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1、通信电源技术基础广州珠江电信设备制造有限公司客户服务部讲解人：肖建华疑问？问：1、什么是通信电源?2、什么是通信电源系统？通信电源的概念通信电源是向电信设备提供交直流电的能源通信电源系统是由交流供电系统、直流供电系统和接地系统组成，是变电设备、换流设备、蓄电池、配电设备和发电装置等。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：4.小型化、集成化：5.自动化、智能化通信电源系统的组成按通信电源设备安装的地点不同可将电源系统分为三种1、集中供电2、分散供电3、混合供电集中供电方式系统传统的供电方式采用集中供电，即供电设备集中和供电负荷集中集中供电方式系统特点1、集中供电的优点是
2、：由于整流器、控制屏、变换器、逆变器都集中放置在电力室，各类电压的电池组都集中放置在电池室，因而供电容量大，且无需考虑兼容问题，供电设备的干扰也不会影响通信设备。2、集中供电的缺点：（1）供电设备集中，体积大，重量重，故电力室和电池室必须建在电信大楼的底层，土建工程大。同时由于负载集中，若出现局部故障，则影响到全局。（2）电力室至机房的馈电线截面积很大，且随着不断扩容而增大，造成安装的困难，也消耗铜材太多，且线路压降大。（3）需在基础电源引出端至负载端装设中间滤波器，否则电磁干扰射频干扰将通过汇流线进入通信设备，影响通信质量。（4）扩容困难。分散供电分散供电分散供电系统是指供电设备独立于其他供
3、电设备的负载，即负荷分散或电池与负载都分散。1、分散供电的类型（1）在通信机房内设一个集中的电源系统，包括整流设备和蓄电池，向全部通信设备供电。（2）在通信机房内设多个电源系统（包括整流设备和蓄电池），分别向通信设备供电。（3）通信设备每个机架内设独立的子电源系统，仅供本机架通信设备使用分散供电分散供电分散供电分散供电优点体现在以下几个方面：（1）占地面积小，节省材料。（2）节能、降耗。如在分散供电系统中，整流设备采用的高频功率整流模块，控制单元采用微机技术，便可大量节省能耗。（PWM高频整流模块cos1），效率90%以上）。又如集中供电时，从电力机房到通信机房馈电线压降为12V，故电能损耗大
4、，而分散供电，电源设备与通信设备同装一室，故馈电线压降极小。（3）运行维护费用低。由于电源设备不需要一开始按终期容容量配置，机动灵活，有利于扩容，加之巡视工作量少，所以运行维护费用少。（4）供电可靠性高。由于采用多个电源系统，因而故障率小，即全局通信瘫痪的概率相对减小。通信电源设备概述1.高压开关柜较大的通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。主要功能，除了引入高压（一般10KV）市电外，并能保护本局的设备和配线，同时还能防止由本局设备故障造成的影响波及到外线设备。高压开关柜还有操作控制和监测电压和电流的性
5、能。安装有高压隔离开关、高压真空断路器（或油断路器）、高压熔断器、高压仪用互感器和避雷器等元器件通信电源设备概述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。降压电力变压器是把10KV高压电源变换到380V/220V低压的电源设备。电力变压器一般采用油浸式变压器通信电源设备概述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。低压配电设备由低压开关、空气断路开关、熔断器、接触器、避雷器和监测用各种交流电表等组成通信电源设备概述3.交直流配电屏直流配电屏：是直流供电系统的
6、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。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。通信电源设备概述5、柴油发电机组柴油发电机组是用柴油机作为动力，驱动三相交流发电机提供电能。柴油机利用柴油在发动机汽缸内燃烧，产生高温高压气体爆炸做功，经过活塞连杆和和曲轴机构转化为机械动力。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。
