通 信 电 源

1. 通 信 电 源

2. 通信电源系统组成及供电要求 第一讲

3. 本章内容重难点 • 本章内容： • 1、通信电源的作用、分类； • 2、通信电源的系统组成、系统原理、各组成设备作用； • 3、通信电源供电要求。 • 本章重难点： • 通信电源的系统组成、系统原理、各组成设备作用

4. 1.1 通信电源的基本分类 • 通信电源的作用：向通信设备提供直流电或交流电的电能源，它是任何通信系统赖以正常运行的重要组成部分。

5. 1.1.1 基础电源通信局（站）的基础电源分为交流基础电源和直流基础电源两大类。 • （1）、交流基础电源 • ①定义 • 由市电或备用发电机组（含移动电站）提供的低压交流电源，称为通信局（站）的交流基础电源。 • ②额定电压 • 低压交流电的额定电压为220V/380V（三相五线制），即相电压220V，线电压380V；额定频率为50Hz。 • ③来源 • 来自于电网或发电机组

6. （2）、直流基础电源（一次电源） • ①定义 • 向各种通信设备、通信逆变器和直流变换器提供直流电压的电源，称为直流基础电源。 • ②标称值 • 首选标称值-48V • ③来源 • 由整流器输出或由蓄电池组提供。

7. 1.1.2 机架电源 • 1、机架电源是指通信设备内的插件电源。 • 2、换流设备 • 整流器、逆变器和直流变换器，统称为换流设备。

8. 1.2 通信局（站）电源系统的组成 • 1、什么是通信局（站）电源系统 • 是对局（站）内各种通信设备及建筑负荷等提供用电的设备和系统的总称。 • 2、通信局（站）电源系统的组成 • 该系统由交流供电系统、直流供电系统和接地系统组成。 • 3、通信局（站）电源系统的组成方式 • 三种比较典型的系统组成方式：集中供电、分散供电、混合供电。

9. 第二讲集中供电方式电源系统

10. 1.2.1 集中供电方式电源系统的组成 • 1、集中供电方式电源系统的组成方框示意图

11. 2、交流供电系统 • （1）、主用交流电源 主用交流电源为市电，主要从高压电网引入。 • （2）、专用变电站：包括高压开关柜和降压电力变压器。 • ①高压开关柜：引入10kV高压市电等 • ②降压电力变压器 • a.作用：把三相10kV高压变成220V/380V低压。 • b.使用类型：一般采用油浸式变压器，如在主楼内安装，应选用干式变压器。

12. c.配线方式（供电方式）： • 三相五线制（即TN-S系统）配线方式，如下图：

13. 三相五线制 • 相线（A、B、C）：三根 • 中线（零线）N：有电流流过，保证负载三相电压平衡。 • 保护地线PE：无流零线，保证人身和设备的安全。 • 颜色规定：相线为U相（A相）黄色、V相（B相）绿色、W相（C相）红色，零线为黑色，保护地线为黄、绿双色。 • 注意事项：严禁在零线和保护地线中加装开关或熔断器；严禁采用零线作为保护地线。

14. （3）、备用发电机组或移动电站 • ①作用：当市电停电时，用它向交流配电屏和保证建筑负荷等供给220V/380V交流电。②组成：备用发电机组主要采用柴油发电机组。由柴油机和发电机组成。 • ③发电机组和市电交流供电系统连线要求 • 需要注意，备用发电机组三相电压的相序，在交流供电系统的线位上必须与市电三相电压的相序一致；备用发电机组的零线和保护地线，必须与市电的零线和保护地线分别可靠地连接。否则，会引起用电设备工作异常，甚至可能损坏设备。假如发现相序接错，将接备用发电机组输出端的三根相线中任意两根对调，即可纠正。

