通信電源技術基礎知識PPT課件

1、疑問？問：1、電壓為何為-48V？2、為什么是正極接地？第1頁/共90頁培訓目標 了解通信電源在通信網(wǎng)絡中的種類及地位 了解各功能設備組成 掌握通信電源設計中的基本方法 掌握通信電源的基本防護方法第2頁/共90頁通信設備對電源的一般要求1.可靠性高：2.穩(wěn)定性高：3.效率高：第3頁/共90頁現(xiàn)代通信對電源系統(tǒng)的新要求1.模塊化： 自由組合擴容互為備用2.低壓、大電流，多組供電電壓需求3.能實現(xiàn)集中監(jiān)控：4.自動化、智能化：5.小型化 第4頁/共90頁通信電源系統(tǒng)的構成第5頁/共90頁通信電源系統(tǒng)的構成2第6頁/共90頁某工程交直流系統(tǒng)圖變壓器30kVA1根 RVVZ22-1KV 350+116

2、市電37KW油機ATS開關電源1000AH蓄電池1000AH蓄電池傳輸設備列頭柜300A1根 RVVZ22-1KV 350+116注：圖中實線為本單項工程范圍1根 RVVZ22-1KV 350+116各1根 RVVZ-1KV 1185+-+-交流配電屏電壓抑制器機房空調(diào)第7頁/共90頁通信電源設備概述1. 高壓開關柜較大的電信局一般都由市電高壓網(wǎng)供電。為了保證可靠供電，通常都由兩個不同的變電站引入兩路高壓。為了控制兩路高壓，可以采用成套高壓開關柜。第8頁/共90頁通信電源設備概述2. 電力變壓器電力變壓器完成輸入的交流電壓升高或降低的作用。主要由鐵芯和繞組組成。第9頁/共90頁通信電源設備概述

3、3. 交直流配電屏 低壓交流配電屏：是連接降壓變壓器、低壓電源和交流負載的裝置，它可以完成市電和備用電源轉換、負載分路和保護、測量、告警等作用。直流配電屏：是直流供電系統(tǒng)的樞紐，它能將直流電源和各種直流負載連接起來，并能完成負載分路、工作方式轉換、測量、告警和保護等作用。第10頁/共90頁交流供電系統(tǒng)圖100KVA低 壓 配 電 屏400A油 機辦公用電通信設備用電100ASC9 160/10ATS 自 動 切 換 屏100A100A100A營業(yè)廳用電備用400A100A備用RVVZ22-3X185+1X95 RVVZ-3X185+1X95RVVZ22-3X120+1X70 第11頁/共90頁

4、直流供電系統(tǒng)圖250A100A63A100A63A250A250A100A電池組(2組)直流配電屏交流配電屏63A+-監(jiān)控模塊RS232(485)-開關電源+4X250A4X100A100A8X63A第12頁/共90頁通信電源設備概述4. 高頻開關整流電源亦稱無工頻變壓器型開關整流器，因其具有高效、節(jié)能、功率密度大等優(yōu)點，目前已廣泛用于通信電源系統(tǒng)。產(chǎn)品模塊化。第13頁/共90頁開關電源基礎 交流電經(jīng)過整流，可以得到直流電。 為了得到穩(wěn)定的直流電壓，必須采用穩(wěn)壓電路來實現(xiàn)穩(wěn)壓。 按照實現(xiàn)方法的不同，穩(wěn)壓電源可分為三種：線性穩(wěn)壓電源、相控穩(wěn)壓電源、開關穩(wěn)壓電源。第14頁/共90頁線性穩(wěn)壓電源第1

5、5頁/共90頁線性穩(wěn)壓電源特點線路簡單干擾小對輸入電壓和負載變化的響應非常快穩(wěn)壓性能好功率轉換效率太低。第16頁/共90頁開關型穩(wěn)壓電源第17頁/共90頁開關穩(wěn)壓電源 特點 功率轉換效率高， 發(fā)熱少、體積小、重量輕 對電網(wǎng)電壓大范圍變化具有很強的適應性 電壓、負載穩(wěn)定度高 線路復雜 電磁干擾和射頻干擾大。 第18頁/共90頁國產(chǎn)某系列開關整流器原理 第19頁/共90頁組合電源外觀第20頁/共90頁中興公司整流模塊ZXD5000 100A第21頁/共90頁中興公司整流模塊ZXD5000 100A外形尺寸132mm482mm466mm（高寬深）重量25kg環(huán)境溫度1045儲存溫度-30+85相對濕

