通信电源基础知识培训.ppt

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1、http:/,通信电源基础知识讲座,1,通信电源基础知识培训（通信设计六所 郭新挺）,http:/,通信电源基础知识讲座,2,通信电源关键词,电压(+24VDC/-48VDC/220VAC/380VAC)电流(A)功率/电压(DC)，有功/cos/660V(或220V)功率(有功W/无功var/视在VA,三者为直角三角形关系,视在功率为斜边)功率因数(cos,为有功和视在的夹角)效率(输出/输入)安时(Ah,电池容量)：一般指10小时放电率的容量，1000Ah指在100A放电电流下放电10小时,http:/,通信电源基础知识讲座,3,讲座内容,机楼供电系统组成及市电分类高频开关电源系统交流不间

2、断电源系统(UPS)开关和电缆的选型勘查和设计需记录和注意的问题,http:/,通信电源基础知识讲座,4,http:/,通信电源基础知识讲座,5,机楼供电系统组成及市电分类,市电分类：,http:/,通信电源基础知识讲座,6,高频开关电源系统,配置开关电源的基础数据高频开关电源系统的组成蓄电池容量计算及配置整流模块容量计算及配置交流负荷(交流引入)计算常用的开关电源厂家简介配置开关电源系统举例,http:/,通信电源基础知识讲座,7,配置开关电源的基础数据,通信局站用的基础电源电压为：48V(极接地),少数移动基站采用24V(极接地)通信设备受电端子上电压变化范围：4057V(即20%18.7

3、5%)阀控式密封铅酸蓄电池的：浮充电压(即整流器工作电压)：2.232.27V/只 再充电或均衡充电电压：2.302.35V/只 0.51小时放电终止电压：1.75V/只 110小时放电终止电压：1.80V/只,http:/,通信电源基础知识讲座,8,配置开关电源的基础数据,通信设备本期耗电量和用电端子需求根据机房面积和系统本身估算终期耗电量和用电端子需求如果是扩容局，查勘时需要详细记录原有电源系统型号，整流器和蓄电池容量，交直流屏已用及空余端子位置及数量，交流引入开关容量及电缆线径，系统原有设备耗电量,http:/,通信电源基础知识讲座,9,开关电源系统的组成,交流配电屏(挂墙或落地)，主要

4、给整流机架供交流电整流机架(内装整流模块、监控模块等)，交流输入/直流输出直流配电屏，整流器输出通过直流屏内熔丝或开关输出到通信设备蓄电池，市电正常时由整流器进行浮充，停电时对通信设备供电小容量组合开关电源直流配电安装在整流机架内,http:/,通信电源基础知识讲座,10,开关电源系统的组成,直流电源的配电系统：它承接从整流器或蓄电池送来的直流电，分配和传送到通信机房的设备上去，完成对负载的分路、保护和监控，以及对整流器、蓄电池组和调压装置的控制与保护。1）低阻配电系统：基础电源通过汇流排直接馈送到通信机房的机架，由于汇流排等电阻很低，称为低阻配电系统(低电阻，大电流供电)2）高阻配电系统：是

5、瞬态限流配电系统、又称辐射式馈电，即各通信设备机架电源负载线均用高电阻电缆从公共配电点引出(高电阻，小电流供电),http:/,通信电源基础知识讲座,11,http:/,通信电源基础知识讲座,12,http:/,通信电源基础知识讲座,13,组合开关电源机架结构示意,http:/,通信电源基础知识讲座,14,蓄电池容量计算及配置,根据厂家提供的资料统计出本期新增设备的 耗电量和直流配电屏中新增端子的需求 在查勘中获得在用系统的运行最大耗电量，及直流配电屏中空余端子的数目及位置 本期扩容后设备的耗电量的计算：I扩容后I运行安全系数I本期新增 I运行电压读数电流读数/48，安全系数取1.1,http

6、:/,通信电源基础知识讲座,15,蓄电池容量计算及配置,计算蓄电池容量前需确定近期耗电量和蓄电池放电小时数蓄电池组的总放电小时数一般按：基站按3小时配置；二类市电传输按3小时，其他按2小时；三类市电传输按8小时，其他按3小时。蓄电池总容量计算为：其中：Q：蓄电池容量(Ah)；K：安全系数，取1.25；I：负荷电流(A)；T：放电小时数(h)；：放电容量系数(根据设计规范取值)；t：实际电池所在地的环境温度数值(广东 按5考虑)；:电池温度系数(1/)，当10放电小时率1时，取0.008。,http:/,通信电源基础知识讲座,16,蓄电池容量计算经验系数,计算蓄电池总容量与要求放电时间有关，可按

