动力电源 原理及基础知识

1、动力电源动力电源原理与基础知识原理与基础知识通信电源的基本要求及组成通信电源的基本要求及组成内容提要1交流配电的作用和功能交流配电的作用和功能2 直流配电的作用和功能直流配电的作用和功能 3机房安全用电防护注意事项机房安全用电防护注意事项5接地系统接地系统4通信设备对电源的一般要求可靠性高稳定性高效率高现代通信对电源系统的新要求 模块化： 自由组合扩容互为备用 低压、大电流，多组供电电压需求 能实现集中监控： 自动化、智能化： 小型化 通信电源系统组成通信局（站）的电源系统有交流供电系统、直流供电系统和接地系统组成。通信局（站）的电源系统有交流供电系统、直流供电系统和接地系统组成。其组成框图如

2、下示：其组成框图如下示：高频开关电源系统组成图开关电源的基本组成 高频开关系统由交流配电单元、整流模块、直流交流配电单元、整流模块、直流配电单元和监控模块配电单元和监控模块组成开关电源系统；交流配电单元交流配电单元：将输入三相交流电分配给多个整流模块；整流模块整流模块：将交流转换成符合通信要求的直流电；直流配电单元直流配电单元：将蓄电池组接入系统与整流模块输出并联，再将一路不间断的直流电分成多路分配给各种容量的直流通信负载；监控单元监控单元：是整个开关电源系统的“总指挥”，起着监控各个模块的工作情况，协调各模块正常工作的作用。开关电源系统示意图交流配电作用交流配电作用交流配电的内容提要1 1交

3、流配电主要性能交流配电主要性能2 23 3讨论题讨论题交流配电的作用 低压交流配电的作用是： 集中有效的控制和监视低压交流电源对用电设备的供电。 对应小容量的供电系统，比如分散供电系统，通常交流配电、直流配电和整流、监控等组成一个完整、独立的供电系统，集成安装在一个机柜内。相对大容量的供电系统，一般单独设置交流配电屏，以满足各种负载供电的需要。 交流配电主要性能交流配电屏（模块）的主要性能通常有以下几项：1.要求输入两路交流电源，并可进行人工或 自动倒换。如果能够实现自动倒换，必须有可靠的电气或机械联锁。2.具有监测交流输出电压和电流的仪表并能通过仪表、转换开关测量出各相相电压、线电压和相电流

4、和频率。3.具有欠压、缺相、过压告警功能。为便于集中监控，同时提供遥信、遥测等接口。4. 提供各种容量的负载分路，各负荷分路主熔断器熔断或负荷开关保护后，能发出声光告警信号。5. 当交流电源停电后，能提供直流电源作为事故照明。6. 交流配电屏的输入端应提供可靠的雷击、浪涌保护装置。讨论题1-1.交流配电有什么作用？在整个通信电源系统中处于怎样的地位？1-2.交流配电必须具备什么功能？直流电源供电方式直流电源供电方式 直流配电的内容提要1直流供电系统的配电方式直流供电系统的配电方式 2 直流配电的作用和功能直流配电的作用和功能 3讨论题讨论题5直流配电屏原理直流配电屏原理 4一、直流电源供电方式

5、 集中供电方式 分散供电方式 二、直流供电系统的配电方式 低阻配电方式 高阻配电方式 （一）低阻配电方式 利用汇流排把基础电源直接馈送到通信机房的直流电源架或通信设备机架，这种配电方式因汇流排电阻很小，故称为低阻配电方式。 低阻配电方式简图低阻配电方式的特点 低阻配电的汇流排电阻小，相应线路损耗和线路压降小。但当某一负载发生短路事故后，可能使得直流总输出电压发生瞬间的跳变，从而影响其他负载的正常工作甚至损坏。（二）高阻配电方式高阻配电方式是在低阻配电系统基础上发展起来的。 高阻配电选择线径较细的配电导线，相当于在各分路中接入有一定阻值的限流电阻，克服了低阻配电负载发生短路事故后影响面大的缺点，

6、达到了等效隔离的作用。在实际使用中，高阻配电应注意蓄电池放电终止电压应稍高于常规电压。高阻配电方式简图（三）并联浮充供电方式 整流器与蓄电池并联后对通信设备供电。在交流电正常情况下，整流器一方面给通信设备供电，一方面又给蓄电池补充充电，以补充蓄电池因自放电而失去的电量。在并联浮充工作状态下，蓄电池还能起一定的滤波作用。当交流中断时，蓄电池单独给通信设备供电，放出的电量在整流器恢复工作后通过自动（或手动）转为均充来补足。 并联浮充供电方式的优点是：延长电池寿命、工作可靠（因电池始终处于充足状态）、供电效率也较高。 集中供电系统和分散供电系统都采用这种方法。 原理图三、直流配电的作用和功能 直流配

