通信电源技术PPT课件

1、疑问？问：1、电压为何为-48V？2、为什么是正极接地？第1页/共90页培训目标 了解通信电源在通信网络中的种类及地位 了解各功能设备组成 掌握通信电源设计中的基本方法 掌握通信电源的基本防护方法第2页/共90页通信设备对电源的一般要求1.可靠性高：2.稳定性高：3.效率高：第3页/共90页现代通信对电源系统的新要求1.模块化： 自由组合扩容互为备用2.低压、大电流，多组供电电压需求3.能实现集中监控：4.自动化、智能化：5.小型化 第4页/共90页通信电源系统的构成第5页/共90页通信电源系统的构成2第6页/共90页某工程交直流系统图变压器30kVA1根 RVVZ22-1KV 350+116

2、市电37KW油机ATS开关电源1000AH蓄电池1000AH蓄电池传输设备列头柜300A1根 RVVZ22-1KV 350+116注：图中实线为本单项工程范围1根 RVVZ22-1KV 350+116各1根 RVVZ-1KV 1185+-+-交流配电屏电压抑制器机房空调第7页/共90页通信电源设备概述1. 高压开关柜较大的电信局一般都由市电高压网供电。为了保证可靠供电，通常都由两个不同的变电站引入两路高压。为了控制两路高压，可以采用成套高压开关柜。第8页/共90页通信电源设备概述2. 电力变压器电力变压器完成输入的交流电压升高或降低的作用。主要由铁芯和绕组组成。第9页/共90页通信电源设备概述

3、3. 交直流配电屏 低压交流配电屏：是连接降压变压器、低压电源和交流负载的装置，它可以完成市电和备用电源转换、负载分路和保护、测量、告警等作用。直流配电屏：是直流供电系统的枢纽，它能将直流电源和各种直流负载连接起来，并能完成负载分路、工作方式转换、测量、告警和保护等作用。第10页/共90页交流供电系统图100KVA低 压 配 电 屏400A油 机办公用电通信设备用电100ASC9 160/10ATS 自 动 切 换 屏100A100A100A营业厅用电备用400A100A备用RVVZ22-3X185+1X95 RVVZ-3X185+1X95RVVZ22-3X120+1X70 第11页/共90页

4、直流供电系统图250A100A63A100A63A250A250A100A电池组(2组)直流配电屏交流配电屏63A+-监控模块RS232(485)-开关电源+4X250A4X100A100A8X63A第12页/共90页通信电源设备概述4. 高频开关整流电源亦称无工频变压器型开关整流器，因其具有高效、节能、功率密度大等优点，目前已广泛用于通信电源系统。产品模块化。第13页/共90页开关电源基础 交流电经过整流，可以得到直流电。 为了得到稳定的直流电压，必须采用稳压电路来实现稳压。 按照实现方法的不同，稳压电源可分为三种：线性稳压电源、相控稳压电源、开关稳压电源。第14页/共90页线性稳压电源第1

5、5页/共90页线性稳压电源特点线路简单干扰小对输入电压和负载变化的响应非常快稳压性能好功率转换效率太低。第16页/共90页开关型稳压电源第17页/共90页开关稳压电源 特点 功率转换效率高， 发热少、体积小、重量轻 对电网电压大范围变化具有很强的适应性 电压、负载稳定度高 线路复杂 电磁干扰和射频干扰大。 第18页/共90页国产某系列开关整流器原理 第19页/共90页组合电源外观第20页/共90页中兴公司整流模块ZXD5000 100A第21页/共90页中兴公司整流模块ZXD5000 100A外形尺寸132mm482mm466mm（高宽深）重量25kg环境温度1045储存温度-30+85相对湿

6、度10%90%RH380VAC25%4565Hz10A直流输出40V60V任意可调效率92%（半载以上)功率因数0.93（额定输入/输出）浪涌电流18A限电流值10%110%额定电流，任意可调稳压精度0.5%软启动时间58s模块间均流能力3%（半载以上），2.5%（满载）可闻噪音 55dBa（1m）MTBF105h交流输入第22页/共90页中兴公司整流模块ZXD2400 50A第23页/共90页中兴公司整流模块ZXD2400 50A第24页/共90页整流模块（爱默生） HD4825-3型高频开关模块 每个模块输出电流25A 第25页/共90页整流模块（爱默生）电源指示灯保护指示灯故障指示灯输入