7、下式估算：Q=K时间*I1小时放电：K时间3.31；2小时放电：K时间4.88；3小时放电：K时间5.95；4小时放电：K时间7.52；6小时放电：K时间9.90；8小时放电：K时间12.64；10小时以上放电：K时间14；其中I为设备近期耗电量,http:/,通信电源基础知识讲座,17,蓄电池放电时间计算经验系数,已知蓄电池容量计算蓄电池放电时间，先估算大概时间，再按下式估算：T=Q/T时间*I1小时系数：T时间3.31；2小时系数：T时间2.44；3小时系数：T时间1.98；4小时系数：T时间1.88；6小时系数：T时间1.65；8小时系数：T时间1.58；10小时以上系数：T时间1.40

8、；,http:/,通信电源基础知识讲座,18,开关电源容量计算及配置,根据原邮电部通信电源设备安装设计规范中的规定，整流器等换流设备的容量应按近期负荷配置。按N+1(10台整流器以上每10台增加1台)冗余方式配置容量I整流器I直流设备耗电+I蓄电池充电+I备份 其中：I蓄电池充电蓄电池容量(Ah)/10；I直流设备耗电P直流设备功率(W)/48,http:/,通信电源基础知识讲座,19,交流负荷(交流引入)计算,交流负荷的计算 P交流P直流/转换效率 P直流整流器台数整流器容量(A)电压(48/24V)如果按整流机架满配计算交流负荷，可据此选择前端交流引入空开和电缆,http:/,通信电源基础

9、知识讲座,20,常用电源厂家设备简介,见附件,http:/,通信电源基础知识讲座,21,配置开关电源系统举例,例：查勘东莞移动某交换局原有电源设备：珠江PRD-400AC交流屏1面(前端交流引入为250A)，二类市电PRS5000整流机架2架(内装9台100A模块)PRD2500DCH-M1直流屏1面(117个16A空开已用完)PRD2500DCH-S直流屏1面(169个16A空开已用59个)2组1500Ah蓄电池已有设备耗电量读数为：350A/53.5V本期新增设备耗电需求15kW，用电端子需求98个16A,http:/,通信电源基础知识讲座,22,配置开关电源系统举例,1、算扩容后耗电量：

10、I运行350A53.5V/48V390A I扩容后I运行安全系数I本期新增3901.115000/48742A2、算蓄电池容量(按2小时)：7424.883619Ah，已有电池总容量为3000Ah的放电时间：3000/742/2.44约为1.65小时，规范规定二类市电放电时间为12小时，已有电池满足要求 3、算整流模块容量(n+1)：(742300)/100112.42台，取整为13台；已有9台，本期扩容4台模块和1个整流机架，300A为电池10小时率充电电流(电池总容量/10)4、核算交流引入负荷：P本期负荷1310048/0.8971kW P满配负荷1810048/0.8998kW I满配

11、负荷98000/0.98/660152A(380V)，前端开关满足要求，660380,http:/,通信电源基础知识讲座,23,配置开关电源系统举例,5、高阻直流屏输出端子空余110个，满足本期需求，不需扩容,http:/,通信电源基础知识讲座,24,交流不间断电源系统(UPS),UPS概念UPS组成UPS原理图UPS的特点UPS容量配置常用的UPS厂家简介配置UPS举例,http:/,通信电源基础知识讲座,25,UPS概念,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，输出的交流电更干净作用：无间断切换、电压变换(稳

12、压)、频率变换(稳频/滤波)、提供一定后备时间按工作方式分：在线式和后备式并机方式一般为双机冗余功率均分热备份,http:/,通信电源基础知识讲座,26,UPS的组成,UPS输入屏：1路输入，若干路输出，不同电源厂家连接不同：1）、2台主机旁路在内部并联；2）、每台主机主输入和旁路在内部并联；3）、每台主机需要主、旁2路输入主机：2台或2台以上电池柜(架)：电池单体12V，根据不同厂家逆变器电压范围不同，每组电池数量不同，一般30或32只单体串连，电压为360V或384V,http:/,通信电源基础知识讲座,27,UPS的组成,旁路开关柜：大容量UPS配置(120kVA以上)电池开关柜：不一定

13、有，电池开关有可能装在电池柜内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：与通信设备放一列，一般双路输入，根据配电需求配置3060路小容量单相空开，输出开关分配注意三相平衡,http:/,通信电源基础知识讲座,28,UPS原理图,http:/,通信电源基础知识讲座,29,UPS的特点,最大输出功率为二倍单机容量（一般情况下，只允许使用单机容量），正常情况下两台UPS各分担50负荷缺点：当负载功率超出备份系统允许范围即单机容量时，系统不限制、不报警，让负载在没有备份的系统中继续运行优点：两台机均可以直接与市电取得同步，可确保转换旁路同步转换；对瞬间过载适应能

