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1、2015.8 湖北武汉,电源基础培训,湖北邮电规划设计有限公司 张民,湖北设计,前言,通信电源系统组成,一,基本概念,目 录,二,三,基站电源系统简介及配置,四,基站节能减排技术应用介绍,五,前言,（1）畏惧 不要有畏惧心理，怕。电仅仅是生活中看得见、经常使用的一种能源而已。（2）胆大心细 在了解电源系统基本原理、特性的基础上，进行合理利用、分配。（3）简单化 电源系统其实就是一种能源传输、分配问题，和光、用户电缆、基站设置一样。,前言,通信系统对电源的要求,通信电源通常称为通信设备的“心脏”。,通信设备对电源系统的一般要求：（1）可靠（2）稳定（3）小型（4）高效率,前言,通信电源系统组成,
2、一,基本概念,目 录,二,三,基站电源系统简介及配置,四,基站节能减排技术应用介绍,五,基本概念,（1）强电与弱电,强电：强电是相对于弱电而言的，一般用作一种动力能源，主要是指220V以上的高电压、高电流的线路部分，包括空调线、照明线、插座线及面板之类的；在电力系统中，36v以下的电压称为安全电压，1kv以下的电压称为低压，1kv以上的电压称为高压，直接供电给用户的线路称为配电线路，如用户电压为380/220v，则称为低压配电线路；弱电：就是传输信号一类的，指直流电路或音频、视频线路、网络线路、电话线路等。,（2）交流电（AC）,交流电：Alternating Current（AC），一般指大
3、小和方向随时间作周期性变化的电压或电流，它的最基本的形式是正弦电流。频率：50HZ三要素：振幅、频率、相位相电压：相线之间的电压（220V）线电压：相线与中性线之间的电压（380V）常用电压等级：10KV 380/220V功率：瞬时功率、有功功率、视在功率（又叫做总功率）、无功功率及额定功率。标记色：A相黄色、B相绿色、C相红色、中性线蓝色。,基本概念,（3）直流电（DC）,直流电：Direct Current（DC），是指方向和时间不作周期性变化的电流，但电流大小可能不固定，而产生波形。常用电压等级：24V、48V、240V标记色：48V系统（正极红色、负极蓝色）240V高压直流系统（正极棕
4、色、负极蓝色）,基本概念,（1）额定功率，指用电器正常工作时的功率，指电源在稳定、持续工作下的最大负载，额定功率代表了一台电源真正的负载能力。（2）功率因素（cos）：等于有功功率和视在功率的比（P/S），提高用电设备的功率因数就可以提高发电机总功率中的有功功率,意即电能的利用效率提高。（3）功率计算公式 直流设备功率 P=UI(U=53.5)交流设备功率 P220=cos UI(U=220)P380=3*U*I*cos(U=380),（4）功率（KW）,基本概念,（5）主要电力元器件,断路器（开关）作用：控制电路的通断，过流及短路保护。分类：框架、塑壳、微型主要参数：额定电压、额定电流、分断
5、能力、动作曲线、使用寿命常用规格：6、10、16、20、25、32、40、50、63、80、100A、125、160、250、400、630、800、1000、1250、1600、2000A。2.熔断器（保险）作用：一次性使用的电路保护器件组成；熔断器座、熔断器芯体主要参数：额定电压、额定电流、分断能力常用型号：NT（常用）、NH 常用规格：10、16、20、25、32、36、40、50、63、80、100、125、160、200、250A、300、400、500、630、800、1000、1250A等。,基本概念,（4）主要电力元器件,3.电力电缆 1）型式代号：RVVZ、RVVFH、ZRV
6、V系列代号：R-软电缆绝缘材料代号：V-聚氯乙烯，Y-聚烯径护套材料代号：V-聚氯乙烯、Y-聚烯径外保护层代号22钢带铠装聚氯乙烯/23钢带铠装聚烯径（室外、埋地电缆常用）性能特征代号：ZR（阻燃）FH（防火）NH（耐火）2）额定电压：1000/600V等3）芯数规格：单芯、2芯、3芯、3+1芯、3+2芯、4芯、4+1 芯、5芯，如4*35mm2、1*35mm2、3*35mm2+1*16mm2等4）常见的写法：RVVZ-1KV 1*35mm2 全称：非铠装聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套阻燃软电缆5）常用线径规格：2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240