7、输出端子定位销 面板和背板第26页/共90页监控模块（爱默生） 监控模块PSM-A10前面板上有背光液晶显示屏、键盘；在机柜内部左上侧M2442X1板上有RS232通信接口、告警输出干接点和MODEM电源接口等 第27页/共90页监控模块前视图（爱默生） 1.告警指示灯 2.监控运行指示灯 3.液晶显示屏 4.操作控制键盘 5.定位销 第28页/共90页通信电源设备概述5.直流直流变换器（DC/DC）通信电源的基础电源是-48V，然而通信设备中还需要12V、5V、24V等直流电源。这些不同种类的直流电源要由DC-DC变换器来提供；另外，在上节的高频开关整流器中，DC-DC变换器也是它的重要组成

8、部分。第29页/共90页某DC-DC模块原理图24VDC/DC变 换 器I24VDC/DC变 换 器II12VDC/DC变 换 器I12VDC/DC变 换 器II6VDC/DC变 换 器I6VDC/DC变 换 器II24V直 流 输 出48V直 流 输 入12V直 流 输 出6V直 流 输 出第30页/共90页DPC48-3 DC-DC模块示意图 DC/DC模块有24V、12V、6V共3路输出 每路功率为：24V/4.2A，12V/8.4A，6V/5A。 第31页/共90页DPC48-3 DC-DC模块前面板 124V I工作指示灯 224V II工作指示灯 312V I工作指示灯412V I

9、I工作指示灯 56V I工作指示灯66V II工作指示灯 7拉手 8安装孔位 第32页/共90页DPC48-3 DC-DC模块前面板 （1）6V支路输出接口II （2）6V支路输出接口I （3）12V支路输出接口II （4）12V支路输出接口I （5）6V支路输出接口II （6）6V支路输出接口I （7）48V输入接口 （8）配置设置拨码开关 （9）工作检测接口第33页/共90页通信电源设备概述6.交流不间断电源（UPS）UPS是英文Uninterruptible Power System 的缩写，即不间断电源，但人们一般习惯称之为UPS电源。UPS电源不仅仅是一个备用电源，而且是电源净化设备

10、。随着计算机、各种办公设备、精密电子仪器的普及，UPS电源得到了广泛的应用。常用的UPS包括在线式UPS、后备式UPS。由于在线式UPS的输出总是由逆变器来提供的，所以它能提供负载干扰更小、精度更高的电源。第34页/共90页UPS外观第35页/共90页通信电源设备概述7.通信逆变器（DC/AC）逆变器主要把由市电整流滤波后的直流或来自蓄电池的直流电，逆变成频率稳定、电压稳定、波形失真小的交流电。一类是UPS电源中的逆变器，另一类是通信逆变器。通信逆变器的输入-48V，一般输出50HZ、单相220V/三相380V交流电，也输出25HZ、75V的铃流。它在通信中使用广泛。目前逆变器普遍采用脉宽调制

11、技术（PWM技术）及波形叠加技术。第36页/共90页通信电源设备概述8.柴油发电机组柴油发电机组是通信电源设备中的重要组成部分，当市电停电时间较长时，起动发电机。对它的主要要求是：随时起动、运行可靠、指标达标、保证供电、电气性能满足通信设备的要求。现代柴油发送机组由柴油机、三相交流无刷同步发电机、控制箱、散热水箱、燃油箱、联轴器、消声器、波纹管及公共底座等组建组成。第37页/共90页柴油1. 37KW柴油发电机组2. 柴油发电机组基础3. 柴油发电机排气管4. 消音器5. 排气管吊挂件6. 排风罩梁排烟孔洞墙面百叶窗石棉填充物墙面136452说明：1. 进风口应高于排风口，其面积为排风口面积的

