,高低压系统操作(1) 持证上岗：操作时必须佩戴绝缘手套、绝缘鞋靴等防护。(2) 操作原则：停电顺序应先停低压，后停高压；先断负荷
6、开关，后断隔离开关。送电顺序则相反。(3)操作监护: 一人操作，一人监护，实行操作唱票制度，不准一人操作。,变压器用途：将10KV高压市电降压，输出380/220V交流电源；变压器结构：由铁芯、线圈、绝缘、引线四部分组成。通信机房楼常用干式和油浸式变压器两种： 1、干式变压器带有温控器，自动检测温度高时开启风机冷却，适用于 容量较大场所(400KVA以上） 2、油浸式变压器带有油箱、油枕，油冷却，适用于容量较小场合（ 400KVA以下）。变压器调压方式：1、无载调压（无励磁调压）:停电放电后，调整变压器抽头，手动调压。2、有载调压（有励磁调压）：无需停电，带载调压通过驱动调压开关实现,变压器设
7、备,油浸式变压器,干式变压器,低压配电设备,低压配电设备主要包括低压总开关柜、电容补偿柜、市电油机ATS转换柜、低压母联开关柜、负载分配柜组成。低压总开关柜：变压器输出到低压母线。电容补偿柜：补偿无功功率，提高功率因数作用。市电油机ATS转换柜：实现油机市电转换，保障保证负载供电。低压母联开关柜：当1台变压器故障时，由另1台变压器通过低压母联承担两段低压母线负载供电。负载分配柜：给楼层开关电源、UPS、机房空调配电屏分配供电作用。,ATS开关,低压配电设备图,电容补偿柜,案例图片-异常温升,盐城新区机房1#补偿柜总熔丝配置容量小，导致熔丝发热68,南京幕府山机房400KVAUPS并机柜输出开关
8、，接线松动发热开关端子烧毁,松动端子,烧毁熔化端子,楼层配电系统包括楼层配电总屏、开关电源交流输入配电屏、ups交流输入配电屏、空调交流输入配电屏。楼层配电系统，对于承担开关电源系统、UPS系统、空调系统电源总屏功能的交流输入配电屏，必须从低压配电系统的两段母线分别引接两路输入电源。,1变压器低压母线系统,2变压器低压母线系统,转换开关,主用输入,备用输入,低压配电系统-楼层配电,按安装方式分类：（1）固定机组,油机发电机组-分类,（2）移动机组,便携式 (5-15kw),拖车式（20-200kw）,车载式（20-500kw),按内燃机分类（1）柴油机（2）汽油机（3）煤气机,按转速分类（1）
9、低速：750转以下/分钟（2）中速：750-1000转/分钟（3）高速：1000以上转/分钟通信用油机：1500转/分钟,油机发电机组-油机结构,油机组成：（2大机构，5大系统）曲轴连杆机构、配气机构、燃油供给系统、润滑系统、冷却系统、启动系统、电气控制系统，共七大部分在组成。曲轴连杆机构：活塞、连杆、曲轴。配气机构：凸轮轴、挺杆、进气门、排气门、涡轮增压器。燃油供给系统：燃油、油箱、油管、输油泵、燃油滤清器、喷油泵、喷油器、回油管。润滑系统：油底壳、机油、机油泵、机油滤清器、旁通阀。冷却系统：水箱，水泵、水管、风扇、皮带、水套、加热器。启动系统：启动电池、马达、充电器、电器控制部分。电气控制
10、系统：控制屏、输出配电部分组成。,油机发电机组功能,油机发电机组作用：在市电停电后，输出380/220V、频率为50HZ的稳定交流电，提供备用交流电源。油机发电机组由发动机、 发电机、控制和配电系统三大部分构成。通信用固定油机发电机组已实现远程监控，具备三遥功能：遥测、遥控、遥信。,油机发电机组维护,一、开机前的检查机体：全面检查机组的外部件，联接应紧固，风扇皮带完好，系统无渗漏现象，无杂物；油：检查机油面是否在油标尺两刻度线之间，高于上刻度线机油多，低于下刻度线机油少；燃油箱油量充足，需满足8小时运行。水：冷却水箱冷却液要加满；环境温度低于5时应给机组加热电：启动电池电压（24-27V)，液