6、度10%90%RH380VAC25%4565Hz10A直流輸出40V60V任意可調(diào)效率92%（半載以上)功率因數(shù)0.93（額定輸入/輸出）浪涌電流18A限電流值10%110%額定電流，任意可調(diào)穩(wěn)壓精度0.5%軟啟動時間58s模塊間均流能力3%（半載以上），2.5%（滿載）可聞噪音 55dBa（1m）MTBF105h交流輸入第22頁/共90頁中興公司整流模塊ZXD2400 50A第23頁/共90頁中興公司整流模塊ZXD2400 50A第24頁/共90頁整流模塊（愛默生） HD4825-3型高頻開關模塊 每個模塊輸出電流25A 第25頁/共90頁整流模塊（愛默生）電源指示燈保護指示燈故障指示燈輸入

7、輸出端子定位銷 面板和背板第26頁/共90頁監(jiān)控模塊（愛默生） 監(jiān)控模塊PSM-A10前面板上有背光液晶顯示屏、鍵盤；在機柜內(nèi)部左上側M2442X1板上有RS232通信接口、告警輸出干接點和MODEM電源接口等 第27頁/共90頁監(jiān)控模塊前視圖（愛默生） 1.告警指示燈 2.監(jiān)控運行指示燈 3.液晶顯示屏 4.操作控制鍵盤 5.定位銷 第28頁/共90頁通信電源設備概述5.直流直流變換器（DC/DC）通信電源的基礎電源是-48V，然而通信設備中還需要12V、5V、24V等直流電源。這些不同種類的直流電源要由DC-DC變換器來提供；另外，在上節(jié)的高頻開關整流器中，DC-DC變換器也是它的重要組成

8、部分。第29頁/共90頁某DC-DC模塊原理圖24VDC/DC變 換 器I24VDC/DC變 換 器II12VDC/DC變 換 器I12VDC/DC變 換 器II6VDC/DC變 換 器I6VDC/DC變 換 器II24V直 流 輸 出48V直 流 輸 入12V直 流 輸 出6V直 流 輸 出第30頁/共90頁DPC48-3 DC-DC模塊示意圖 DC/DC模塊有24V、12V、6V共3路輸出 每路功率為：24V/4.2A，12V/8.4A，6V/5A。 第31頁/共90頁DPC48-3 DC-DC模塊前面板 124V I工作指示燈 224V II工作指示燈 312V I工作指示燈412V I

9、I工作指示燈 56V I工作指示燈66V II工作指示燈 7拉手 8安裝孔位 第32頁/共90頁DPC48-3 DC-DC模塊前面板 （1）6V支路輸出接口II （2）6V支路輸出接口I （3）12V支路輸出接口II （4）12V支路輸出接口I （5）6V支路輸出接口II （6）6V支路輸出接口I （7）48V輸入接口 （8）配置設置撥碼開關 （9）工作檢測接口第33頁/共90頁通信電源設備概述6.交流不間斷電源（UPS）UPS是英文Uninterruptible Power System 的縮寫，即不間斷電源，但人們一般習慣稱之為UPS電源。UPS電源不僅僅是一個備用電源，而且是電源凈化設備

10、。隨著計算機、各種辦公設備、精密電子儀器的普及，UPS電源得到了廣泛的應用。常用的UPS包括在線式UPS、后備式UPS。由于在線式UPS的輸出總是由逆變器來提供的，所以它能提供負載干擾更小、精度更高的電源。第34頁/共90頁UPS外觀第35頁/共90頁通信電源設備概述7.通信逆變器（DC/AC）逆變器主要把由市電整流濾波后的直流或來自蓄電池的直流電，逆變成頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、波形失真小的交流電。一類是UPS電源中的逆變器，另一類是通信逆變器。通信逆變器的輸入-48V，一般輸出50HZ、單相220V/三相380V交流電，也輸出25HZ、75V的鈴流。它在通信中使用廣泛。目前逆變器普遍采用脈寬調(diào)制