12、1.5倍2. 油机基础可与地平一致，不作凸台3. 基础尺寸为2400 x1200 x400mm第38页/共90页通信电源设备概述9.蓄电池蓄电池是将电能转化为化学能存储起来，需要时再将化学能转变为电能的一种储能装置。通信中主要用在UPS的后备电源和与整流设备组合的直流浮充供电系统中。第39页/共90页常见通信电源系统组成图第40页/共90页中兴公司电源系统第41页/共90页中兴公司电源性能指标模块组成由100A模块组成，满配置31个380VAC25%4565Hz600A（最大）两路手动切换直流输出40V60V任意可调效率92%（半载以上)功率因数0.93（额定输入/输出）交流配电柜：2000m

13、m700mm660mm直流配电柜：2000mm700mm660mm整流机柜： 2000mm600mm660mm模块间均流能力 3%（半载以上）2.5%（满载）三相100A 2路三相160A 4路可根据用户需求在一定范围内灵活配置400A 8路100A 4路63A 2路32A 2路电池分路：2000A 2路可根据用户需求在一定范围内灵活配置交流输入尺寸（高宽深）交流 辅助 输出（标配）负载输出（标配）第42页/共90页电池产品技术要求 使用寿命长：电池工作环境以及循环充放电的频次有关。充放电频率越高，电池使用寿命越短。常见的通信电池使用寿命一般10年左右。 安全性高：电池电解质为硫酸溶液，具有强

14、腐蚀性；对于密封电池，电池的电化学过程会产生气体，增加电池内部压力，压力超过一定限度时会造成电池爆裂，释放出有毒、腐蚀性气体、液体，因此电池必须具备优秀的安全防爆性能。一般密闭电池都设有安全阀和防酸片，自动调节蓄电池内压，防酸片具有阻液和防爆功能。第43页/共90页电池规格及结构参数1（GFM系列）型 号标称电压(V)额定容量(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页/共90页电池规格及结构参数2（GFM系列）型 号标称电压(V)额定容量(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页/共90页电池结构 电池槽、盖选用超强阻燃ABS塑料； 提手便于搬运； 正负极群板栅采用特殊的铅钙锡铝四元合金，抗伸延，耐腐

17、蚀，析氢过电位高； 微细玻璃纤维隔板 汇流排耐大电流冲击； 端子内嵌铜芯，使其电阻最小化，极柱密封采用瑞士专利技术； 安全阀具有耐酸和良好的弹性恢复能力。第46页/共90页铅酸蓄电池工作原理阀控式密封铅酸蓄电池在充放电过程中的化学反应如下： 放电PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4 + 2H2O + PbSO4 充电(二氧化铅) (硫酸) (海绵状铅) (硫酸铅) (水) (硫酸铅)正极活物质 电解液 负极活物质 正极活物质 电解液 负极活物质第47页/共90页铅酸蓄电池放电特性 放电容量与放电电流关系： 放电电流越小放电容量越大；反之，放电电流越大放电容量越小。 放电容量与温度关

18、系： 温度降低放电容量减少。第48页/共90页电池容量和放电电流的关系第49页/共90页电池容量和环境温度的关系第50页/共90页充电特性 放电后的蓄电池充满电所需时间随放电量、充电初期电流、温度而变化。 图中虚线表示按10小时率额定容量 50放电后定电流0.1C10(A)定电压（2.23V）的电池充电情况。 图中实线表示按10小时率额定容量 100放电后定电流0.1C10(A)定电压（2.23V）的电池充电情况。第51页/共90页蓄电池容量的选择 式中，Q蓄电池容量(安培小时)； I平均忙时全局平均放电电流； 设计标准规定的放电小时率(小时数)； Kn容量转变系数，即n小时放电率下，蓄电池容

19、量与10小时放电率的蓄电池容量之比。 t实际电解液的最低温度。蓄电池室有采暖设备时，可按15考虑；无采暖设备时，则按所在地区最低室内温度计算，但不应低于0。 25蓄电池额定容量时的电解液温度； 0.006容量温度系数(即电解液以25为标准时，每上升或下降1时所增加或减少的容量比值)。Q I平均Kn1 0.006(t25)第52页/共90页不同放电率的放电电流和电池容量放电小时数电池容量(额定容量的)放电电流(额定容量的)10小时放电率100108小时放电率96125小时放电率85173小时放电率75252小时放电率6532.51小时放电率5050第53页/共90页通信电源设计初步电池容量的确定