7、电是直流供电系统的枢纽，它将整流输出的直流和蓄电池组输出直流汇接成不间断的直流输出母线，再分接为各种容量的负载供电支路，串入相应熔断器或负荷开关后向负载供电。 直流配电的作用（一次电路示意图 ）直流配电的功能 1.测量：测量系统输出总电压，系统总电流；各负载回路用电电流；整流器输出电压电流；各蓄电池组充（放）电电压、电流等。并能将测量所得到的值通过一定的方式显示。2.告警：供系统输出电压过高、过低告警；整流器输出电压过高、过低告警；蓄电池组充（放）电电压过高、过低告警；负载回路熔断器熔断告警等。3.保护：在整流器的输出线路上，各蓄电池组的输出线路上，以及各负载输出回路上都接有相应的熔断器短路保

8、护。此外，各蓄电池组线路上还接有低压脱离保护装置等。四、直流配电屏原理 对应小容量的供电系统，比如分散供电系统，通常交流配电、直流配电和整流、监控等组成一个完整、独立的供电系统，集成安装在一个机柜内。 相对大容量的直流供电系统，一般单独设置直流配电屏，以满足各种负载供电的需要。 直流屏配线原理图 AC/DC侦测板各电流各电压功能 蓄电池组的接入蓄电池组的接入 将两组蓄电池组并入整流模块直流母排上。 各电压电流的监测各电压电流的监测 监测蓄电池组充放电电流、整流模块总输出电流、系统负载总电流以及各负载分电流；监测母排电压、蓄电池组输出电压，提供给相应显示电路及告警电路。 熔丝故障告警熔丝故障告警

9、 监测熔丝熔断信号。 直流电源的分配直流电源的分配 根据负载的容量，各路输出电压可经过熔断器或空气开关接到负载。 五、讨论题1、直流配电有哪些方式？2、高阻配电有什么优点以及注意事项？3、直流配电作用和功能是什么？4、为什么大容量直流系统需单独配置直流配电屏？接地系统概要接地系统概要 接地与防雷的内容提要1 1联合接地系统联合接地系统 2 23 3讨论题讨论题一、 接地系统概要 在通信局站中，接地占有很重要的地位，在通信局站中，接地占有很重要的地位，它不仅关系到设备和维护人员的安全，同它不仅关系到设备和维护人员的安全，同时还直接影响着通信的质量。因此，掌握时还直接影响着通信的质量。因此，掌握理

10、解接地的基本知识，正确选择和维护接理解接地的基本知识，正确选择和维护接地设备，具有很重要的意义。地设备，具有很重要的意义。1.1 接地系统组成接地系统组成 接地的概念接地的概念 所谓所谓“接地接地”，就是为了工作或保护的目的，将电，就是为了工作或保护的目的，将电气设备或通信设备中的接地端子，通过接地装置与气设备或通信设备中的接地端子，通过接地装置与大地作良好的电气连接大地作良好的电气连接,并将该部位的电荷注入大地并将该部位的电荷注入大地，达到降低危险电压和防止电磁干扰的目的。，达到降低危险电压和防止电磁干扰的目的。 接地系统接地系统 所有接地体与接地引线组成的装置，称为接地装置所有接地体与接地

11、引线组成的装置，称为接地装置，把接地装置通过接地线与设备，把接地装置通过接地线与设备 的接地端子连接起的接地端子连接起来就构成了接地系统。来就构成了接地系统。 接地系统示意图接地系统示意图:水平接地体垂直接地体设 备 接 地线接地引线接地线排1.2 接地电阻组成及影响接地接地电阻组成及影响接地电阻的因素电阻的因素 接地电阻组成接地电阻组成 接地装置的接地电阻，一般是由接地引线电阻，接地体本身电阻，接地装置的接地电阻，一般是由接地引线电阻，接地体本身电阻，接地体与土壤的接触电阻以及接地体周围呈现电流区域内的散流电阻接地体与土壤的接触电阻以及接地体周围呈现电流区域内的散流电阻四部分组成。四部分组成