15. 配电屏等 • （4）、市电油机转换屏 • ①作用：为交流配电屏和保证建筑负荷供电；完成市电供电或备用发电机组供电的自动或手动切换。 • ②保证建筑负荷是指通信用空调设备、保证照明、消防电梯和消防水泵等。 • （5）、低压配电屏 • ①作用：对一般建筑负荷进行市电供电的分配、通断控制、监测和保护。 • ②一般建筑负荷是指一般空调、一般照明以及其他备用发电机组不保证的负荷。 • （6）、交流配电屏 • 主要作用是对各高频开关整流器、交流不间断电源设备（UPS）等进行供电的分配、通断控制、监测、告警和保护。 • （7）、交流不间断电源设备（UPS） • ①作用：为交流供电设备提供不间断的交流电源。 • ②组成： UPS由整流器、蓄电池组、逆变器和静态开关等部分组成，

16. 2、直流供电系统 • 直流供电系统由整流器、蓄电池组、直流配电屏和相关的馈电线路组成。直流供电系统向各种通信设备和逆变器等提供直流不间断电源。 • （1）、整流器 • ①作用：它将低压交流电变成所需直流电。 • ②类型及特点 • 晶闸管整流器（相控整流器）：体积大、重量重、效率和功率因数较低、噪音大、智能化程度低。 • 高频开关整流器：具有小型、轻量、高效率、高功率因数、高可靠性、无可闻噪音以及智能化程度高、可以远程监控、无人值守或少人值守等优点。

17. （2）、蓄电池 • ①蓄电池的运行有充放电、半浮充和全浮充三种工作方式。②全浮充工作方式，如下图

18. （2）、蓄电池 • 交流电正常时，整流器供给全部负载电流，并对蓄电池组进行补充充电，使蓄电池组保持电量充足，此时蓄电池组仅起平滑滤波作用；当交流电源中断、整流器停止工作时，蓄电池组放电供给负载电流；当交流电源恢复、整流器投入工作时，又由整流器供给全部负载电流，同时它以稳压限流方式对蓄电池组进行低电压恒压充电。为了保证直流电源不间断，蓄电池组是必不可少的。 • ③全浮充工作方式中的蓄电池作用 • 交流电正常时，蓄电池组起平滑滤波作用；交流电源中断，蓄电池组放电供给负载电流。

19. （3）、直流配电屏 • ①作用：它把整流器的输出、蓄电池组和负载连接起来，构成全浮充工作方式的直流不间断电源供电系统，并对直流供电进行分配、通断控制、监测、告警和保护。 • ②直流配电屏类型（按照配电方式不同分类）：低阻配电和高阻配电 • 低阻配电：馈电线截面积应足够大，线路电阻小，线路压降小，损耗小，但负载短路电流大，易引起直流电压跌落等。 • 高阻配电：馈电线截面积小，线路电阻大（一般取45mΩ），线路压降大，损耗大，但负载短路电流小，直流电压跌落小等。

20. 3、接地系统 • （1）、接地的必要性 • 为了保证通信质量、系统正常运行并确保设备与人身安全。 • （2）、接地分类 • 按照功能分：工作接地、交流工作接地）、保护接地和防雷接地。 • 按照接地方式分：分设接地和联合接地。 • （3）、联合接地系统组成 • 由接地体、接地引入线、接地汇集线和接地线4部分组成。 • （4）、通信局（站）联合接地方式的接地电阻值要求 • 表1—1

21. 4、集中监控系统 • 集中监控系统对各个独立的通信电源系统和系统内各个设备进行遥测、遥信、遥控，实时监视系统和设备的运行状态，记录和处理相关数据，及时侦测故障并通知人员处理，从而实现通信电源的少人或无人值守、集中维护管理。

22. 第三讲 分散供电方式电源系统

23. 1.2.2分散供电方式电源系统的组成 • 1、分散供电方式电源系统的组成方框示意图

24. 2、分散供电方式和集中供电方式比较 • 集中供电方式：设备集中，便于维护；但直流馈线线路长，压降大，线路损耗大；且易出现全局通信中断，可靠性差。 • 分散供电方式：直流供电系统分散，交流供电系统集中；；直流馈线线路短，压降小，线路损耗小；不易出现全局通信中断，可靠性高；但设备分散，不便于维护。