7、、300、400。,基本概念,前言,通信电源系统组成,一,基本概念,目 录,二,三,基站电源系统简介及配置,四,基站节能减排技术应用介绍,五,通信电源系统由高压配电、变压器、柴油发电机组、整流器、交、直流配电屏、UPS电源、蓄电池组、变换器和通信设备配电屏组成。,高压配电,变压器,低压配电屏,柴油发电机,交流配电屏,整流器,直流配电屏,蓄电池,DC/DC,DC/AC,通信设备,UPS电源,通信电源系统方框图,10KV市电,380V,-48V,AC 380/220V,380V,AC 380V,监 控,380V,保证建筑负荷,一般建筑负荷,通信用空调,AC 380/220V,AC 380/220V
8、,-48V,DC-48V,(b),(b),(a),(a),(a),(a),(b),(c),AC 380/220V,(b),（a）不间断,（b）可短时间中断,（c）允许中断,变电站,通信电源系统组成系统框图,通信电源系统组成简化框图,监控系统,1、变电站由市电引入10KV（6KV）至高压配电柜（进线、测量、出线）-变压器（降压到380V）-低压配电柜（进线、补偿、出线分配）。2、柴油发电机组做为市电的备用电源，输出380V交流电源至低压配电柜通过切换开关和市电进行切换。3、交流配电屏把380V交流电进行分配。4、整流器把380V交流电进行整流，变换成-48V直流电。5、直流配电屏把-48V直流电
9、进行分配，分到各个通信机房设备直流配电屏。,通信电源系统组成功能,6、通信设备配电屏通过电缆连接到通信设备。分交、直流配电屏两种。7、UPS电源提供不间断交流电源。输出220V/380V交流电源。8、蓄电池提供交、直流备用电源，为整流器提供-48V电源；为UPS提供380V电源。9、直流变换器把-48V电源变换成设备所需要的不同电压等级的直流电源，例如：-12V、-24V、+60、-60V、110V等等。,通信电源系统组成及配置功能,中大容量系列,小容量系列,大容量系列,通信电源系统组成直流系统,通信电源系统组成原理框图,作用：储存电能、滤波发展历程：开口电池、防酸隔爆电池、铅酸阀控密封电池、
10、铁锂电池、高温电池等。分类：碱性、酸性，碱性主要用在小功率电路中，通信电源一般使用酸性电池。主要技术指标：寿命、密封性、反应效率、均衡性常用容量系列：100、150、200、300、500、1000、1500、2000、3000AH 常用单体电压：2、6、12V。,通信电源系统组成蓄电池,作用：配电、测量、过流防护分立配电屏用于中大型局站常见容量系列：630、1600、2000、2500一般由开关电源厂家配套提供配电单元：设置在组合开关电源内通常具有二次下电功能,通信电源系统组成配电屏,1.接地系统要求：必须采用联合接地。组成：大地、接地体、接地引入线、接地汇集排、接地线类型：工作接地：低压工
11、作接地、48V直流工作接地保护接地：设备外壳、走线架防雷接地：屋顶避雷针、铁塔基础、光缆加强芯2.防雷系统产生原因：雷电、开关动作危害：火灾、人身伤害、设备损坏、数据出错防治方法：屏蔽、等电位连接、综合布线、安装保护器（俗称防雷器）。保护器形式：与电路结构相对应。,通信电源系统组成接地,通信供电系统的三种形式：集中供电、分散供电、混合供电,通信电源系统组成供电方式,不同方式电源系统优缺点,集中供电方式优点是电源设备比较集中，维护比较方便。适用于规模较小的通信局站。分散供电方式由于供电设备距离通信设备近，配电损耗相对小，系统效率高；配电电缆及安装费用也小。而且可靠性较高，一部分的故障不会影响到全