20、整流器的配置交流容量的确定直流容量的确定交流电源线的选择直流电源线的选择第54页/共90页工程中电池容量常用计算方法 在确定了期望的电池支撑时间(或电池放电小时数)T与电池平均工作环境温度t以后，电池容量Q与负载电流I之间的关系可以表达为： Q=KCI 其中K=1.25（安全系数） I：放电电流 C：电池容量计算系数。从下表查询。第55页/共90页不同温度下C与T值的关系表每组电池放电小时数(T小时)0.511.25234568t=5时容量计算系数C1.72.38 2.75 3.94.766.037.17 8.03 10.13t=10时容量计算系数C1.62 2.27 2.63 3.73 4.

21、555.756.85 7.66 9.67t=15时容量计算系数C1.55 2.17 2.52 3.56 4.355.56.55 7.33 9.25第56页/共90页电池备份方式 电池备份分为无备份和1+1备份两种。 无备份时，一组电池可以满足放电小时数。 1+1备份时，任何一组电池损坏都可以满足放电小时数。 有时为了选型方便或运行安全，将单组电池容量分成两组电池，每组电池可以满足一半的放电小时数 第57页/共90页整流器配置方法 如果局站近期负荷小、终期负荷大，为了减小近期投资额，可以按照近期负荷容量I进行设计。 整流器容量IZ配置计算公式如下： IZ=I+KQ 其中IZ：计算的整流器总容量，

22、单位安培； ：近期或终期负荷电流，单位安培； ：电池备用系数。无备份取1，1+1备份取2； ：充电系数，取值范围为0.10.2； ：10小时放电率电池容量，单位Ah。 整流器的配置个数N的确定通过IZ与单体整流器容量的比值取整计算得出。根据备用方式确定最后需要配置的整流器数量。第58页/共90页交流电力线计算与设计 、按经济电流密度选择截面积 降低能耗和节约有色金属是矛盾的。 按照现有电价、折旧修理、导线价格和最大负荷利用小时数折中出经济电流密度。 第59页/共90页交流电力线计算与设计 2、按电压损失选择截面积 线路具有一定的阻抗，在电流流经线路时必然产生电压降。第60页/共90页交流电力线

23、计算与设计 3、按机械强度选择截面积 电缆本身的重量、故障情况下的电流之间的作用力、以及外部的冰雪风雨等机械力作用，容易折断电缆。第61页/共90页交流电力线计算与设计 4、按发热情况选择截面积 导线通过电流，由于电阻损耗使之发热，温度升高，会使绝缘破坏、起火，也使导体机械强度降低，接头处氧化加剧。 IjsKI 式中，K为不同敷设条件下的修正系数， I为标准敷设条件下导线允许通过的持续电流（查相关厂家说明书）。 这是通信中常用的方法。其它的方法只在必要时进行验证。 第62页/共90页直流电力线计算与设计根据通信设备允许的压降进行计算 1、电流矩法 2、固定压降分配法（应其简便，工程中常用）第6

24、3页/共90页固定压降分配法 当某段压降确定后，可以采用以下公式计算所需的电缆截面积： S(IL2)/(V) 其中，S：电缆截面积，单位平方毫米； I：最大工作电流，单位安培； ：电导率（铜：57，铝：34）； V：最大允许压降，单位福特。第64页/共90页通信系统的保护和接地接地的重要性：接地系统是通信电源系统的重要组成部分，它不仅直接影响通信的质量和电源系统的正常运行，还起到保护人身安全和设备安全的作用。第65页/共90页为什么要接地？ 1. 通信回路接地（工作地） 在电话通信中，将电池组的一个极接地，以减少由于用户线路对地绝缘不良时引起的串话。第66页/共90页为什么要接地？ 2. 保护