25. 1.2.3 混合供电方式电源系统的组成 • 光缆中继站和微波无人值守中继站，可采用交流电源和太阳电池方阵（或风力发电机）相结合的混合供电方式电源系统。如下图。

26. 1.2.4 一体化供电方式电源系统的组成 • 一体化供电方式，即通信设备和电源设备组合在同一个机架内，由交流电源供电。电源设备包括：整流模块、交直流配电装置、蓄电池组和监控单元。

27. 第四讲 通信电源供电要求

28. 1.3 通信电源供电要求 • 总体要求： • 通信电源系统必须保证稳定、可靠和安全地向通信设备供电，供电不中断，供电质量达到规定指标的要求，电磁兼容性符合相关标准的规定。通信电源设备还应效率高、节约能源、体积小、重量轻、便于安装维护和扩容，并应智能化程度高，可以进行集中监控、实现少人或无人值守。对通信电源供电的具体要求，主要有以下几方面。

29. 1.3.1 供电可靠性 • 1、通信电源系统的可靠性用“不可用度”指标来衡量。 • 2、通信电源系统主要设备的可靠性，用“不可用度”和“平均失效间隔时间（MTBF）”指标来衡量。

30. 1.3.2 供电质量 • 1、交流基础电源质量 • （1）、通信设备用交流电供电时，电压允许变动范围为：额定电压值的+5%～-10%，即相电压231V～198V、线电压399V～342V。 • （2）、通信电源设备及重要建筑用电设备用交流电供电时电压允许变动范围为：额定电压值的+10%～-15%，即相电压242V～187V、线电压418V～323V。 • 当市电供电电压不能满足上述规定时，应采用调压或稳压设备来满足电压允许变动范围的要求。 • （3）、交流电的频率允许变动范围为额定值的±4%，即48Hz～52Hz；电压波形正弦畸变率*应不大于5%。 • （4）、功率因数值要求：应根据供用电规则的要求安装无功功率补偿装置。 • 2、直流基础电源质量 • （1）-48V电源允许电压变动范围为：-40V～-57V。 • （2）、高频开关整流器的输出电压应自动稳定，其稳压精度达到≤±0.6%。 • （3）杂音电压

31. 1.3.3 安全供电 • 通信电源系统用电安全性要求： • 首先，通信局（站）电源系统应有完善的接地与防雷设施，具备可靠的过压和雷击防护功能，电源设备的金属壳体应可靠地保护接地；其次，通信电源设备及电源线应具有良好的电气绝缘，包括有足够大的绝缘电阻和绝缘强度；第三，通信电源设备应具有保护与告警性能。

32. 1.3.4电磁兼容性（EMC） • 电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility缩写EMC）的定义是：设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。它有两方面的含义，一方面任何设备不应骚扰别的设备正常工作，另一方面对外来的骚扰有抵御能力。即电磁兼容性包含电磁骚扰和对电磁骚扰的抗扰度两个方面。

33. 本章小结： • 1、通信电源的作用：向通信设备提供直流电或交流电的电能源。 • 2、分类：可分为交流电源和直流电源；基础电源和机架电源。 • 3、通信电源的系统组成：交流供电系统、直流供电系统、接地系统、监控系统。 • 4、通信电源系统原理：包括（1）市电正常时的供电情况；（2）市电停电备用发电机未供电前的系统供电情况；（3）备用发电机供电情况。 • 5、各组成设备作用：包括变压器、备用发电机、UPS、交流直流配电屏、整流器、蓄电池等交流直流系统的设备及作用。 • 6、通信电源供电要求：稳定、可靠、安全供电电，供电不中断，供电质量达到规定指标的要求，电磁兼容性符合相关标准的规定。