11、位在刻度线内，极柱接线牢固，电量充足； 气：进气、排烟顺畅，进排风通畅，散热良好。,水箱盖,机油标尺,排风系统,启动马达,排烟,空气滤清器,机油标尺刻度,启动电池连接线,二、启动、运行时检查启动：每次启动5-15秒，两次启动间隔60秒，连续三次不成功即为启动失败，必须查明原因才能启动。仪表指示：水温（80-90 ）、机油油压（2.5-5)、频率50HZ（转速）,输出电压（380V/220V）四漏：漏油、漏水、漏气、漏电等异常现象；排气烟色：正常略带浅灰色；异常颜色：深蓝色、浓黑色、白色。无异常声响和低频振荡现象。,三、关机、故障停机检查1、正常关机：应先切断负荷、空载运行35min ，再关闭油
12、门停机。充分冷却后及时补充燃油。2、故障停机：油压低、水温高、转速高、电压异常等应能自动停机。故障未排除前不得重新开机运行。3、紧急停机：当出现飞车事故时，应立即阻断进气和减压法停机，切断油路。,油机控制屏,紧急停机钮,油机发电机组维护,小移动油机主要维护内容：1、按照机组的使用说明和操作步骤使用，在启动油机前应做好油路、油位、排气系统、连接线等关键部件的检查。2、在机组运转供电时，应有专人在场，在燃油不足时，停机后方可添加燃油。汽油机还应注意燃油安全。3、长时间不使用时，应至少每月进行一次启动试机，试机时间不少于10分钟。启动电池应经常处于浮充状态。4、至少每月进行一次例行检查和维护保养，使
13、其保持良好工作状态。,移动式小型发电机组维护,机油标尺,发动机,发电机,启动电池,输出接口,燃油箱,指示仪表,启动钥匙,油机发电机组-作业计划,故障案例,故障现象：更换三滤后，油机启动失败故障原因分析：1、启动系统异常（1）检测启动电池电压低、电量是否充足；（2）检测启动马达是否故障；（3）检查连接电缆是否牢固；2、燃油供给系统异常（1）检查油箱油位是否过低；（2）检查油路中是否有空气；（3）输油泵故障；（4）油路或滤清器堵塞；处理步骤：（1）检查启动电池电量充足，启动马达运转正常，发动机不起火；（2）油箱液位正常，怀疑更换燃油滤清器时可能油路中混入空气；（3）松开放气螺钉，手动泵油发现有气泡
14、不断冒出，放气完成后，启动油机一次成功。至此故障排除。故障总结：例行维护时应避免空气混入油路，更换燃油滤清器时，新滤清器装满燃油后安装，可有效避免空气混入。,燃油滤清器,手动泵,故障案例,某机房楼卡特油机漏机油,故障现象：油机停止运行时涡轮增压器处漏机油，机油油位低。原因分析：涡轮增压器润滑隔离密封圈损坏，导致机油渗漏到涡轮排气管内。经厂家工程师现场更换密封垫圈后正常。,整流器,逆变器,蓄电池,静态开关,维修旁路,主市电输入,UPS输出,功能：备用电源、电力净化(AC-DC-AC) 提供不间断高质量稳定的交流电。分类：后备式、互动式、在线式三种。 通信机房普遍采用在线式UPS保障重要通信负载供
15、电。交流不间断电源：Uninterruptible Power System,UPS供电系统,正常工作时，市电经整流器输出直流，一小部分为电池充电，再经 过逆变器将直流变成质量好的交流电，供给通信重要负载（如蓝色）当整流器、逆变器、蓄电池中任何部件故障或者负载故障过载时，由静态开关将负载自动转换至旁路。如红色标注。转换时间为零秒，这种供电方式安全可靠，供电质量高。通信核心机房一般都采用在线式UPS.,静态开关,负载,整流器,逆变器,蓄电池,市电,在线式UPS原理与特点,1+1并联冗余工作方式两台UPS并联的必要条件是型号、功率相同，电压、频率、 相位一致，具备同步锁相、均流及并联管理等功能。U