11、技術（PWM技術）及波形疊加技術。第36頁/共90頁通信電源設備概述8.柴油發(fā)電機組柴油發(fā)電機組是通信電源設備中的重要組成部分，當市電停電時間較長時，起動發(fā)電機。對它的主要要求是：隨時起動、運行可靠、指標達標、保證供電、電氣性能滿足通信設備的要求。現(xiàn)代柴油發(fā)送機組由柴油機、三相交流無刷同步發(fā)電機、控制箱、散熱水箱、燃油箱、聯(lián)軸器、消聲器、波紋管及公共底座等組建組成。第37頁/共90頁柴油1. 37KW柴油發(fā)電機組2. 柴油發(fā)電機組基礎3. 柴油發(fā)電機排氣管4. 消音器5. 排氣管吊掛件6. 排風罩梁排煙孔洞墻面百葉窗石棉填充物墻面136452說明：1. 進風口應高于排風口，其面積為排風口面積的

12、1.5倍2. 油機基礎可與地平一致，不作凸臺3. 基礎尺寸為2400 x1200 x400mm第38頁/共90頁通信電源設備概述9.蓄電池蓄電池是將電能轉化為化學能存儲起來，需要時再將化學能轉變?yōu)殡娔艿囊环N儲能裝置。通信中主要用在UPS的后備電源和與整流設備組合的直流浮充供電系統(tǒng)中。第39頁/共90頁常見通信電源系統(tǒng)組成圖第40頁/共90頁中興公司電源系統(tǒng)第41頁/共90頁中興公司電源性能指標模塊組成由100A模塊組成，滿配置31個380VAC25%4565Hz600A（最大）兩路手動切換直流輸出40V60V任意可調(diào)效率92%（半載以上)功率因數(shù)0.93（額定輸入/輸出）交流配電柜：2000m

13、m700mm660mm直流配電柜：2000mm700mm660mm整流機柜： 2000mm600mm660mm模塊間均流能力 3%（半載以上）2.5%（滿載）三相100A 2路三相160A 4路可根據(jù)用戶需求在一定范圍內(nèi)靈活配置400A 8路100A 4路63A 2路32A 2路電池分路：2000A 2路可根據(jù)用戶需求在一定范圍內(nèi)靈活配置交流輸入尺寸（高寬深）交流 輔助 輸出（標配）負載輸出（標配）第42頁/共90頁電池產(chǎn)品技術要求 使用壽命長：電池工作環(huán)境以及循環(huán)充放電的頻次有關。充放電頻率越高，電池使用壽命越短。常見的通信電池使用壽命一般10年左右。 安全性高：電池電解質(zhì)為硫酸溶液，具有強

14、腐蝕性；對于密封電池，電池的電化學過程會產(chǎn)生氣體，增加電池內(nèi)部壓力，壓力超過一定限度時會造成電池爆裂，釋放出有毒、腐蝕性氣體、液體，因此電池必須具備優(yōu)秀的安全防爆性能。一般密閉電池都設有安全閥和防酸片，自動調(diào)節(jié)蓄電池內(nèi)壓，防酸片具有阻液和防爆功能。第43頁/共90頁電池規(guī)格及結構參數(shù)1（GFM系列）型 號標稱電壓(V)額定容量(Ah)外形尺寸(mm)重量(kg)C10C3C1LbhHGFM-2002200150110116.8177.636739417.3GFM-200I20517727530019.0GFM-3002300225165164.2177.636739424.5GFM-300I2

15、0517727530026.5GFM-4002400300220164.2177.636739428.3GFM-400I28217727530035.5GFM-5002500375275213.6179.636839542.1GFM-500I12420646651234.5GFM-6502650487.5357.5261179.636839548.8GFM-650I20616646651249.0第44頁/共90頁電池規(guī)格及結構參數(shù)2（GFM系列）型 號標稱電壓(V)額定容量(Ah)外形尺寸(mm)重量(kg)C10C3C1LbhHGFM-8002800600440309.4180.6368.