12、。 ( 接地电阻主要由接触电阻和散流电阻构成。 )影响接地电阻的因素影响接地电阻的因素 ( 影响接地电阻的因素主要考虑影响接触电阻和散流电阻的因素。影响接地电阻的因素主要考虑影响接触电阻和散流电阻的因素。 ) 接触电阻指接地体与土壤接触时所呈现的电阻。接触电阻指接地体与土壤接触时所呈现的电阻。 接地体与土壤的接触电阻决定于土壤的湿度、松紧程度及接触面积的大小，土壤的湿度越高、接触越紧、接触面积越大，则接触电阻就小，反之，接触电阻就大。 散流电流是电流由接地体向土壤四周扩散时，所遇到散流电流是电流由接地体向土壤四周扩散时，所遇到 的阻力。的阻力。 它和两个因素有关： 一是接地体之间的疏密程度。

13、二是和土壤本身的电阻有关。衡量土壤电阻大小的物理量是土壤电阻率。 土壤电阻率的大小与以下主要因素有关：土壤电阻率的大小与以下主要因素有关： 土壤的性质土壤的性质 不同性质的土壤，它们的土壤电阻率差别很大。一般来讲，土壤含有化学物质（包括酸、碱以及腐烂物质等）较多时，其土壤电阻率也较小；同一块土壤，大地表面部分土壤电阻率较大，距离地面越深，电阻率越小，而且又稳定的趋势。 土壤的温度土壤的温度 当土壤的温度在0以上时，随土壤温度的升高，土壤电阻率减小，但不明显，当土壤温度上升到100时，由于土壤中水份的蒸发反而使土壤电阻率有所增加。但是当土壤的温度在0以下时，土壤中水份结冰，其土壤电阻率急剧上升，

14、而且当温度继续下降时，土壤电阻率增加十分明显。 土壤的湿度土壤的湿度 土壤湿度增加会使土壤电阻率明显减小。 土壤的密度土壤的密度 土壤的密度即土壤的紧密程度。土壤受到的压力 越大，其内部颗粒越紧密，电阻率就会减小。 土壤的化学成分土壤的化学成分 土壤中含有酸、碱、盐等化学成分时，其电阻率 就会明显减小。 1.3 接地中电压概念接地中电压概念 UdUcUk0 . 8m20m 对地电压对地电压：电气设备的接地部分，如接地外壳、接地线或接地体等与大地之间的电位差，称为接地的对地电压Ud 。 ( 离接地体越远越小 ) 接触电压接触电压：在接地电阻回路上，一个人同时触及的两点间所呈现的电位差，称为接触电

15、压Uc ( 离接地体越远越大（就近接地）) 跨步电压跨步电压：在电场作用范围内（以接地点为圆心，20m为半径的圆周）,人体如双脚分开站立，则施加于两脚的电位不同而导致两脚间存在电位差，此电位差便称为跨步电压Uk 。 ( 离接地体越远越小 )1.4 接地分类及作用 按带电性质带电性质可分为交流接地系统和直流 接地系统两大类。 按用途用途可分为工作接地系统、保护接地 系统和防雷接地系统。 而防雷接地系统防雷接地系统中又可分为设备防雷和 建筑防雷。 交流接地系统交流接地系统 交流接地系统有工作接地和保护接地。 (1)所谓工作接地，在低压交流电网中就是将三相电源中的中性点直接接地。 (2)所谓保护接地

16、，就是将受电设备在正常情况下与带电部分绝缘的金属外壳部分与接地装置作良好的电气连接。 (3) 低压交流接地保护方式 可分为：接零系统（TN系统）、接地系统（TT系统）和不接地系统（IT系统）三类。 TN系统的几种方案 : TNC系统系统 :它为三相电源中性线直接接地的系统，通常称为三相四线制电源系统，其中性线与保护线是合一的。 TNS系统系统 :它为三相五线制配电系统。 ( 这是目前通信电源交流供电系统中普遍采用的低压配电网中性点直接接地系统。) v优点: 一旦中性线断线，不会像TNC系统中那样，使断点后的受电设备上露导电部分可能带上危险的相电压。 在各相电源正常工作时，PE线上无电流，而所有

17、设备外露导电的部分都经各自的PE线接地，所有各自PE线上无电磁干扰。 TNCS系统系统 :它是TNC和TNS组合而成 ,整个系统中有一部分中性线和保护线是合一的系 统。往往用于环境条件较差的场合。直流接地系统直流接地系统 按照性质和用途的不同，直接接地系统可分为工作接地和保护接地两种。 (1)工作接地用于保护通信设备和直流通信电源设备的正常工作； (2)保护接地则用于保护人身和设备的安全。 直流工作接地的作用: （1）利用大地作良好的参考零电位，保证在各通信设备 间甚至各局（站）间的参考电位没有差异，从而保证通信设备的正常工作。 （2）减少用户线路对地绝缘不良时引起的通信回路间的串音。 直流保