12、局故障。混合供电方式为新型能源，非常符合我国目前大力提倡的节能减排的大原则，值得大力推广。但只有在阳光充足或风力充足的特殊情况下才适用，而且，收到场地等诸多因素的限制，适用范围较小。,通信电源系统组成供电方式,前言,通信电源系统组成,一,基本概念,目 录,二,三,基站电源系统简介及配置,四,基站节能减排技术应用介绍,五,一、直流供配电系统组成,基站直流供电一般采用组合式开关电源系统，开关电源的作用是把交流电进行整流滤波，输出纯净的-48V直流电，一部分给基站主设备供电，另一部分通过监控模块设置给后备蓄电池组充电。基站开关电源由四部分组成：交流配电单元、整流模块、监控模块和直流配电单元。电源容量
13、分机架容量和配置容量：机架容量是最大配置容量（满配容量），也就是最多可插入整流模块数*单个整流模块额定容量；配置容量是当前电源配置模块数*单个整流模块额定容量，也就是常说的电源容量。,基站电源系统简介及配置,二、直流供配电系统-框图,基站电源系统简介及配置,二、直流供配电系统,基站开关电源直流配电单元负责给通信设备提供直流电源的分配，基站主设备接入一次下电配电单元，传输设备和监控设备接入二次下电配电单元。当市电停电电池放电到一次下电电压设定值时，系统自动断开一次下电负载，剩余电能全部供给二次下电负载，放电电压下降到电池电压保护值时（43.2V），系统自动脱开全部负载，以保护蓄电池不过度放电导致
14、损坏。,直流供配电系统,后备蓄电池组,三、后备蓄电池组,蓄电池的作用为后备电源，在交流停电情况下，因蓄电池与整流器并联，由蓄电池向用电设备供电。蓄电池均、浮充电压，255摄氏度情况，每节蓄电池的浮充电压应为2.23-2.27V，均充电压应为2.30-2.35V。目前，基站配备的蓄电池一般为两组，每组24节，每组容量为300Ah、500Ah，浮充电压一般设定为-54V。,直流远供,四、直流远供,利用宏站的-48V电源作为远程供电系统局端设备的电源输入，将48V电压变换成215410V的高压直流，通过复合光缆将高压直流电源输送给远端设备，远端设备再将高压直流转换成-48V电源供给BBU设备。若BB
15、U为交流供电，则不需要远端设备，直接将高压直流电源供给设备。解决48V直流电源传输距离近，拉远设备引电困难。,局端设备采用n+1模块化配置，最大容量一般在5KW以上，远端设备的容量在600W左右，一般可接入2个RRU。电源传输距离在4KM以上，一般按不超过6KM考虑。,防雷接地系统,五、防雷接地系统,通信基站安装SPD浪涌保护器来防止感应雷的破坏。在交流配电箱安装第一级浪涌保护器（60-120KA），在开关电源交流接入处安装第二级浪涌保护器（40KA），在开关电源直流输出处安装第三级浪涌保护器(15KA)。根据当地年雷暴日天数和通信局站防雷与接地工程设计规范，来计算配置基站每一级浪涌保护器容量
16、。,（一）防雷系统,防雷接地系统,通信电源中的接地系统按用途可分为：工作接地、保护接地、防雷接地。通信局站各类电信设备的工作接地、保护接地以及建筑防雷接地共同合用一组接地体的接地方式称为联合接地方式。接地电阻主要由以下三部分组成：接地线和接地体本身的电阻；接地体与周围土壤间的接触电阻；接地体的散流电阻。一般交换局机房接地电阻应小于1欧,基站机房接地电阻应小于10欧。,（二）接地系统,空调系统,六、空调系统,目前基站里面普遍采用的是舒适型空调，一般为2匹挂机或3匹柜机。1匹空调的制冷量为2.5KW,耗电量约为900W。空调制冷量需求估算=【（房间面积*150W/m2）+设备功耗】*1.1。一般基
17、站空调按两台主备配置，启动温度设置为26-28。,基站电源系统配置-外电引入,一、外电引入,1、优选从公共电网引入一路380V/220V的交流电源；如无法引入，则在满足供电质量前提下，按以下两种方案引入：从基站所在或附近的建筑物就近引入一路380V/220V的交流电源；自建变压器，引入一路10kV高压市电。2、自建变压器优选油浸式产品，变压器容量按照基站远期规划容量配置。3、不管采用何种引入方式，建议各基站要求至少引入一路三类或优于三类（平均月市电故障4.5次，平均每次故障持续时间8h）的市电作为主用交流电源。4、无法引入市电的基站，光资源丰富地区可采用纯光供电方案或光油供电方案。5、市电引入