16、PS并联的目的是为了提高供电系统的可靠性。其运行模式：两台UPS均正常时，各承担50%的负载；当 其中某一台UPS故障，由另外一台承担全部负载；当两台 UPS均故障或过载时，市电经静态旁路开关直接对负载供电。注意：单台UPS负载比控制在35%以内。,UPS1,UPS2,输入配电屏,输出配电屏,市电输入,负载,UPS并机原理,双电源供电通信设备，应从两套独立UPS系统分别引接一路电源，如双电源负载1，双电源负载2；单电源供电通信设备，应采用主备用冗余备份工作模式，主备用设备的供电应分别从两套独立UPS系统引接，如单电源负载1主用，单电源负载2备用。,主用,备用,UPS双母线供电,短路部位,故障案
17、例,故障现象：南京江浦6楼梅兰日兰2台UPS都转旁路工作状态。故障原因：工程施工人员在列头柜内放电缆，误把锡箔袋当做绝缘材料进行防护，造成短路事故。UPS输出保护，系统转旁路。故障排除：复位告警，恢复UPS正常工作状态。,南京江浦机房,内容提要,动环监控与接地系统,交流供电系统,通信电源系统总体要求,直流供电系统,开关电源设备蓄电池组,直流供电系统,- 38 -,开关电源系统主要内容,系统原理结构系统主要部件及功能整流模块原理通信电源的关键技术电源配置计算,交流配电屏,蓄电池组,蓄电池组,整流屏,通信设备,直流电源结构方框图,开关电源功能作用：是将公用电网的交流电进行整流变换以提供给主设备稳定
18、的直流电（同时实现电池自动管理）。AC-DC（直流不间断供电）电池管理：电池充电、电池保护、电池测试。开关电源：交流屏、整流屏（监控模块、整流模块）、直流屏组成。,直流供电系统结构,直流配电屏,通信电源的分类：变换技术：相控电源， 高频开关电源输出电压(标称值）：-48V：交换，传输，接入网电源 。 +24V：部分基站电源（爱立信）系统结构：组合电源，分立机柜电源；应用环境：户内电源，户外电源；安装方式：驻立式，壁挂式，插框式。,开关电源分类,核心机房开关电源,蓄电池组,通信设备,机房： 交流屏、整流屏、直流屏组成，称为分立式电源系统。电源配置： -48V开关电源，正极接地负极输出，一般配置2
19、组或4组1000AH电池，后备时间不低于2小时。工作方式： 浮充电压: 53.5V 均充电压： 56.4V熔断器容量： 总熔丝是最大电流2倍；分路熔丝是最大电流1.5倍。注：不配置二次下电功能。,交流屏,整流屏,直流屏,蓄电池组,380/220V,通信设备,蓄电池组,一体化开关电源,基站开关电源,基站： 交流配电、监控、整流模块、直流配电集成在一个机架内，称作一体化组合电源。电源配置： -48V或+24V两种。一般配置2组300-500AH电池，后备时间10小时以上。工作方式： 48V：浮充53.5V，均充56.4V 24V: 浮充27V，均充28V.配置二次下电功能： 一次下电 （46V)、
20、二次下电 (43V)熔断器容量： 总熔丝是最大电流2倍；分路熔丝是最大电流1.5倍。,直流电源系统工作原理,交流部分,直流部分,市电供电、油机供电、电池放电三种工作模式。,- 44 -,开关电源系统主要内容,系统原理结构系统主要部件及功能整流模块原理通信电源的关键技术电源配置计算,- 45 -,直流配电单元,整流模块,监控模块,交流配电单元,组合开关电源结构,- 46 -,监控模块,整流模块,交流配电柜,直流配电柜,分立开关电源结构,- 47 -,整流模块核心，AC/DC交流配电分配交流电直流配电分配直流电监控模块监测、管理、通信,各部分功能,- 48 -,交流配电单元 直流配电单元 整流模块
