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1、-48V整流器配置与直流系统设置摘 要 就一48V开关电源的整流器配置、蓄电池放电终止电压、直流供电系统设置方案以及 电力设备布置等事宜，阐明了观点。关键词整流器 直流供电系统蓄电池 放电终止电压0引言伴随着改革开放，我国的通信业迅速发展。为了打破通信行业的垄断，国家实行了一系 列的改革措施，重新组建了中国电信集团、中国移动集团、中国网通集团、中国联通、中国 卫星通信集团、铁道通信信息公司等6大通信集团。各通信运营商都十分重视网络建设，不 断扩大网络规模，完善其功能。而通信网络心脏的电源，对保障通信网络安全可靠运行起着 至关重要的作用。下面将着重论述一48V整流器配置与直流系统设置。1电源系统
2、组成电源系统组成方框示意图如图1所示。- 一焉电池 木间呀电律设轮 _.- -K流器-士流陡电屏一fli电油taH换扉-r : 住压器诂用润机圈动油圳电 市侧1 电祝系统泅喊方隹可；.世壬交换局交流供电系统由专用变压器、市电油机转换屏、交流配电屏以及备用发电机组组 成。移动油机可提供应急用电。直流供电系统由整流设备、蓄电池组和直流配电设备组成。直流供电系统向通信设备提 供直流电源。交流不间断电源设备(UPS)由AC/DC整流器、DC/AC逆变器、控制电路、蓄电池、静 态开关、旁路开关等组成，对通信设备及其附属设备提供不间断交流电源。2 -48V整流器配置2.1通信设备耗电量作为设计人员，希望设
3、备供应商提供的耗电量准确可靠，以便设计出合理的供电系统。 笔者曾就此事与多家知名通信设备制造商的技术人员进行探讨，对方解释，他们提供的耗电 量有实验依据，是公司总部提供的数据。他们也承认提供的耗电量非设备长期运行数据，但 他们只能提供设备最大耗电量。通信设备供应商提供的数据，设计者可以参考，毕竟那是有实验依据的。设备的最大耗 电量一般是指某机柜满配置、工作在较恶劣环境时的数值。如朗讯交换设备机柜中的风扇，其功耗占整个机柜耗电量的百分比是较大的，风扇在机 柜未满配置与满配置时的转速是不一样的。转速不同，耗电量当然有差别。如果要求设备制 造商提供风扇在不同转速下的耗电量，是不现实的。再如，S124
4、0程控交换设备的适宜工作温度为1525C、湿度为30%70%。该设备 在温度542C、湿度为20%50%的极端恶劣环境下，也可以工作，但是，在适宜工作 环境与恶劣工作环境下，设备的耗电量肯定是有差别的。因此，设计人员不要绝对照搬厂商提供的数据，对已经在网上运行的某种设备，再次扩 容时，可以参考该种设备的长期运行负荷，结合设备供应商提供的数据，得出较合理的设备 耗电量；对于不曾使用过的设备，则可采用通信设备供应商提供的数据。但应注意，同类型、 同规模的交换、数据、智能网等设备，不同厂家的产品耗电量相差是较大的。2.2整流器配置通信电源设备的配置应该满足设备的最大耗电量。原邮电部发布的通信电源设备
5、安装 设计规范（YD 5040-97）要求，采用高频开关型整流器的局（站），应按n+1冗余方式确定 整流器的配置。其中n只主用，nW10时，1只备用；n10时，每10只备用1只。主用整 流器的总容量应按负荷电流和电池的均充电流（10小时率充电电流）（无人站除外）之和确定。-48V直流供电系统，蓄电池大部分时间处在浮充运行方式，当前使用的阀控式密封铅 酸蓄电池，浮充电压在2.232.27V/R，即系统电压通常在一53.52一54.48V。通信设备受电端子上电压变动范围应在一40一57 V之间，交换局使用的蓄电池放电 终止电压通常设置为1.80 V/只，即蓄电池组放电终止电压为一43.2 V，低压
6、告警点一般设置 为一44.4 V。阀控式密封铅酸蓄电池的充电过程为先限流充电，再恒压充电，蓄电池充电特性如既 所示。例如，某交换局现有直流负荷为620 A,系统电压为一53.8 V,通信设备的功率为P=53.8X620 = 33356(W)通信设备都是恒功率运行的，系统运行中某个用电部件接通，它的功率就是恒定的。系 统电压一定时，电流有波动，是由于系统接通的用户数有变化。如果系统电压不变，接通的 用户数不变，直流负荷就不会变。假设蓄电池放电至低压告警点一44.4 V时，市电恢复或备用发电机组启动。此时系统电 压为一44.4 V，那么系统电流为1 =33 356/44.4=751(A)此时通信设
7、备直流负荷较系统电压为一53.8V时的直流负荷，增大了 131A。配置开关电源整流器，还应考虑整流器的均分负载性能。信息产业部发布的通信用高 频开关整流器(YD/T 731-2002)规定，当系统在大于半载状态工作时，其均分负载的不平 衡值应不超过直流输出电流额定值的5 %。系统整流器的配置亦没必要太大，大了也是一种浪费。阀控式密封铅酸蓄电池最大充电 电流不应超过电池安时数C10的25%，即每100 Ah,充电电流不应超过25 A。应合理地 设置蓄电池充电电流，充电电流太小，蓄电池充电时间过长；充电电流太大，会损伤蓄电池， 缩短其寿命，通常以10小时率充电电流为宜。3 -48V直流系统设置3.