14、力强；最大输出容量可达二倍单机容量（此时无备用容量）,http:/,通信电源基础知识讲座,30,UPS容量配置,UPS容量：按近期负荷配置，在用负荷一般不超过额定容量的80%UPS输入开关容量：考虑过载，容量大于额定电流的1.25倍；UPS三相平衡，主输入用3芯电缆，旁路用4芯电缆电池容量：按电池直流放电功率计算，不同放电时间放电功率不同，一般为15/30/60分钟，设计时由UPS厂家按放电时间要求配置，我们核算,http:/,通信电源基础知识讲座,31,常用UPS厂家,法国梅兰日兰意大利波利美国力博特，现在艾默生在国内生产美国APC：一路输入旁路柜，旁路柜兼输入柜以色列伽玛创力：正在推出第六

15、代电源产品模块式UPS电源系统，取代11并机系统,http:/,通信电源基础知识讲座,32,配置UPS举例,例：东莞新建智能网交流用电设备耗电需求：本期负荷23kVA，近期负荷45kVA，本期用电端子需求16路16A和16路32A，电池后备时间按30分钟计算,http:/,通信电源基础知识讲座,33,配置UPS举例,配置主机容量：45/0.857kVA，可选用2台60kVA的UPS双机系统配置输入屏：主机输入开关容量(60000/0.9/660)1.25127A(380V)，选用160A；2台主机旁路一路输入选大一级开关200A，则输入屏总输入开关选用250A配置输出屏：2路输入开关选160A

16、，考虑交流列柜需双路输入，输出开关可配置4路100A和4路63A 配置交流列柜：主备2路100A输入，输出按通信设备用电端子需求并考虑一定扩容需求，配置30路16A和30路32A单相空开，考虑三相平衡，ABC三相各10个16A和10路32A,http:/,通信电源基础知识讲座,34,配置UPS举例,采用汤浅蓄电池的计算：1、60kVA UPS所需直流功率 考虑一般计算机负载的功率因数在0.60.7，取0.8，则其所需直流功率为：PDC=P ncos逆变效率=600000.80.95=50,526W2、电池截止电压的计算 当选择NP65-12(65Ah/12V)，32只12V电池时，放电的终止电

17、压为：330V/32=10.31V，取10.5V，即1.75V/cell3、每只NP65-12(65Ah/12V)电池30分钟的直流放电功率：每只65Ah电池可提供的直流放电功率为：查表：10.5V（1.75V/单体），放电电流为1.1C，即 1.165A=71.5，取蓄电池平均放电电压11.5V，则放电功率为：71.5A11.5V=822.25W,http:/,通信电源基础知识讲座,35,配置UPS举例,4、32只65Ah电池30分钟后备时间所能做的直流功率 822.2532=26,152W 2组32只65Ah的电池可提供：822.25322=52,304WPDC=50,526W5、选择电池

18、型号 所以2组32只NP65-12（65Ah/12V）的电池组已能满足60kVA UPS满负载30分钟后备时间的需求。,http:/,通信电源基础知识讲座,36,开关和电缆的选择开关,设计过程中开关使用最多的是梅兰日兰塑壳开关(低压配电保护)和小型断路器(低压终端配电保护)塑壳开关型号：NS(801250)N/H/L，N为标准型，H为高性能型，L为极高性能型塑壳开关根据安装方式分为插拔式和固定式塑壳开关4种外形尺寸：80A、100250A、400630A、8001250A塑壳开关额定电流等级：80、100、160、250、400、630、800、1000、1250A塑壳开关(100630A)可

19、增加电子脱扣器或电磁脱扣器附件调整整定值满足保护要求，电子脱扣器整定范围更宽,http:/,通信电源基础知识讲座,37,开关和电缆的选择开关,C45N/H小型断路器已不生产，现在一般使用C65N/H型小型断路器型号：C65N/H C/D(163)，H型可用于直流，C型用于常规负载，D型用于冲击性负载小型断路器分为：1P/2P/3P/4P(尺寸18/36/54/72mm)小型断路器额定电流等级：1、2、4、6、10、16、20、25、32、40、50、63A小型断路器瞬时脱扣范围C型曲线为510倍额定电流，D型曲线为1014倍额定电流小型断路器端子接线面积：132A可接25mm2以下，4063A

20、可接35mm2以下,http:/,通信电源基础知识讲座,38,开关和电缆的选择开关,比较常用还有NC100H/NC125HNC100H/NC125H型号：NC100H/NC125H C/D(63125)，C型用于常规负载，D型用于冲击性负载NC100H/NC125H分为：1P/2P/3P/4P(尺寸27/54/81/108mm)NC100H/NC125H额定电流等级：63、80、100、125ANC100H/NC125H瞬时脱扣范围C型曲线为710倍额定电流，D型曲线为1014倍额定电流NC100H/NC125H端子接线面积：可接50mm2以下,http:/,通信电源基础知识讲座,39,开关和