18、容量根据站远期规划容量配置，典型基站容量需求见下表所示：,通信电源系统配置-蓄电池,1、新建基站建议按照电池容量总需求配置二组蓄电池组；2、蓄电池组配置容量建议选用100Ah、200AH、300Ah、500Ah、600Ah等容量规格，一般优选选用300、500Ah。3、单体电池电压优先选择2V/只，200Ah及以下蓄电池组可根据实际情况使用12V/只。4、优先选用阀控密封铅酸蓄电池，在机房空间和承重不足或环境恶劣的基站，可选用磷酸铁锂电池。不建议在农村地区使用磷酸铁锂电池。5、单组磷酸铁锂电池组容量不应超过200Ah。6、处于夏热冬暖和夏热冬冷温度带的地区宜使用高温电池。7、优先采用蓄电池地埋
19、方式，如无条件地埋，可考虑采用蓄电池柜安装方式。8、不同容量、不同厂家、不同型号、不同使用时间的电池，不能并联使用。,二、蓄电池组,蓄电池后备时间：新建基站蓄电池组的后备时间应结合基站重要性、市电可靠性、运维能力、机房条件等因素确定，基站蓄电池组后备时间原则上按照下表要求配置，特殊场景下可根据平均断电时长、应急保障到位时间等因素进行调整。,通信电源系统配置-蓄电池,蓄电池容量计算：基站蓄电池容量按照后备时间要求，通过公式Q=1.25KI计算，其中Q为蓄电池容量（AH）,K为放电系数，I为负荷电流，1.25为衰老系数。负荷电流I=76A，区域按城区考虑，取3小时放电系数4.55，则蓄电池容量等于
20、 76A*4.55H*1.25=432.25AH 选用2组300AH蓄电池组。,通信电源系统配置-开关电源,二、开关电源,1、对于新建基站开关电源系统按组合式配置；2、容量计算：首先是现有用电设备用电量的数据收集；其次是用电需求统计；远期用电需求预估；蓄电池充电电流统计；以BBU设备为例：现有用电量为19.6A，新增2台BBU设备，每台7A（功率/53.5V），远期预计新增6台BBU设备。则开关电源容量计算有下面公式：19.6+2*7+6*7+蓄电池容量/10开关电源容量在计算好蓄电池容量后，方能计算。76+600/10=136A。按照30A/模块计算需要5块，因模块配置原则规定需采用N+1配
21、置，故开关电源模块容量应为180A，系统容量（机柜总可安装模块数量）按照远期考虑，选用300A或者600A系统机柜,通信电源系统配置-空调,五、空调,1、室内站原则上应配置舒适性空调、智能通风设备或新风节能一体机；2、空调设备应有备份，一般室内站配置2台2P挂机或1台3P挂机。3、有汇聚设备和BBU池的机房必须配置空调；无汇聚设备和BBU池，且自然条件较好的高山室内站和山区室内站，可以考虑配置地埋式通风管道和智能通风设备。4、室外一体化基站设备仓原则上只配热交换器，不在机柜内配置空调，电池仓应配置空调；对室外机柜中配置超过2台BBU（含）的，可为设备仓配置不超过1KW的小型空调。5、空调制冷量
22、计算（KW）（设备功率+环境发热量）*1.21.8 环境发热量=机房面积*0.15 1.21.8为热系数，根据机房周边环境酌情选定。城区内选用1.3，郊区及农村选用1.2。6、匹与制冷量换算：1匹约等于2.5Kw,通信电源系统配置-电力电缆,六、电力电缆,（1）基站交流引入线径按照交流市电引入容量计算。（2）交流配电箱（屏）至高频开关组合电源电缆线径按开关电源机架的满架容量（300A、600A）计算。（3）交流配电箱（屏）至空调机的电缆线径按照空调的容量选择。（4）高频开关组合电源至蓄电池组电缆线径按照远期负荷容量，并满足放电回路电压降的设计要求选择。（5）高频开关组合电源至无线机架电缆线径按
23、照机架满配置的最大用电负荷及供电回路的电压降要求选择。（6）各种设备的接地线按照通信局（站）防雷与接地工程设计规范（YD5098-2005）中的相关要求选择。,通信电源系统配置-电力电缆,通信电源系统配置-电力电缆,电缆截面的选择可根据建设单位要求适当取大。,通信电源系统配置-电力电缆,电缆截面的选择可根据建设单位要求适当取大。,通信电源系统配置-电力电缆,交直流电缆选择：小于35mm2，每截面承载电流1.5A，小于120mm2，每截面承载电流1A,大于120mm2，每截面承载电流0.8A。,通信电源系统配置-电力电缆,保险、开关容量选择：直流保险容量配置：电流2倍，向上取整。交流开关容量配置