18、护接地的作用:（1）防止直流设备绝缘损坏时发生触电危险，保证维护人员的人身安全。（2）减小设备和线路中的电磁感应，保持一个稳定的电位，达到屏蔽的目的，减小杂音的干扰，以及防止静电的发生。 防雷接地防雷接地 在通信局（站）中，通常有两种防雷接地: (1)一种是为保护建筑物或天线不受雷击而专设的避雷针防雷接地装置，这是由建筑部门设计安装的； (2)另一种是为了防止雷击过电压对通信设备或电源设备的破坏需安装避雷器而埋设的防雷接地装置。如高压避雷器的下接线端汇接后接到接地装置。二、 联合接地系统 考虑到各接地系统（交流工作接地、直流考虑到各接地系统（交流工作接地、直流 工作接地、保护接地）在电流入地时

19、可工作接地、保护接地）在电流入地时可 能相互影响，传统做法是将各接地系统能相互影响，传统做法是将各接地系统 在距离上分开在距离上分开20m以上，称为分设接地以上，称为分设接地 系统。但是随着外界电磁场干扰日趋增系统。但是随着外界电磁场干扰日趋增 大，分设接地系统的缺点日趋明显。在大，分设接地系统的缺点日趋明显。在 上个世纪上个世纪90年代开始，在国内外出现了年代开始，在国内外出现了 联合接地系统。联合接地系统。 2.1 联合接地的优点联合接地的优点 分设接地系统。分设接地系统。 分设接地系统是指工作接地、保护接地、防接地等各种单设接地装置，并要求彼此相20m。 缺点：缺点： （1）侵入的雷浪涌

20、电流在这些分离的接地之间产生电位 差，使装置设备产生过电压。 （2）由于外界电磁场干扰日趋增大，无法满足通信的电 磁兼容标准的要求。 （3）接地装置数量过多，受场地限制易造成接地系统间 相互干扰。 （4）配线复杂，施工困难。联合接地系统。联合接地系统。组成组成: 联合接地示意图联合接地系统由接地体、接地引入、接地汇集线、接地线所组成。 优点优点: 地电位均衡，同层各地线系统电位大体相等，消除危及设地电位均衡，同层各地线系统电位大体相等，消除危及设备的电位差。备的电位差。 公共接地母线为全局建立了基准零电位点。当发生地电位公共接地母线为全局建立了基准零电位点。当发生地电位上升时，各处的地电位一齐

21、上升，在任何时候，基上升时，各处的地电位一齐上升，在任何时候，基 本上不存在电位差。本上不存在电位差。 消除了地线系统的干扰。通常依据各种不同电特性设计出消除了地线系统的干扰。通常依据各种不同电特性设计出多种地线系统。彼此间存在相互影响，而今采用一个接地系多种地线系统。彼此间存在相互影响，而今采用一个接地系统之后，使地线系统作到了无干扰。统之后，使地线系统作到了无干扰。 电磁兼容性能变好。由于强、弱电，高频及低频电都等电电磁兼容性能变好。由于强、弱电，高频及低频电都等电位，又采用分屏蔽设备及分枝地线等方法，所以提高了电磁位，又采用分屏蔽设备及分枝地线等方法，所以提高了电磁兼容性能。兼容性能。2

22、.2 联合接地的组成 接地体地网接地体地网 ( 接地线网络有树干形接地地线网，多点接地地线网，一点接地地线网。) 接地母线接地母线 在联合接地系统中，垂直接地总汇集 线贯穿于电信大楼各层的接地用主干 线，也可在建筑物底层安装环形汇集 线，然后垂直引到各机房水平接地分 汇集线上，这种垂直接地总汇集线称 为接地母线。 要求建筑物混凝土内采用钢框架与钢筋互连，并连接联合地线焊接成法拉弟“鼠笼罩”状的封闭体，才能使 封闭导体的表面电位变化形成等位面（其内部场强为 零），这样，各层接地点电位同时进行升高或降低的变化，使之不产生层间电位差，也避免了内部电磁场强度的变化。 对通信大楼建筑与双层地面的要求对通

23、信大楼建筑与双层地面的要求 讨 论 题1、接地系统由哪些装置组成？、接地系统由哪些装置组成？2、影响土壤电阻率的因素有哪些？、影响土壤电阻率的因素有哪些？3、为什么设备保护接地要求就近接地？、为什么设备保护接地要求就近接地？4、请用图示交流工作接地的接法，并说明交流工作接地的作用。、请用图示交流工作接地的接法，并说明交流工作接地的作用。5、直流工作接地的作用有哪些？通常正极接地的原因是什么？、直流工作接地的作用有哪些？通常正极接地的原因是什么？机房安全用电防护注意事项安全用电防护注意事项 做足安全防护措施，树立安全防护意做足安全防护措施，树立安全防护意识，规范操作，加强学习，保障设备、人识，规