16、5395.556.6GFM-800I21025446651261.0GFM-100021000750550417.6181.636939675.2GFM-1000I21025446651274.0GFM-20002200015001100425356.8370397163.1GFM-2000I518210466512155.0GFM-30002300022501650740357.8370.5397.5242.5GFM-3000I782210466512230.0第45頁/共90頁電池結構 電池槽、蓋選用超強阻燃ABS塑料； 提手便于搬運； 正負極群板柵采用特殊的鉛鈣錫鋁四元合金，抗伸延，耐腐

17、蝕，析氫過電位高； 微細玻璃纖維隔板 匯流排耐大電流沖擊； 端子內(nèi)嵌銅芯，使其電阻最小化，極柱密封采用瑞士專利技術； 安全閥具有耐酸和良好的彈性恢復能力。第46頁/共90頁鉛酸蓄電池工作原理閥控式密封鉛酸蓄電池在充放電過程中的化學反應如下： 放電PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4 + 2H2O + PbSO4 充電(二氧化鉛) (硫酸) (海綿狀鉛) (硫酸鉛) (水) (硫酸鉛)正極活物質(zhì) 電解液 負極活物質(zhì) 正極活物質(zhì) 電解液 負極活物質(zhì)第47頁/共90頁鉛酸蓄電池放電特性 放電容量與放電電流關系： 放電電流越小放電容量越大；反之，放電電流越大放電容量越小。 放電容量與溫度關

18、系： 溫度降低放電容量減少。第48頁/共90頁電池容量和放電電流的關系第49頁/共90頁電池容量和環(huán)境溫度的關系第50頁/共90頁充電特性 放電后的蓄電池充滿電所需時間隨放電量、充電初期電流、溫度而變化。 圖中虛線表示按10小時率額定容量 50放電后定電流0.1C10(A)定電壓（2.23V）的電池充電情況。 圖中實線表示按10小時率額定容量 100放電后定電流0.1C10(A)定電壓（2.23V）的電池充電情況。第51頁/共90頁蓄電池容量的選擇 式中，Q蓄電池容量(安培小時)； I平均忙時全局平均放電電流； 設計標準規(guī)定的放電小時率(小時數(shù))； Kn容量轉變系數(shù)，即n小時放電率下，蓄電池容

19、量與10小時放電率的蓄電池容量之比。 t實際電解液的最低溫度。蓄電池室有采暖設備時，可按15考慮；無采暖設備時，則按所在地區(qū)最低室內(nèi)溫度計算，但不應低于0。 25蓄電池額定容量時的電解液溫度； 0.006容量溫度系數(shù)(即電解液以25為標準時，每上升或下降1時所增加或減少的容量比值)。Q I平均Kn1 0.006(t25)第52頁/共90頁不同放電率的放電電流和電池容量放電小時數(shù)電池容量(額定容量的)放電電流(額定容量的)10小時放電率100108小時放電率96125小時放電率85173小時放電率75252小時放電率6532.51小時放電率5050第53頁/共90頁通信電源設計初步電池容量的確定

20、整流器的配置交流容量的確定直流容量的確定交流電源線的選擇直流電源線的選擇第54頁/共90頁工程中電池容量常用計算方法 在確定了期望的電池支撐時間(或電池放電小時數(shù))T與電池平均工作環(huán)境溫度t以后，電池容量Q與負載電流I之間的關系可以表達為： Q=KCI 其中K=1.25（安全系數(shù)） I：放電電流 C：電池容量計算系數(shù)。從下表查詢。第55頁/共90頁不同溫度下C與T值的關系表每組電池放電小時數(shù)(T小時)0.511.25234568t=5時容量計算系數(shù)C1.72.38 2.75 3.94.766.037.17 8.03 10.13t=10時容量計算系數(shù)C1.62 2.27 2.63 3.73 4.

