通信电源与机房配套基础知识与建设原则课件.ppt
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1、2014年12月,-通信电源与机房配套基础知识与建设原则,讲师介绍,严华,高级工程师,注册咨询工程师。现就职于广东省电信规划设计院有限公司,任移动通信咨询设计院所长,主要从事移动通信网络咨询、规划、工程设计与网优工作,在无线网络规划与电源配套工程设计方面具备丰富经验,中国铁塔集团技术专家。参与的工程项目获奖10余项,其中国家二等奖1项、国家铜奖1项、部级奖项4项;并参与了多项国标及规范的编制。,目录,通信电源的基本概念,01,电力全程示意图-关注容量与I/O接口,市电引入点专用变压器公共变压器转供(工厂、大楼等),市电分类,分类依据:通信局站的供电条件、市电引入方式,交流电与直流电,交流:Al
2、ternating Current ,简称AC常说的市电指工频交流电(我国:交流电压220V,频率50Hz)国际上还有其它标准,如,110V/60Hz采用交流的好处:变压方便,费用低廉,利于远距离输送(电压高)直流:Direct Current ,简称DC采用直流电可以达到提高通信质量、减小干扰的目的一般直流标准电压为48V;由于历史原因,24V也有少量的应用,如广东移动的爱立信基站目前宏基站的电源基本上统一采用-48V“-”表示正极接地,可以减少继电器线圈和外线电缆在绝缘不良时的腐蚀!,为什么是48V? 安全VS经济,电流流过人体时的效应:感觉阈值:0.5mA摆脱阈值:5mA心室纤维性颤动阈
3、值:30mA不同潮湿环境条件下的不同接触电压限制:干燥环境:50V;潮湿环境:25V;水下环境:12V48V可以尽可能提高用户到端局的距离随着电子技术、安全技术的成熟,通信电源越来越倾向采用较高的电压供电,出现了高压直流系统,通信电源设备介绍,02,基站常见通信电源设备及器件,变流设备高频开关电源(DC)交流不间断电源(UPS)变压器,常见通信电源设备,其它器件开关电缆,后备电源蓄电池发电机组,配电设备交流配电设备直流配电设备,阀控式密封铅酸蓄电池组,蓄电池的结构, 电池槽、盖 超强阻燃ABS塑料; 端极柱 内嵌镀锡紫铜芯 汇流排 防腐蚀抗氧化、耐大电流冲击; 微细玻璃纤维隔板 正负极群 板栅
4、采用铅钙锡铝四元合金 安全阀,阀控式密封铅酸蓄电池,英文名称:Valve Regulated Lead Acid(简称VRLA电池),蓄电池工作原理, 放电时:正极板的二氧化铅和负极板的海绵状铅与电解液中的硫酸反应,生成硫酸铅,电解液中的硫酸浓度降低; 充电时:硫酸铅通过氧化还原反应分别恢复成二氧化铅和海绵状铅,电解液中的硫酸浓度增大。,单体种类,2V系列,6V、12V系列,容量大,一般与开关电源配合使用,寿命相对较长,容量小,一般与UPS配合使用,寿命相对较短,蓄电池容量,单位为安时(Ah)为放电电流对时间的积分,I不变时,等于IT标称容量一般指10小时放电率的容量,如:标称1000Ah蓄电
5、池指其能在100A放电电流下放电10小时,容量与放电电流的关系,放电电流越小,放电容量越大!放电电流越大,放电容量越小!,容量与温度的关系,温度越高,放电容量越大!温度越低,放电容量越小!,发电机组&移动油机,发电机组结构,发动机,发电机,控制装置,燃油箱,启动用蓄电池,散热水箱,消声器,组合式开关电源系统,挂墙交流屏,组合开关电源,蓄电池组,作用:保证向负载提供持续不间断、高质量的直流电源原理:AC-DC分类:组合式开关电源(宏基站常用) 一体化开关电源(集合了电池,小型室外站常用) 分立式开关电源(核心网等大型局站常用),开关电源的一些基础数据,通信局站用的基础电源电压为:48V通信设备受
6、电端子上电压变化范围:4057V阀控式密封铅酸蓄电池的:浮充电压(即整流器工作电压):2.202.27V/只再充电或均衡充电电压:2.302.35V/只初充电电压:2.35V/只放电终止电压: 0.51小时,1.75V/只;110小时:1.80V/只,UPS,交流不间断电源, Uninterruptable Power Supply,简称“UPS”,定义:UPS是连接在负载和市电之间一种电源设备,它的功能是保证向负载提供持续不间断高质量的交流电源原理:AC-DC-AC作用:提供一定后备时间,提高电力质量种类:按工作方式分为在线式和后备式;按整流方式分为6脉冲整流、12脉冲整流、IGBT整流;为