21、电缆的选择开关,开关选择原则：1、开关额定电流必须大于负载电流 2、前一级开关额定电流必须大于或等于后一级开关额定电流 3、禁止使用漏电开关,http:/,通信电源基础知识讲座,40,开关和电缆的选择电缆,通信设备电缆选择原则：1、必须采用阻燃铜芯电缆 2、载流量必须大于上一级开关的额定电流 3、交流中性线选用与相线截面相等 4、交流进线按远期负荷计算，出线按被供负荷计算，按允许载流量并兼顾机械强度选型 5、蓄电池放电回路的直流电缆按允许压降并兼顾允许载流量选型，整个回路的压降不能大于3.2V(-48V)或2.6V(24V)6、地线电缆选用3595mm2电缆，机房总地线引入选用95mm2，长度

22、超过100m布放2根,http:/,通信电源基础知识讲座,41,开关和电缆的选择电缆,常用电缆载流量表：,http:/,通信电源基础知识讲座,42,开关和电缆的选择电缆,导线压降计算公式：电流矩/导线截面/57，57为铜的电导率电源全程压降分配原则：配电设备按标准固定分配，其他应灵活分配；距离短、缆线数量少应尽可能少分配压降；距离长、缆线数量多应尽可能多分配压降。,http:/,通信电源基础知识讲座,43,开关和电缆的选择电缆,按规范直流屏允许压降为0.5V，直流列柜为0.2V；但如果直流屏负荷电流不超过1000A压降取0.2V如果是扩容电源，最好查勘已有电池电缆线径及长度，通过计算确定此段压

23、降，一般电池离电源不远的话，可按小于1V,http:/,通信电源基础知识讲座,44,勘查和设计中需要记录和注意的问题,1、高频开关电源查勘记录及照片（直流电源系统）电力机房中开关电源系统的交流屏，需要记录：交流屏的型号，交流耗电量，低压端的引入端子的容量（一路or两路）及引入电缆的线径，并记录屏内正反面交流端子的使用情况；最好有外观及内部构造的照片；电力机房中开关电源系统的整流器机架，需记录：机架的型号及数量，现有整流器数量，目前系统的功耗（*A/*V，位于机架的监控单元上)，最好有正面的照片；电力机房中直流配电屏，需记录：型号及数量，屏内正反面直流端子的使用情况，某些屏还会显示直流耗电量；最

24、好有外观及内部的构造的照片，以便核对；蓄电池的需要记录：型号、容量、组量以及安装方式（单层、双层、四层)，如*厂家、GFM-*Ah；否则需要远景、近景照片来核对。,http:/,通信电源基础知识讲座,45,确定本套电源设备的直流负荷配电给哪几个局使用；机房中需增加的走线架的高度及路由；机房的原有地线排的位置，属于何种性质的地线排（保护接地或工作接地）；交换机房内分直流配电屏的记录除和电力机房内直流屏相同的部分之外，还应记录前端直流屏对应的直流端子容量及引入电缆的线径（核对压降及载流量）；交换机房中如有交流用电需求，一般情况下增加逆变器；监控终端的交流耗电一般采用UPS供电；,勘查和设计中需要记

25、录和注意的问题,http:/,通信电源基础知识讲座,46,2、UPS系统查勘记录及照片（交流）UPS输入屏，如果不对UPS扩容，一般可忽略UPS的输入屏（需进行UPS扩容的除外）；UPS系统需记录：UPS型号、容量以及数量，目前系统的功耗（*A/*V，使用*%,最大负荷为*%，可通过操作液晶面板读出)；UPS输出屏，需记录：型号及数量，屏内正反面交流端子的使用情况，某些屏会显示负载的情况（电流、电压）；最好有外观及内部的构造的照片；交流列柜（给交换设备供电的交流屏）：需记录型号及数量，比较关键的数据有输入开关容量（包括该配电屏前端的开关容量）、交流引入电缆的线径，配电端子的使用情况（各相分别记录）；如果UPS通过分配电屏配电至交流列柜，除需要记录该屏的输入开关容量、输出开关（交流端子）的使用情况外，还需要记录该屏输入电缆的线径（通过线耳粗略估计）；蓄电池的需要记录：可向建设单位陪同人员询问，一般按照单机满负荷30分钟配置；,勘查和设计中需要记录和注意的问题,http:/,通信电源基础知识讲座,47,谢谢各位！请多提宝贵意见！,