8、1蓄电池放电终止电压设置交流电中断，由蓄电池放电供通信设备用电。蓄电池放电至通信设备负载端子放电回路 全程压降分为五部分：蓄电池组本身压IW(U1)、电池至直流配电屏线路压降(。2)、直流配电 屏内放电回路压降(U3)、直流配电屏至通信设备电源分配柜压降(U4)、直流分配柜至通信设 备受电端压降(U5)。直流压降分配图见图3。图3宜流*降寸祀LS信息产业部发布的通信用阀控式密封铅酸蓄电池(YD/T799-2002)规定，电池间的 连接压降AUW10mV(蓄电池按1小时率电流放电时)。一48V系统每组蓄电池由24只2V 蓄电池组成，蓄电池组本身压降(V1)可按0.24V考虑。信息产业部发布的通信
9、用配电设备(YD/T 585-1999)规定，直流配电屏电压降500 mV(环境温度20，通以直流配电屏的额定电流时；对直流配电设备设有限流电阻的输出 分路的负载端子不进行直流配电设备的电压降实验)。直流配电屏内放电回路压降(U3)可按 0.5V考虑。放电回路全程压降确定时，可供分配的压降为U2、U4、U5,应合理的分配各段压降， 如何计算U2、U4、U5，在此不展开论述。为满足通信设备负载端子电压变动范围，通常直流配电屏设置不宜距通信设备过远，同 时蓄电池设置不宜距直流配电屏太远。在蓄电池放电终止电压一定时，放电线路太长，线路 上压降增加，为减小压降，就要增大导线截面积，通常，要把导线截面积
10、控制在可操作的范 围内。现在，蓄电池与直流配电屏连接一般不采用硬铜母排，多采用软电缆。一般情况下， 蓄电池至直流配电屏电缆不要多于RVVZ-240电缆4根，多了，极难接线。解决放电回路中线路上压降过大的另外一个办法是牺牲蓄电池容量，提高放电终止电 压。蓄电池额定容量，我国采用的是10小时率标称值(国外有的采用8小时率标称值)，即 在环境温度为25、蓄电池以10小时率电流放电、在放电终止电压为1.80 V/只时，蓄电 池放出的容量为其额定容量。蓄电池放电终止电压的设置，归根到底是由通信设备受电端子上电压变动范围(一40 -57V)决定的。受电端子上电压低于一40V，通信设备无法工作。交换局配置的
11、蓄电池，放 电终止电压通常设置在1.80V/K。如果放电回路中线路上压降过大，为使通信设备正常工作， 不妨把蓄电池放电终止电压设置在1.811.85V/只。蓄电池在放电终止电压1.81-1.85V/K，时放出的容量小于其额定容量。牺牲了蓄电池 容量，可能满足不了对通信设备的放电时间，要相应增大蓄电池的配置。放电终止电压为 1.811.85V/R时蓄电池的放电性能，需查阅相关数据。如果通信设备电压范围较宽，同时蓄电池组、直流配电设备、通信设备三者相距较近， 可把蓄电池放电终止电压设置在1.75-1.79V/K，使蓄电池放出较额定容量更多的容量。3.2直流系统设置在直流供电系统中，通常蓄电池组接入
12、与通信负载直流引出为同一个直流配电屏，或者 是屏顶母线相通的几个直流配电屏。也可根据实际情况，灵活设置。例如，某局电力电池室位于地下室，交换机房位于楼上四层，电缆走公用电缆上线井。 由于直流配电屏距通信设备很远，同时为避免以后交换设备扩容，公用电缆上线井内无法布 线，该局采用的供电系统，把常规直流配电屏一拆为二，如图4所示。图4某局供电系统图直流屏(1)解决蓄电池的充、放电，直流屏(2)提供通信设备所需直流端子。直流屏(1)至 直流屏(2 )的连接电缆按该局交换满容量(即终局容量)的直流负荷设计。鉴于公用电缆上线井内电缆较多，同时两个直流屏相距较远，为系统安全起见，直流屏 至直流屏(2 )的连