21、 监控模块,开关电源主要部件介绍,- 49 -,市电引入市电切换防雷用户交流输出,交流配电主要功能小容量,- 50 -,交流配电板,交流输入刀闸,交流输出及保护,交流显示板,交流配电主要功能大容量,- 51 -,交流输出,应急照明,C级防雷,局部放大,- 52 -,电源的自动切换两路或两路以上的电源进线，通过电器元件或电器元件的组合，采用自动控制方式，选择一路电源输出的功能。,自动切换柜-小容量,- 53 -,手动切换柜-小容量,- 54 -,交流配电单元 直流配电单元 整流模块 监控模块,开关电源主要部件介绍,- 55 -,汇流 分配电流 负载下电（可选） 电池保护（可选） 直流侧防雷,直流
22、配电的主要功能,- 56 -,指示灯、液晶屏,母排(铜排、汇流排),直流配电大容量,- 57 -,正母排接地,一般负载,重要负载,负载熔丝,负载空开,电池熔丝,分流器,直流接触器,直流侧防雷,直流配电小容量,- 58 -,交流配电单元 直流配电单元 整流模块 监控模块,开关电源主要部件介绍,- 59 -,100A,25A,50A,主要功能：AC-DC 变换提供24V/48V直流输出,整流模块-外观,- 60 -,日常维护 -热插拔,- 61 -,热插拔模块：,插入,拔出,非热插拔模块：,更换顺序：先插交流口打开正常后再插直流口原因：防止打火,日常维护 -模块更换,- 62 -,使用：操作键盘进
23、行信息查询、参数设置和相关控制。,外观：,主要功能：检测、告警/保护、通讯；电池自动管理。,监控模块,- 63 -,开关电源系统主要内容,系统原理结构系统主要部件及功能整流模块原理通信电源的关键技术电源配置计算,整流模块工作原理,380/220V,48/24V,- 65 -,开关电源系统主要内容,系统原理结构系统主要部件及功能整流模块原理通信电源的关键技术电源配置计算,为提高系统可靠性，通信电源采用多个模块并机工作方式。为了使所有并联模块均担负载，必须采取均流技术。,通信电源中主要均流技术：硬件均流：通过线路来实现均流；软件均流：利用监控模块实现均流；硬件软件均流：上述两种组合,开关电源,开关
24、电源均流技术,- 67 -,电池组1,电池组2,每组电池24节单节电池电压1.82.23V,开关电源电池管理功能,- 68 -,均浮充浮充：53.5V，补偿自放电损耗均充：56.4V，快速充电，使特性均衡充电限流点：0.10.2C10充电过流点：0.30.5C10电池保护 负载下电：46V,延长重要负载工作时间 电池保护：44V，保护电池，避免过放电电池测试 电池测试终止电压：48V 电池测试终止时间：120min,C10：单组电池标称容量,10小时放电率,电池管理关键参数指标,- 69 -,浮充转均充条件转均充容量比：80转均充参考电流：0.06C10定时均充周期： 30天100天均充转浮充
25、条件稳流均充电流：0.01C10稳流均充时间：180分钟均充保护时间：10小时12小时,电池管理均浮充转换,- 70 -,电池管理下电设置,46.0V,44V,- 71 -,开关电源系统主要内容,系统原理结构系统主要部件及功能整流模块原理通信电源的关键技术电源配置计算,N=（I负载+I电池充电）/I模块如果模块数量为小数，应该进位实际模块数量应该考虑N+1备份（N大于10时每10个备份1个）,整流模块配置,1、容量CKIT /Q蓄电池容量；K 安全系数，一般取1.25左右；I 负载电流（A）；T 放电小时数（H）；放电容量系数t：放电的环境温度,最低环境温度（5） ；a：温度系数，10小时率时