21、555.756.85 7.66 9.67t=15時容量計算系數(shù)C1.55 2.17 2.52 3.56 4.355.56.55 7.33 9.25第56頁/共90頁電池備份方式 電池備份分為無備份和1+1備份兩種。 無備份時，一組電池可以滿足放電小時數(shù)。 1+1備份時，任何一組電池損壞都可以滿足放電小時數(shù)。 有時為了選型方便或運行安全，將單組電池容量分成兩組電池，每組電池可以滿足一半的放電小時數(shù) 第57頁/共90頁整流器配置方法 如果局站近期負荷小、終期負荷大，為了減小近期投資額，可以按照近期負荷容量I進行設計。 整流器容量IZ配置計算公式如下： IZ=I+KQ 其中IZ：計算的整流器總容量，

22、單位安培； ：近期或終期負荷電流，單位安培； ：電池備用系數(shù)。無備份取1，1+1備份取2； ：充電系數(shù)，取值范圍為0.10.2； ：10小時放電率電池容量，單位Ah。 整流器的配置個數(shù)N的確定通過IZ與單體整流器容量的比值取整計算得出。根據(jù)備用方式確定最后需要配置的整流器數(shù)量。第58頁/共90頁交流電力線計算與設計 、按經(jīng)濟電流密度選擇截面積 降低能耗和節(jié)約有色金屬是矛盾的。 按照現(xiàn)有電價、折舊修理、導線價格和最大負荷利用小時數(shù)折中出經(jīng)濟電流密度。 第59頁/共90頁交流電力線計算與設計 2、按電壓損失選擇截面積 線路具有一定的阻抗，在電流流經(jīng)線路時必然產(chǎn)生電壓降。第60頁/共90頁交流電力線

23、計算與設計 3、按機械強度選擇截面積 電纜本身的重量、故障情況下的電流之間的作用力、以及外部的冰雪風雨等機械力作用，容易折斷電纜。第61頁/共90頁交流電力線計算與設計 4、按發(fā)熱情況選擇截面積 導線通過電流，由于電阻損耗使之發(fā)熱，溫度升高，會使絕緣破壞、起火，也使導體機械強度降低，接頭處氧化加劇。 IjsKI 式中，K為不同敷設條件下的修正系數(shù)， I為標準敷設條件下導線允許通過的持續(xù)電流（查相關廠家說明書）。 這是通信中常用的方法。其它的方法只在必要時進行驗證。 第62頁/共90頁直流電力線計算與設計根據(jù)通信設備允許的壓降進行計算 1、電流矩法 2、固定壓降分配法（應其簡便，工程中常用）第6

24、3頁/共90頁固定壓降分配法 當某段壓降確定后，可以采用以下公式計算所需的電纜截面積： S(IL2)/(V) 其中，S：電纜截面積，單位平方毫米； I：最大工作電流，單位安培； ：電導率（銅：57，鋁：34）； V：最大允許壓降，單位福特。第64頁/共90頁通信系統(tǒng)的保護和接地接地的重要性：接地系統(tǒng)是通信電源系統(tǒng)的重要組成部分，它不僅直接影響通信的質(zhì)量和電源系統(tǒng)的正常運行，還起到保護人身安全和設備安全的作用。第65頁/共90頁為什么要接地？ 1. 通信回路接地（工作地） 在電話通信中，將電池組的一個極接地，以減少由于用戶線路對地絕緣不良時引起的串話。第66頁/共90頁為什么要接地？ 2. 保護

25、接地 將通信設備的金屬外殼和電纜金屬護套等部分接地，以減小電磁感應，保持一個穩(wěn)定的電位，達到屏蔽的目的，減小雜音的干擾。第67頁/共90頁為什么要接地？ 3. 交流三相四線制中性點接地 在交流電力系統(tǒng)中，將三相四線制的中性點接地，并采用接零保護，以便在發(fā)生接地故障時迅速將設備切斷。也可以降低人體可能觸及的最高接觸電壓，降低電氣設備和輸電線路對地的絕緣水平。第68頁/共90頁為什么要接地？ 4. 防雷接地 為了避免由于雷電等原因產(chǎn)生的過電壓而危及人身和擊毀設備，應裝設地線，讓雷電流盡快地入地。第69頁/共90頁接地系統(tǒng)的組成 1. 地 接地系統(tǒng)中所指的地，即一般的土地，不過它有導電的特性，并具有