7、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通信电源设备概述6、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通信电源设备概述7、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。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
8、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。通信电源设备概述8、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 技 术（PWM技术）及波形叠加技术。通信电源设备概述9、直流直流变换器（DC/DC）通信电源的基础电源是-48V，然
9、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部分。开关电源基础发展史线性电源相控电源高频开关电源软开关技术1 1、线性稳压电源：、线性稳压电源：优点：优良的纹波及动态响应特性；优点：优良的纹波及动态响应特性；缺点：（缺点：（1 1）输入采用）输入采用50Hz50Hz工频变压器，体积庞大；工频变压器，体积庞大；（2 2）电压调整器件工作在线性放大区内）电压调整器件工作在线性放大区内,损耗损耗大大,效率低；效率低；（3 3）过载能力差。过载能力差。图图7.1.1线性稳压电源方框图
10、线性稳压电源方框图2 2、开关电源、开关电源：高频开关整流器通常由工频滤波电路、工频整流电路、功率因高频开关整流器通常由工频滤波电路、工频整流电路、功率因数校正电路、直流数校正电路、直流-直流变换器和输出滤波器等部分组成直流变换器和输出滤波器等部分组成开关电源原理框图开关电源原理框图：高频开关电源的特点高频开关电源的特点可归纳为以下几点：重量轻、体积小。与相控电源相比较，在输出相同功率的情况下，体积及重量减小很多。适合于分散供电方式。节能高效。一般效率在90左右。功率因数高。当配有有源功率因数校正电路时，其功率因数近似为1，且基本不受负载变化的影响。稳压精度高、可闻噪音低。在常温满载情况下，其
11、稳压精度都在5以下。维护简单、扩容方便。因结构模块式，可在运行中更换模块，将损坏模块离机修理，不影响通信。在初建时，可预计终期容量机架，整流模块可根据扩容计划逐步增加。智能化程度较高。配有CPU和计算机通信接口，组成智能化电源设备，便于集中监控，无人值守。高频开关电源特点线路复杂电磁干扰和射频干扰大。通信电源发展趋势1.高效率，高功率密度，宽的使用环境温度2.网络化智能化的监控管理互联网监控、移动网络监控3.全数字化控制DSP控制实现PFC、软开关变换技术及均流技术4.安全、防护、良好EMC指标5.绿色环保谐波ROSH(欧盟ROHS标准，中国版的ROSH法令中国电子信息产品污染控制管理办法为代
12、表的在电子电器产品中实施有害物质的限制使用)通信电源设计初步电池容量的确定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工程中电池容量常用计算方法放电容量系数参考：通信电源站原理与设计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
13、器总容量，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。N+1备份建议：浮充状态电流模块最大电流的70%接地系统的概念接地系统是电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力系统的正常运行，还起到保护人身安全和设备安全的作用。在电信局站中，接地技术牵涉到各个电信专业的设备、电源设备和房屋建筑防雷等各个方面的要求为什么要接地？1.通信回路接地（工作地）在电话通信中，