24、范操作，加强学习，保障设备、人身安全。身安全。安全第一，防护第二，无电作带电处理安全第一，防护第二，无电作带电处理 触电的人体反应，一般与通过人体的电流种类、电流大小、通电时间、电流路径和人体状况有关。 一、触电一、触电 1 1、电流种类、电流种类 * 工频交流电流触电的感觉电流；* 工频交流电流触电的临界摆脱电流；* 工频交流电流触电的心脏颤动电流；* 交流其他电流；* 直流电流、高频电流、冲击电流的伤害标准容量。一、触电一、触电 2 2、通电时间、通电时间 * 通电时间越长危险越大；* 通电时间长了，会因出汗降低人体电阻。一、触电一、触电 3 3、电流流过人体的途径、电流流过人体的途径 *

25、 电流流经人体胸部；* 电流流经人体左手到脚；* 电流流经人体大脑；* 电流纵向流经人体。一、触电一、触电 * 单相触电 ；* 两相触电 ；* 跨步电压触电 ；* 电弧电触电 。二、触电方式二、触电方式间接触电主要有跨步电压触电跨步电压触电和接触电压触电接触电压触电。虽然危险程度不如直接触电的情况，但也应尽量避免。防护的方法是将设备正常时不带电的外露可导电部分接地，并装设接地保护等。直接触电又可分为单相触电（相电压）单相触电（相电压）和两相触电（线电两相触电（线电压）压）。两相触电非常危险，单相触电在电源中性点接地的情况下也是很危险的。其防护方法主要是对带电导体加绝缘、变电所的带电设备加隔离栅

26、栏或防护罩等设施。安全电压与电流：36V和和12V两种。一般情况下可两种。一般情况下可采用采用36V的安全电压，在非常潮湿的场所或的安全电压，在非常潮湿的场所或容易大面积触电的场所，如坑道内、锅炉容易大面积触电的场所，如坑道内、锅炉内作业，应采用内作业，应采用12V的安全电压。的安全电压。30mA直接触电防护措施 利用绝缘防护 利用遮拦或外壳防护 设置阻挡物的防护 保证安全距离的防护 采用安全低电压的防护 采用漏电电流动作保护器的附加防护验电注意事项 必须采用电压等级合适且合格的验电器 验电应分相逐相进行，对在断开位置的开关或刀闸进行验电时，还应同时对两侧各相验电。 对停电侧的电缆线路进行验电

27、时，应过几分钟再进行验电，直至验电器指示无电为止。预防性安全技术措施 停电 验电 装设接地线 悬挂标示牌和装设遮拦接地线的保护作用 将停电设备上的剩余电荷泄入大地 当出现突然来电时，可促使电源开关迅速跳开 可限制发生突然来电时设备对地电位的升高接、拆接地线 挂接地线时，应先接好接地端，后接导体端；先挂低压，后挂高压；先挂“地”，后挂“火”；先挂下层，后挂上层。拆地线则相反。 挂、拆地线时，应使用绝缘棒； 在带有电容的设备上挂地线是，应预先对设备进行放电； 必须使用截面积不小于25平方厘米的多股裸铜导线做地线，并采用专用的线夹固定在导体上，禁止用缠尧的方法进行接地或短路； 地线与检修部分之间不应

28、连接有开关或熔断器。安全用具 绝缘安全用具 验电器 突然来电防护用具携带型三相短路接地线 标示牌 高空作业安全用具 其他 安全用具 1 1、脱离电源、脱离电源 * 头脑冷静，沉着应对；* 断开电源开关；* 将触电者隔离电源；三、触电发生后的急救三、触电发生后的急救 2 2、对症救治、对症救治 *触电者伤害不严重，神智清醒的 ；*触电者伤害严重的： 无呼吸，有心跳人工呼吸，12次/分钟； 有呼吸，无心跳心脏挤压，1次/秒；*触电者伤害很严重，无呼吸，无心跳； 人工呼吸2次，再心脏挤压48次；三、触电发生后的急救三、触电发生后的急救 首先还是要树立首先还是要树立“安全第一，防护安全第一，防护第二，无电作带电处理第二，无电作带电处理”的安全意识。的安全意识。并且并且严禁无严禁无证上岗。证上岗。四、四、如何在工作过程中防止意外触电如何在工作过程中防止意外触