25、接地 将通信设备的金属外壳和电缆金属护套等部分接地，以减小电磁感应，保持一个稳定的电位，达到屏蔽的目的，减小杂音的干扰。第67页/共90页为什么要接地？ 3. 交流三相四线制中性点接地 在交流电力系统中，将三相四线制的中性点接地，并采用接零保护，以便在发生接地故障时迅速将设备切断。也可以降低人体可能触及的最高接触电压，降低电气设备和输电线路对地的绝缘水平。第68页/共90页为什么要接地？ 4. 防雷接地 为了避免由于雷电等原因产生的过电压而危及人身和击毁设备，应装设地线，让雷电流尽快地入地。第69页/共90页接地系统的组成 1. 地 接地系统中所指的地，即一般的土地，不过它有导电的特性，并具有

26、无限大的容电量，可以用来作为良好的参考电位。第70页/共90页接地系统的组成 2. 接地体（或接地电极） 为使电流入地扩散而采用的与土地成电气接触的金属部件。第71页/共90页接地系统的组成 3. 接地引入线 把接地电极连接到地线盘（或地线汇流排）上去的导线。在室外与土地接触的接地电极之间的连接导线则形成接地电极的一部分，不作为接地引入线。第72页/共90页接地系统的组成 4. 地线排(或地线汇流排) 专供接地引入线汇集连接的小型配电板或母线汇接排。第73页/共90页接地系统的组成 5. 接地配线 把必须接地的各个部分连接到地线盘或地线汇流排上去的导线。第74页/共90页通信局站接地电阻要求接

27、地电阻适 用 范 围依 据1综合楼、国际电信局、汇接局、万门以上程控交换局、2000路以上长话局YDJ20-88程控电话交换设备安装设计暂行技术规定32000门以上1万门以下程控交换局、2000路以下长话局52000门以下程控局、光缆端站、载波增音站、地球站、微波枢纽站、移动通信机站10微波中继站、光缆中继站、小型地球站YD2011-93微波站防雷与接地设计规范20微波无源中继站10适用于大地电阻率小于100m，电力电缆与架空电力线接口处防雷接地GBJ64-83工业与民用电力装置过压保护设计规范15适用于大地电阻率为101500m，电力电缆与架空电力线接口处防雷接地。20适用于大地电阻率为50

28、11000m，电力电缆与架空电力线接口处防雷接地。第75页/共90页接地系统第76页/共90页接地系统图室外地线电力室油机房交流配电屏ATS油机RVVZ-1KV 150开关电源油机房接地汇流排电力室接地铜排(12010铜排)(12010铜排)RVVZ-1KV 150(直流工作地)505镀锌扁钢楼内换RVVZ-1x120电缆楼内换RVVZ-1x120电缆505镀锌扁钢505镀锌扁钢505镀锌扁钢第77页/共90页接地示意图主入口油机房主楼变压器为便于今后接地电阻的测试,电力室和油机房的地线汇集排分别引入两组地线,在主楼内换接两根RVVZ-1x120电缆。扁钢引入，楼内换接电缆垂直接地体，50 x

29、50 x5(L=2500)镀锌角钢，每隔4米一根，在室外地面下1.0米垂直埋设。水平接地体，50 x5镀锌扁钢，室外地面下1.0米处埋设。RVVZ22-1KV-3x50+1x16电缆1根（直埋，电缆两端外皮接地）地线引出线说明:接地铜排示意图固定孔(TMY-120 x10)固定孔两路地线引入北第78页/共90页接地示意图大楼联合接地体上引出的接地扁钢开关电源直流配电屏UPS电池架 蓄电池铁架交流配电屏低压配电屏 ATS转换柜油机控制屏100KVA160KWRVVZ-1X35RVVZ-1X120RVVZ-1X35RVVZ-1X120接地铜排RVVZ-1X35第79页/共90页联合接地第80页/共90页哪些设备需要做接地设计 机房内具有金属外壳的设备都应该做保护接地。例如，DDF架，虽然是不耗电的设备，其金属外壳也需要保护接地；机房中一些专门放置小型台式设备的金属机架，其架体本身也需要做保护接地。 电视机、显示器等具有加强绝缘塑料外壳的电器，不需要做保护接地。第81页/共90页布线要求I进局的低电压电缆： 进入通信局站的低压电力电缆宜埋地引入，宜采用具有金属铠装屏蔽层的电缆（或穿金属管屏蔽）。 屏蔽层两端接地（