7、了提高可靠性,UPS系统一般采用多台冗余运行,冗余方式有:串联热备份、并联冗余功率均分、并联热备份冗余,UPS工作原理,UPS系统组成,UPS输入屏:1路输入,若干路输出,主机:2台或2台以上,组成1+1、2+1或3+1系统,电池柜(架):每组电池一般由32只12V单体串连,总电压为384V,UPS输出屏:根据配电需求配置,小容量UPS,可以和UPS输入屏合成1个屏,交流列柜:为通信设备进行末端配电,一般双路输入。有些UPS系统还有旁路开关柜、电池开关柜等,电力开关,断路器,熔断器,定义: 具有保护功能的自动开关特点:具备过电流、逆电流、短路电流和电压不正常等保护功能具备灭弧功能;可带负载操作
8、;可自动断/合;可多相同时断开/合上;可重复多次使用,断路器,断路器类别,框架式断路器(低压配电保护),塑壳断路器(低压配电保护),微型断路器(低压终端配电保护),定义: 串联在电路中的一种过流保护电器,当线路过载或短路,通过的电流及持续时间超过其规定值时,其熔体熔断使电路断开,从而达到短路/过载保护功能。 特点:过流保护功能;带有灭弧功能;单次使用;RZ1型低压自复式熔断器例外(钠作熔体,常态固体导通,过流气体不导电,降温固体导通)常与断路器、隔离开关、接触器搭配成组合开关,使到在低造价的情况下,同样具备过电流、欠压等保护功能。,熔断器,挂墙式交流配电屏,常规市电引入方式:1.采用10kV高
9、压市电电源引入,并设立专用变压器。2.采用380V低压市电电源引入,推荐采用三相五线制。3.采用220V低压市电电源引入(不宜大于6kW),推荐采用单相三线制。,直流配电屏,直流配电单元,电力电缆结构,电缆分类,根据导体的芯数分为:单芯、2芯、3芯、31芯、4芯、41芯、5芯电缆;根据电缆的特性分为:耐火电缆、阻燃电缆、普通电缆通信行业要求阻燃性能以上的电缆根据金属芯材质的不同,可分为铜芯电缆、铝芯电缆机房内要求使用铜芯电缆基站市电引入现多采用铜芯电缆,铝合金电缆相比之下更经济且防盗效果好,电缆编号的含义,以ZA-RVV22-0.6/1kV 3*70mm2为例: 名称为“铜芯阻燃聚氯乙稀绝缘钢
10、带铠装聚氯乙稀护套软电缆” 上述电缆也经常简写成RVVZ22-1kV的形式;,耐火电缆和阻燃电缆,什么是耐火电缆?什么是阻燃电缆?耐火、阻燃各分A、B、C三类;,电缆截面积的选择,载流量:每条电缆截面积恒定,对应有最大工作电流电缆导体工作温度不得超过允许值压降:直流电缆需考虑。蓄电池放电回路的压降不能大于3.2V(-48V)或2.6V (24V)交流电力电缆距离较长时,才需考虑压降机械强度,通信电源系统建设原则,03,国家和行业相关标准规范,通信电源设备安装设计规范(GB 50XXX-201X)(报批稿)通信高压直流电源系统工程设计规范(GB 50XXX-201X)(报批稿)通信电源设备安装工
11、程设计规范(YD/T 5040-2005)目前通信电源设计的主要依据 通信电源设备安装工程验收规范(YD 5079-2005) 通信电源设备安装工程施工监理暂行规定(YD 5126-2005),相关工程建设规范(部分),相关产品技术规范(部分), 通信基站用交流配电防雷箱(YD/T 2060-2009) 通信用高频开关整流器(YD/T 731-2008) 通信用阀控式密封铅酸蓄电池(YD/T 799-2010) 通信系统用户外机柜一般要求(YD/T 1537-2006) 通信电源用阻燃耐火软电缆(YD/T 1173-2010),常见基站供电方式,组合式开关电源+蓄电池组,一体化交流电源(含电池