34. 第五讲 阀控式密封铅酸蓄电池

35. 本章内容重难点 • 本章内容： • 1、蓄电池的作用、分类与型号、结构； • 2、阀控式密封铅酸蓄电池基本工作原理、工作特性及技术指标； • 3、阀控式密封铅酸蓄电池使用与维护。 • 本章重难点： • 1、阀控式密封铅酸蓄电池基本工作原理、工作特性； • 3、阀控式密封铅酸蓄电池使用与维护。

36. 2.1 概 述 • 2.1.1 蓄电池在通信系统中的作用 • 1、在直流供电系统中作用 • 蓄电池与整流器并联组合为浮充供电系统：整流器正常输出时蓄电池荷电待用，可起到平滑滤波的作用，降低整流器输出杂音，提高供电质量；当整流器故障或交流电中断时，蓄电池对负载供电，确保供电不中断。 • 2、在交流不间断电源系统（UPS）中的作用 • 蓄电池是不可缺少的后备电源，交流输入中断时，逆变器将蓄电池提供的直流电逆变为交流电给负载供电。 • 3、，蓄电池还被用作中小型油机发电机组的起动电源等。

37. 2.1.2 蓄电池的分类与型号 • 1、分类 • （1）、按所使用的电解质分：碱蓄电池、酸蓄电池（铅酸蓄电池）。 • （2）、按蓄电池使用环境不同分：移动型、固定型。 • （3）、按电池槽结构分：半密封式和密封式；半密封式有防酸隔爆式和消氢式，密封式分为全密封式和阀控式。 • （4）、依据电解液数量分：贫液式、富液式。

38. 2、型号命名 • 根据《通信用阀控式密封铅酸蓄电池》的规定，命名方法如下图： • 额定容量 • 蓄电池型号 • 单体电池个数 • 例：GFM—1000 为额定电压2V、额定容量1000Ah的固定型(G)阀控式(F)密封(M)蓄电池。 • 3—Q—240 为3只单体电池、额定电压6V、额定容量240Ah的起动(Q)电池。

39. 2.1.3 阀控式密封铅酸蓄电池的定义及结构 • 阀控式密封铅酸蓄电池的定义 • 正常使用时保持气密和液密状态，当内部气压超过预定值时，安全阀自动开启，释放气体；当内部气压降低后，安全阀自动闭合使其密封，防止外部空气进入蓄电池内 部；在使用寿命期间不用补加电解液和水。 • 2、VRLA电池的结构特点 • （1）负极容量相对于正极容量过剩，使其具有吸附氧气并将其化合成水的功能，以抑制氢氧气体的发生速率。在使用寿命期间不用补加电解液和水。 • （2）固定电解液 。可以在不同位置安装，一般为水平和竖直。 • （3）改进板栅材料 采用无锑（或低锑）铅钙合金制作正极板栅，以提高抗腐蚀能力。采用铅钙合金制作负极板，以提高析氢过电位。 • （4）电池盖上装设单向节流阀，且有防酸雾垫，在使用期间，没有腐蚀气体泄出，蓄电池组可以和设备安装在同一个房间。

40. 3、VRLA电池的结构组成 • 如下图

41. VRLA电池的结构组成 • （1）、正、负极板组 • ①正极板活性物质：多孔性二氧化铅（PbO2） • ②负极板活性物质：绒状铅 • （2）电解液 • ①种类：稀硫酸溶液、硫酸硅胶 • ②作用 • 浸润正负极板上的活性物质，并形成导电粒子，且在有电流状态参与电极反应。 • （3）隔膜 （材料为：超细玻璃纤维（AGM）） • ①特点 • 具有高吸附电解夜的能力；高孔率；低电阻及化学稳定性好等 • ②作用 • 防止正负极板短路；阻挡杂质离子的扩散；贮存电解液；以及提供氧气由正极扩散到负极的通道。