26、無限大的容電量，可以用來作為良好的參考電位。第70頁/共90頁接地系統(tǒng)的組成 2. 接地體（或接地電極） 為使電流入地擴散而采用的與土地成電氣接觸的金屬部件。第71頁/共90頁接地系統(tǒng)的組成 3. 接地引入線 把接地電極連接到地線盤（或地線匯流排）上去的導線。在室外與土地接觸的接地電極之間的連接導線則形成接地電極的一部分，不作為接地引入線。第72頁/共90頁接地系統(tǒng)的組成 4. 地線排(或地線匯流排) 專供接地引入線匯集連接的小型配電板或母線匯接排。第73頁/共90頁接地系統(tǒng)的組成 5. 接地配線 把必須接地的各個部分連接到地線盤或地線匯流排上去的導線。第74頁/共90頁通信局站接地電阻要求接

27、地電阻適 用 范 圍依 據(jù)1綜合樓、國際電信局、匯接局、萬門以上程控交換局、2000路以上長話局YDJ20-88程控電話交換設備安裝設計暫行技術規(guī)定32000門以上1萬門以下程控交換局、2000路以下長話局52000門以下程控局、光纜端站、載波增音站、地球站、微波樞紐站、移動通信機站10微波中繼站、光纜中繼站、小型地球站YD2011-93微波站防雷與接地設計規(guī)范20微波無源中繼站10適用于大地電阻率小于100m，電力電纜與架空電力線接口處防雷接地GBJ64-83工業(yè)與民用電力裝置過壓保護設計規(guī)范15適用于大地電阻率為101500m，電力電纜與架空電力線接口處防雷接地。20適用于大地電阻率為50

28、11000m，電力電纜與架空電力線接口處防雷接地。第75頁/共90頁接地系統(tǒng)第76頁/共90頁接地系統(tǒng)圖室外地線電力室油機房交流配電屏ATS油機RVVZ-1KV 150開關電源油機房接地匯流排電力室接地銅排(12010銅排)(12010銅排)RVVZ-1KV 150(直流工作地)505鍍鋅扁鋼樓內(nèi)換RVVZ-1x120電纜樓內(nèi)換RVVZ-1x120電纜505鍍鋅扁鋼505鍍鋅扁鋼505鍍鋅扁鋼第77頁/共90頁接地示意圖主入口油機房主樓變壓器為便于今后接地電阻的測試,電力室和油機房的地線匯集排分別引入兩組地線,在主樓內(nèi)換接兩根RVVZ-1x120電纜。扁鋼引入，樓內(nèi)換接電纜垂直接地體，50 x

29、50 x5(L=2500)鍍鋅角鋼，每隔4米一根，在室外地面下1.0米垂直埋設。水平接地體，50 x5鍍鋅扁鋼，室外地面下1.0米處埋設。RVVZ22-1KV-3x50+1x16電纜1根（直埋，電纜兩端外皮接地）地線引出線說明:接地銅排示意圖固定孔(TMY-120 x10)固定孔兩路地線引入北第78頁/共90頁接地示意圖大樓聯(lián)合接地體上引出的接地扁鋼開關電源直流配電屏UPS電池架 蓄電池鐵架交流配電屏低壓配電屏 ATS轉換柜油機控制屏100KVA160KWRVVZ-1X35RVVZ-1X120RVVZ-1X35RVVZ-1X120接地銅排RVVZ-1X35第79頁/共90頁聯(lián)合接地第80頁/共90頁哪些設備需要做接地設計 機房內(nèi)具有金屬外殼的設備都應該做保護接地。例如，DDF架，雖然是不耗電的設備，其金屬外殼也需要保護接地；機房中一些專門放置小型臺式設備的金屬機架，其架體本身也需要做保護接地。 電視機、顯示器等具有加強絕緣塑料外殼的電器，不需要做保護接地。第81頁/共90頁布線要求I進局的低電壓電纜： 進入通信局站的低壓電力電纜宜埋地引入，宜采用具有金屬鎧裝屏蔽層的電纜（或穿金屬管屏蔽）。 屏蔽層兩端接地（