12、),宏基站,分布式基站、射频拉远基站等,一体化直流电源(含电池),典型宏基站电源系统图,运行方式:1、基站使用市电作为主用电源,移动油机作为备用电源。当市电正常时,由市电电源供基站用电;当市电检修或故障停电时,由移动油机供电。市电与移动油机的转换在各站内双电源转换箱上进行。油机未供电时,由蓄电池组放电供电。2、直流配电系统应具有两级电压切断装置,第一级先切断基站负荷(优先保证传输设备用电),第二级为电池放电至终止电压时切断电池(保护电池)。,典型宏基站电源系统图,客户共用开关电源,客户分设开关电源,基站电源设备配置原则,开关电源设备配置原则,1、机架容量:满配容量应按远期考虑,由于多运营商共用
13、机房,建议不小于600A 。2、模块配置:按本期负荷配置,整流模块数按n+1冗余方式配置,目前常用的模块规格为30A和50A,建议新建电源系统采用高效模块并具备模块自动休眠等节能功能。3)直流配电单元:直流配电回路应满足无线、传输、监控等设备需求;应具备二次下电功能,以保障传输等重要设备;同时直流熔丝或断路器端子应可灵活扩容和不停电更换。,组合开关电源,直流熔断器,微型断路器,直流配电单元,整流单元,交流配电单元,基站电源设备配置原则,1、行业标准要求: 采用二类市电的基站,无线设备按13小时配置蓄电池;三类市电基站,无线设备按24小时配置蓄电池(基站供电类别一般为三类市电)2、部分省运营商要
14、求: 1)移动:市区基站3h;城郊及乡镇基站5h;农村及山区基站7h 。还有些地区补充根据是否VIP基站、是否配有固定油机来进一步调整放电时间。 2)电信:核心城区3小时,其他城区5小时,郊区乡镇7小时,山区10小时,如果面积或承重不满足,可适当减少容量。 3)联通:根据基站位置、重要性等,后备时长要求3-7小时。3、基站常用电池配置:宏基站:200、300、500、800、1000Ah/48V。室外站一体化基站:100、150Ah/48V。 一般配2组电池,少部分配1组。,蓄电池配置原则,基站电源设备配置原则,1、各新建基站的交流供电系统建议就近引入较可靠的380V市电(距离较远时可采用10
15、kV市电引入,在基站附近新建变压器),每站一般配置1个380V/100A或380V/63A挂墙式交流配电箱(容量应满足基站远期需求),输出分路及容量应满足开关电源、空调、照明、插座等的需求。2、配置 1个浪涌保护器SPD(可内置在配电箱内,Imax根据基站位置和行标要求确定)。3、配置1个油机/市电转换屏,亦可于交流配电箱内设置移动油机/市电转换开关。,交流设备配置原则,交流配电屏,油机/市电切换屏,避雷器箱,交流配电屏,基站典型电源配置方案,如由各运营商各自进行电源建设,则按照各自需求配置。,分布式基站电源供电方案,图1:分布式基站交流供电方案,图2:分布式基站直流供电方案,分布式基站电源供
16、电方案,注:1、远供电压应注意满足远端设备输入要求:48V设备,回路压降应小于3.2V;220V设备,回路压降应小于22V。 2、远供电缆载流量应满足最大负载要求。可采用远供专用铝芯电缆(较便宜,需注意抗氧化等工艺要求)、铜缆(较贵、易盗)、或者复合光缆(方便敷设,但需注意施工和维护安全);,电源系统节能减排技术及措施,普效开关电源,新型高效率开关电源,高效开关电源,YD/T 2344.1-2011通信用磷酸铁锂电池组 第1部分 集成式电池组第2部分 分立式电池组标准报批状态,磷酸铁锂(LiFePO4)电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池通过锂离子的正负极迁移实现电能转换,能量密度高,体
17、积较小,重量较轻循环寿命长,可使用在市电差的场景高温性能好,可使用在无空调环境环保,对环境无污染,价格偏高,是GFM电池的4-5倍大容量产品成熟度不足,耐高温蓄电池,磷酸铁锂电池,蓄电池,电源系统节能减排技术及措施,铁锂电池和耐高温电池,比GFM电池的贵40%左右,电源系统节能减排技术及措施,新能源,风光互补供电,纯太阳能供电,风光油混合供电,应用场景:无市电地区 站点负载1000 W (直流)折合峰值日照 3小时/天自然散热,直流负载,应用场景:无市电地区 站点负载1300 W (直流)折合峰值日照 3小时/天年平均风速 4米每秒自然散热,直流负载,应用场景:无市电地区 站点负载1800 W
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