14、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。为什么要接地？2.保护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。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。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。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
15、的特性，并具有无限大的容电量，可以用来作为良好的参考电位。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。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。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。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。接地系统联合接地美国、日本和德国等国家在通信大楼均采用了联合接地的方式。我国在20世纪90年代中制定的部颁通信局（站）电源
16、系统总技术要求中明确地规定了采用联合接地的技术要求。联合接地联合接地的优点地电位均衡，同层各地线系统电位大体相等，消除危及设备的电位差。公共接地母线为全局建立了基准零电位点。全局按一点接地原理而用一个接地系统，当发生地电位上升时，各处的地电位一齐上升，在任何时候，基本上不存在电位差。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，而采用一个接地系统之后，使地线系统做到了无干扰。电磁兼容性能变好。由于强、弱电，高频及低频电都等电位，又采用分屏蔽设备及分支地线等方法，所以提高了电磁兼容性能。通信电源系统所用器件电流互感器它是用来测量大电流的一种仪器，在电路中能把
17、大电流变成小电流，供给测量仪表和继电保护装置电流互感器原理：由于一次绕组与二次绕组有相等的安培匝数，I1N1=I2N2，电流互感器额定电流比：电流互感器注意事项必须注意：电流互感器的次级二端不允许开路，因为在正常工作时，初级绕组产生的磁通被次级绕组产生的磁通相互抵消。当次级开路时，次级磁通为零，造成初级磁通增大，致使开路的次级绕组二瑞出现很高的感应电压，给操作人员带来一定的危险性.电流互感器图片电流互感器的应用PRD400AC交流屏：并一0.2电阻，通过电压对应电流型号：LMZ-0.66500/5A技术指标：一次电流500A，二次电流5A、额定工作电压AC0.66kV环境温度-3070最高耐温
18、120海拔高度3000m用于没有雨雷直接侵袭，无严重污染及无严重污染及剧烈震动的场所电流传感器PRD400AC-6的交流屏采用电流传感器BLFK600A-S4-4.0V电流传感器BLFK特点BLFK开口式传感器的设计非常符合通讯电源领域对电流的测量要求。BLFK系列的主要特色就是这个可对开的孔的设计。使得母排或电缆的安装实现起来容易得多通信电源系统所用器件电涌保护器（SurgeProtectionDevice）。电涌保护器（SPD）是抑制传导来的线路过电压和过电流装置，包括放电间隙、压敏电阻、二极管、滤波器等。放电间隙、压敏电阻电涌保护器也称为避雷器，正常时呈高阻抗，并联在设备电路中，对设备工
19、作无影响。当受到雷击时，能承受强大雷电流浪涌能量而放电，呈低阻抗状态，能迅速将外来冲击过量能量全部或部分泄放掉，响应时间极快，瞬间又恢复到平时高阻状态防雷器的主要技术参数防雷器的主要技术参数1标称电压标称电压Un与被保护系统的额定电压相符，在信息技术系统中此参数表明了应该选用的保护器的类型，它标出交流或直流电压交流或直流电压的有效值。2额定电压额定电压Uc能长久施加在保护器的指定端，而不引起保护器特性变化和激活保护元件的最大电压有效值最大电压有效值。3额定放电电流额定放电电流Isn给保护器施加波形为8/20s的标准雷电波冲击10次次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。4最大放电电流最大放电电流