13、接电缆未从直流屏(1)的屏顶母线直接接至直流屏(2)的屏顶母线。由于该局直流负荷大、供电线路长，蓄电池放电终止电压设置高于1.80V/K，即蓄电池 组放电终止电压高于通常的43.2V。对于分楼层设置多个电力电池室的情况，也不会由此带来维护上的不便。因为现在电源 设备本身的各种保护和控制功能比较完善，自动化程度和可靠性较高，维护人员可通过监控 系统，查看设备的运行情况甚至控制相应设备，改变其运行方式。3.3高、低阻配电系统与电力设备平面布置如果有多套电源系统同室安装，就要为每套系统都留出足够的扩容空间，避免留下隐患，电源设备布置应整齐、有序。传统的低阻配电系统，通信设备自配有电源分配柜，把从直流
14、配电屏引来的直流电进行 再次分配，供给通信设备用电。通常1个交流配电屏、2个直流配电屏、23个开关电源架 即可满足系统要求。生产厂家不同，每架开关电源容量从6001 200A不等。我国使用的通 信设备，除瑞典爱立信公司的程控交换设备外，都采用低阻配电系统。地高阻配电系统中，各分路中都接有一定阻值的电阻，防止因某一负载分路发生短路而 引起配电系统电压瞬变，影响其他分路负载的正常工作，目的是提高系统的可靠性。蓄电池放电时，由于每一放电回路都接有电阻，串联电阻上产生电压降，会导致负载电 压降低。为使串联电阻的大小与负载电流恰当匹配，每一放电回路的电流都很小。每个交换 机柜都需从直流配电屏引26路的电
15、源线。根据容量不同，一套交换设备一般需从直流配 电屏引数百条电缆。高阻配电系统不宜设置在距交换设备较远处，距离远了，每一分路的电缆线经就要加大。 数百条、成捆的电缆走较长的距离，不方便，也不安全。在瑞典，高阻配电系统的配电柜有 时就与交换设备同行（列）安装。一个高阻直流屏通常能提供一百多个小分路，要为一套高阻配电系统留出34个直流 屏空间。高阻直流屏分两种，有的可接入蓄电池，有的不可接入蓄电池，仅提供高阻配电端 子。相对于可接入蓄电池的高阻直流屏而言，不可接入蓄电池的高阻直流屏通常能提供较多 的高阻配电端子。与开关电源配套使用的交流配电屏容量通常为400 A，交流引入线的选择应能满足交流 屏的
16、额定容量。载流量为400 A的交流三相电缆较粗，工程实践中，建设单位往往提出，一 套电源系统（包括UPS不间断电源）的交流负荷其实不大，耗电量最大的机房空调设备配有专 用的交流屏，希望选择线径细一些的电缆，便于施工。解决此类问题的方法，可以考虑多套 电源系统合用交流配电屏。电力电池室设有多套电源系统时，根据实际情况，不是每套电源 系统都必须配置交流配电屏。4结束语电源是通信网络的重要组成部分，在通信网中起着重要的作用，应重视通信电源的建设。直流通信设备的负荷电流随着系统电压的降低会逐渐增大，通信电源设备的配置应该满 足设备的最大负荷。整流器的配置应以通信设备的功率为依据，同时设置合适的蓄电池充电 电流。交换局配置的蓄电池，放电终止电压的设置不要局限在1.80V/K，可根据不同情况，灵 活设置在1.751.85V/R。根据用电设备种类不同，设置多个电力电池室是可行的，不会因此带来维护的不便；布 置电力电池室，要给扩容设备留出足够的空间，避免给电源设备扩容带来不便。参考文献1 YD5040-97.通信电源设备安装设计规范2 YD/T731-2002,通信用高频开关整流器3 YD/T799-2002,通信用阀控式密封铅酸蓄电池4 YD/T585-1999,通信用配电设备