24、：电流1.5倍，向上去整。,用电流矩法计算 采用电流矩法计算导体截面，是按容许压降来选择导线的方法。根据欧姆定律该段导线上由于直流电阻造成的压降可按下式计算：U=IR=IL/S=IL/s 所以 S=IL/U U-导线上的电压降（V）=1.4V I-流过导线上的电流（A）R-导体的直流电阻()-导体的电阻率（*mm2/m)L-导体长度(m)S-导体的截面积（mm2）-导体的电导率(m/*mm2)铜=57 铜=34,主设备与电源设备距离超过30米，则需计算：,通信电源系统配置-电力电缆,通信电源系统配置案列,例：某市区新建机房主设备新装20架，单机柜功率2.675KW，电力室距离45米，机房面积1
25、30平方米，试计算电源系统的容量、空调配置容量。1、蓄电池容量计算：蓄电池输出电流=20*2.675/53.5=1000A 蓄电池容量=1.25*4.55*1000=5687.5AH。则蓄电池选用3组3000AH蓄电池组。2、开关电源系统容量计算 开关电源输出电流=1000+6000/10=1600A 开关电源模块数量=1600/100+16/10（上取整）=18 开关电源系统容量1800A。,通信电源系统配置案列,3、空调容量计算：机房发热量=20*2.675+130*0.15=73KW 空调制冷量=1.3*73=94.9KW。则空调配置情况=94.9/2.5=37.96匹，按5P每台考虑，
26、则需配置8台。4、机柜保险计算：单机柜所需电流=2.675/53.5=50A，则直流保险配置100A保险。5、电缆截面计算：因距离超过30米，需计算电缆截面：S=50*45*2/57/1.4=56.39mm。选用RVVZ 1*75mm电力电缆。,前言,通信电源系统组成,一,基本概念,目 录,二,三,基站电源系统简介及配置,四,基站节能减排技术应用介绍,五,一、基站智能新风系统,基站节能型智能通风系统充分利用基站室内外的温差而形成热交换，依靠大量的空气流通，有效地将基站内的热量迅速向外迁移，实现室内散热。从而大幅度降低电能消耗和营运成本、延长空调使用寿命。原理如图所示。,基站智能新风系统,二、电
27、池地埋+机房升温,基站蓄电池组采用地埋和恒温柜安装的方式，使其恒定或降低蓄电池组环境温度，从而延长蓄电池组使用寿命，同时配合适当提高机房空调设定温度，从而达到节省电费的目的。经测算，基站空调制冷启动温度每提高1度，基站节约电率可提高约3.5%。一般类型的基站，每年的电费约为1000012000元。,电池地埋/恒温箱+机房升温,和电池恒温柜+机房升温,三、热反射涂层,又名太阳热反射隔热涂料，集反射、辐射与隔热等功能于一体，能对太阳红外线和紫外线进行高效反射，不让太阳的热量进行累积升温，又能在阴天和夜晚下进行热量辐射散热降温，降低物体的表面温度，太阳热反射率可达到80%以上，同时能够快速散失表面积
28、聚的热量，可使整个金属屋面温度降低15-30，广泛适用于彩钢板基站。节电效率约为20-30%。,热反射涂层,四、新型组合式开关电源系统,采用新型高效整流开关电源系统，通过提高电源系统整流效率，达到节电的目的，一般高效模块整流效率大于等于95%。同时配合使用开关电源休眠技术，即根据系统电流负荷情况自动调整工作整流模块的数量。整体节电率约为15-20%，一般投资回收期在3年左右。,新型高效开关电源系统,五、基站风光互补系供电统,白天在太阳光的照射下，太阳能电池组件产生的直流电流与风力发电机组发出的交流电经整流后，通过智能管理核心一部分经逆变器转化成交流电供负载使用，另一部分对蓄电池进行充电；当阳光或风能不足时，蓄电池的电能通过逆变器转化为交流电供交流负载使用。供电系统充分利用了太阳能资源和风力资源并使这两种资源相互补充，有效利用。,风光互补系统,实例照片交流配电箱,交流输入,转换开关,计量表,防雷模块,交流输出,实例照片组合电源柜1,实例照片组合电源柜2,实例照片组合电源柜3,直流输出,电池保险,直流输出,预留,实例照片保险,实例照片监控模块,感谢大家的聆听，欢迎提出宝贵意见，谢谢！,