20、Imax给保护器施加波形为8/20s的标准雷电波冲击1次次时，保护器所耐受的最大冲击电流峰值。5电压保护级别电压保护级别Up保护器在下列测试中的最大值：1KV/s斜率的跳火电压；额定放电电流的残压。6.残压Vres放电电流通过避雷器时其端子间所呈现的电压防雷器防雷器通信电源系统所用器件分流器锰铜分流器（又称锰铜取样电阻器）广泛的用于各种数字电能表中作电量计量元件，它采用了锰铜精密电阻合金材料制造，由于锰铜具有优良的电阻温度特性（其电阻温度系数a=03010-6/），使产品能在080的温度数范围内稳定的工作分流器规格：500A/75mV通信电源系统所用器件低压断路器也称为低压自动开关.v功能：不
21、频繁通断电路，并能在电路过载、短功能：不频繁通断电路，并能在电路过载、短路及失压时自动分断电路。路及失压时自动分断电路。特点：操作安全，分断能力较高。特点：操作安全，分断能力较高。分类：分类：框架式（万能式）框架式（万能式）和和塑壳式（装置式）塑壳式（装置式）结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动结构：触头系统、灭弧装置、脱扣机构、传动机构机构种类：按灭弧的介质分有空气断路器与真空断种类：按灭弧的介质分有空气断路器与真空断路器路器空气开关(小型断路器)空气开关(小型断路器)用电安全知识电气安全：电气安全：主要包括人身人身安全和设备设备安全两方面。一、电流对人体的伤害电流对人体的伤害有：电伤和
22、电击电伤电伤由于发生触电面导致人体外表创伤。分三种：灼伤、电烙伤、皮肤金属化。是指电流的热效应、化学效用和机械效应对人体的伤害；主要是指电弧烧伤、熔化金属溅出烫伤等。电击电击是指电流通过人体，严重干扰人体正常生物电流，造成肌肉收缩和剧烈痉挛、神经紊乱，导致呼吸停止，心室颤动或心脏停止跳动，严重危害生命。电流通过人体的心脏、肺部和中枢神经系统的危险性比较大，特别是电流通过心脏时，危险性最大。所以从手到脚的电流途径最为危险。触电还容易因人的肌肉收缩和剧烈痉挛而摔倒，导致电流通过全身并造成摔伤、坠落等二次事故。人为什么会触电？由于人的身体能传电，大地也能传电，如果人的身体碰到带电的物体，电流就会通过
23、人体传入大地，于是就引起触电。但是，如果人的身体不与大地相连（如穿了绝缘胶鞋或站在干燥的木凳上），电流就不成回路，人就不会触电。人触电死亡的原因是：当通过人体的电流超过人能忍受的安全数值时，会停止呼吸，心肌失去收缩跳动的功能，导致心脏的心室颤动或心脏停止跳动，全身血液循环停止。血液循环停止之后，引起脑组织缺氧，在1015秒种内，人便失去知觉；再过几分钟，人的神经细胞开始麻痹，继而死亡。安全电压一安全电压为36V，安全电流为10mA，原因如下：能引起人感觉到的最小电流值称为感知电流，交流为1mA，直流为5mA；人触电后能自己摆脱的最大电流称为摆脱电流，交流为10mA，直流为50mA；在较短的时间
24、内危及生命的电流称为致命电流，如100mA的电流通过人体1s，可足以使人致命，因此致命电流为50mA。在有防止触电保护装置的情况下，人体允许通过的电流一般可按30mA考虑。人体对电流的反映:810mA手摆脱电极已感到困难,有剧痛感(手指关节).2025mA手迅速麻痹,不能自动摆脱电极,呼吸困难.5080mA呼吸困难,心房开始震颤.90100mA呼吸麻痹,三秒钟后心脏开始麻痹,停止跳动.人体电阻除人的自身电阻外，还应附加上人体以外的衣服、鞋、裤等电阻，虽然人体电阻一般可达5000，但是，影响人体电阻的因素很多，如皮肤潮湿出汗、带有导电性粉尘、加大与带电体的接触面积和压力以及衣服、鞋、袜的潮湿油污
25、等情况，均能使人体电阻降低，所以通常流经人体电流的大小是无法事先计算出来的。因此，为确定安全条件，往往不采用安全电流，而是采用安全电压来进行估算：一般情况下，也就是干燥而触电危险性较大的环境下，安全电压规定为36V，对于潮湿而触电危险性较大的环境(如金属容器、管道内施焊检修)，安全电压规定为12V，这样，触电时通过人体的电流，可被限制在较小范围内，可在一定的程度上保障人身安全。安全电压二根据研究和事故统计资料表明，频率为5060赫的交流电对人体触电伤害程度最为严重，其电流在100毫安时可致人于死命，而30毫安以下是安全的；对直流电则50毫安以下是安全的。人体的电阻值随人体差异而不同，同一人体不