26、a0.006/，3小时率时a0.008/,1小时率时a0.01/,蓄电池组容量配置,交流线径计算 S=IM/JJ IM: 最大负荷电流 JJ：经济电流密度，一般取2-4直流线径计算 S=I*L/(*U) I:流过导线的电流 L：导线长度 ：电导率（铜57，铝34） U：导线压降,电缆线径配置,直流供电的单个通信设备，双电源供电应从同一套开关电源引接；主备用冗余工作方式的通信设备，主备用设备的供电应分别从不同的开关电源系统引接。,开关电源系统1,双电源负载 （主）,单电源负载 （主）,单电源负载 （备）,直流双电源供电技术方案,开关电源设备蓄电池组,直流供电系统,通信用蓄电池结构,阀控式铅酸蓄电
27、池 由极板、隔板、电解液、极柱、安全阀、电池壳组成。通信用蓄电池主要有三种1、开关电源电池组48V（单体2V*24节）；2、UPS配套电池组380V（单体12V*32节）3、油机启动电池组24V（单体12V*2节）。,负极柱,正极柱,安全阀,电池壳,2V电池,12V电池,12V油机启动电池,阀控式密封铅酸蓄电池（VLRA) 工作原理：PbQ2+2H2SO4+Pb PbSO4+2H2O+PbSO4 (+) (-) (+) (-),充电,放电,蓄电池工作原理,浮充工作：53.5V 平时工作在浮充状态,补偿电池自放电损耗.均充工作: 56.4V (1)电池放电后自动进入均衡工作状态，提高电压充电，加
28、快蓄电池充电速度； (2)全浮充运行6个月电池组防止出现落后电池，为了迫使各单体电池的特性均衡，保持端压内阻一致性，自动进入均充工作状态。电池放电工作：（终止电压43.2V) (1)电池低电压（48V) (2)一次下电电压（46V)，脱离一般负载，延长重要负载保障时间。 (3)二次下电电压（43.2V), 脱离所有负载，保护电池，防止过放电。,蓄电池工作参数,通信用蓄电池具体运行参数如下表：,开关电源电池,UPS配套电池,油机起动电池,蓄电池维护,均衡充电：1、单体浮充电压有两只以上低于2.18V/只。2、搁置不用时间超过三个月。3、全浮充运行时间超过6个月。4、放电深度超过额定容量的20%。
29、5、新装蓄电池投入使用前需要进行补充电。,容量试验1、核对性放电试验：以实际负荷进行放电试验，放出额定容量的3040%，每年1次。2、深度容量放电试验：放出额定容量的6080，每二年应做一次容量试验。使用四年后应每年一次。,浮充状态1、浮充电压应根据不同温度时应进行温度补偿，标准25。2、浮充时端电压最大差值不大于90mv（2V）、240mv（6V）、480mv（12V）,1、降低浮充电压法： 调整开关电源的浮充电压降至48V，通过观测蓄电池电压下降曲线来确定有无落后电池2、在线放电法： 关闭所有整流模块，利用实际使用设备对蓄电池放电，通过观测蓄电池的放电电压来确定有无落后电池，利用放电电流来
30、计算大约放电容量 3、假负载放电法： 使用某种负载电阻对蓄电池进行放电，记录放电电压、电流数据，通过数据计算放电容量 4、在线放电仪放电法： 使用蓄电池在线放电仪，提高蓄电池电压，全在线以实际负载电流对蓄电池放电，记录放电电压、电流数据，通过数据计算放电容量，检测有无落后电池。,蓄电池容量测试方法,蓄电池使用寿命,均浮充电压设置合理，经常检测电池电压电压过高危害：过充电，电池极板活性物质受损脱落，容量下降；电压过低危害：长期充电不足，极板易硫化，容量下降；温度补偿的应用 标准工况为环境温度25，应根据电池室环境温度变化及时调整电压，每升高1 单体电池应降低3mv;每降低1 单体电池应升高3mv。温度越高，电池寿命越短。充放电循环次数，放电深度。充放电循环次数越多，寿命越短；避免出现大电流过放电；避免出现小电流深放电。制造工艺、材料质量极板弯曲、电池槽渗漏；铅的纯度、电解液杂质等。,故障蓄电池案例,漏液腐蚀电池图片,电池壳变形电池图片,谢谢！,