26、同皮肤潮湿状态而变化。当干燥、无外伤时，人体的R可达104105，而潮湿、出汽、有外伤时R仅达8001000，一般情况取R1000。根据欧姆定律可算出安全电压：U=IR二安全电流人体电阻=0.03100030V按实用电工手册推荐，人体安全电流：交流30mA，直流50mA，故得安全电压：交流30V，直流50V人触电伤害程度的轻重，与通过人体的电流大小、电压高低、电阻大小、时间长短，电流途经、人的体质状况等有直接关系。触电的伤害与电阻大小的关系与电阻大小的关系：电阻越大，电流越难以通过。一般人体的电阻约为10000欧姆左右，但如果在出汗或手脚湿水时，人体电阻可能降到400欧姆左右，此时触电就很危险
27、。如果赤脚站在地上或水中，电阻就很小，一旦触电，便会死亡。与时间长短的关系与时间长短的关系：触电时间越长，危险性越大。因为触电者无法摆脱电源时，肌肉收缩能力会很快下降，进而心力衰竭，窒息，昏迷休克，乃至死亡。与电流途径的关系与电流途径的关系：触电时电流在人体内通过是取最短途径的。如要是人站在地上左手单手触电，电流就经过身躯的心，肺再经左脚入地，这是最危险的途径。如果是双手同时触电，电流途径是由一只手到另一只手，中间要通过心肺，这也是很危险的。如果是一只脚触电，电流途径是由这只脚流入，另一只脚流出，危险性同样有，但对人体的伤害，要比以上两种途径轻一些。但是，无论是哪种途径，只要电流经过人体的时间
28、稍长，电流大小足够，都会造成死亡。触电的伤害与人体质的关系与人体质的关系：患有心脏病、内分泌失调，肺病或精神病的人触电，跟健康的人触电比较，其危险性更大，也较难救活。触电的伤害二、防止触电的技术措施1、绝缘、绝缘它是防止人体触及绝缘物把带电体封闭起来。陶瓷、玻璃、云母、橡胶、木材、胶木、塑料、布、纸和矿物油等都是常用的绝缘材料。应当注意：很多绝缘材料受潮后会丧失绝缘性能或在强电场作用下会遭到破坏，丧失绝缘性能。2、屏护、屏护即采用遮拦、护照、护盖箱闸等把带电体同外界隔绝开来。电器开关的可动部分一般不能使用绝缘，而需要屏护。高压设备不论是否有绝缘，均应采取屏护。3、间距、间距就是保证必要的安全距
29、离。间距除用防止触及或过分接近带电体外，还能起到防止火灾、防止混线、方便操作的作用。在低压工作中，最小检修距离不应小于0.1米。4.接地接地指与大地的直接连接，电气装置或电气线路带电部分的某点与大地连接、电气装置或其它装置正常时不带电部分某点与大地的人为连接都叫接地。保护接地为了防止电气设备外露的不带电导体意外带电造成危险，将该电气设备经保护接地线与深埋在地下的接地体紧密连接起来的做法叫保护接地。由于绝缘破坏或其它原因而可能呈现危险电压的金属部分，都应采取保护接地措施。电气设备的金属外壳都应予以接地。一般低压系统中，保护接电电阻值应小于4欧姆。5.装设漏电保护装置（漏电保护开关）为了保证在故障
30、情况下人身和设备的安全，应尽量装设漏电流动作保护器。它可以在设备及线路漏电时通过保护装置的检测机构转换取得异常信号，经中间机构转换和传递，然后促使执行机构动作，自动切断电源，起到保护作用。6.采用安全电压这是用于小型电气设备或小容量电气线路的安全措施。根据欧姆定律，电压越大，电流也就越大。因此，可以把可能加在人身上的电压限制在某一范围内，使得在这种电压下，通过人体的电流不超过允许范围，这一电压就叫做安全电压。安全电压的工频有效值不超过36伏，直流不超过50伏。用电安全操作：1.任何情况下检修电路和电器都要确保断开电源，仅仅断开设备上的开关是不够的，还要拨下插头。配电屏开关合闸时要确保回路安全并没有人在进行检修工作。2.不要湿手开关、插拨电器。3.遇到不明情况的电线，先认为它是带电的。4.尽量养成单手操作电工作业。5.不在疲倦、带病等不利状态下从事电工作业。从事电工作业不要单独一个人。6.遇到较大体积的电容器先行放电，再进行检修。7.发现电子设备、电缆等起火时，应先关电断开电源再灭火。感谢大家!