42. VRLA电池的结构组成 • （4）电池槽 • ①作用 • 电池槽由槽壳、槽盖所组成，用于盛装正负极板组、电解液及附件等。 • ②材料特点 • 阻燃性 • ③单向阀作用 • 用于泄放高压盈余气体，以避免电池槽发生炸裂。 • ④接线端子 • 有正、负接线端子；由铅合金或铜铸造，并有螺纹，便使用时与外电路相连。

43. 第六讲VRLA电池的基本原理特性及指标

44. 2.2.1 VRLA电池的基本原理 • 1、电动势的产生 • （1）、电动势的产生原理 • （2）、电动势经验公式 • 蓄电池开路时正、负极之间的电位差，就是蓄电池的电动势E。 • （3）、电动势标称值：2V

45. 2、铅酸蓄电池的电化学反应原理 • （1）、总电化学反应式 • PbO2 + 2H2SO4 + Pb 放 电 PbSO4 + 2H2O + PbSO4 • 充 电 • （2）、特点 • 放电是蓄电池将储存的化学能转换为电能向外电路输出的过程。放电时，正负极板的活性物质不断转换为硫酸铅（PbSO4），由于PbSO4导电性差，所以，放电时，电池内阻增加；另外，硫酸不断被消耗，同时生成水，因此电解夜比重减小，电池端电压降低。 • 充电：利用外来直流电源（整流器，其输出的正、负端应分别与蓄电池的正、负极相连。）向蓄电池输送电能，它是放电的逆过程，此时蓄电池将电能转化为化学能储存起来。充电时，正、负极板上的硫酸铅（PbSO4）分别被还原为PbO2和Pb，同时消耗水和生成硫酸，所以，电解夜比重增大，电动势增大。在充电后期，若继续以大电流充电，充电电流将会分解水，生成氢气和氧气。

46. 3、VRLA蓄电池的氧循环原理 • VRLA蓄电池采用负极活性物质过量设计和隔膜的电解液吸附作用，正极在充电后期产生的氧气通过隔膜扩散到负极，与负极海绵状的铅经过一系列反应后有水生成，使负极处于充电不足状态，达不到析氢过电位，所以负极不会由于充电而析出氢气，一方面保证了蓄电池内部压力的安全，同时电池失水量很小，故使用期间不需加水加酸维护。

47. 2.2.2 VRLA蓄电池的技术指标 • 1、电动势与工作电压 • 蓄电池正、负极平衡电极电位之差便是蓄电池的电动势，常用E表示，在数值上等于蓄电池达到平衡时的开路电压。 • 蓄电池的工作电压是指电池有电流流过时正、负两极间的端电压，常用U表示。充电时U为蓄电池电动势与蓄电池内压降之和，放电时U为蓄电池电动势与蓄电池内压降之差。 • 2、放电率 • （1）、定义 • 放电率是针对蓄电池放电电流大小而言的，用时间率或电流率表示。 • （2）、放电时间率 • 指在一定放电条件下，放电到终了电压的时间长短。 • （3）、放电电流率 • 是为了比较蓄电池放电电流大小而设立的，通常以10小时率电流为标准，用I10表示。

48. 3、放电终止电压 • （1）、定义 • 蓄电池以一定的放电率在25℃环境温度下放电至能再反复充电使用的最低电压称为放电终止电压（也称为终了电压），常用Uf表示。 • （2）、放电终止电压取值 • 终止电压的数值视放电速率和需要而定。

49. 4、容量 • （1）、定义 • 蓄电池在一定放电条件下所能放出的电量称为蓄电池的容量，是衡量电池储存电量能力的一个参数，用符号C表示。单位为安培小时，简称安时（Ah）。电池的容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量。 • （2）、理论容量 • （3）、额定容量 • 额定容量又称为标称容量，是指在制造电池时，规定电池在一定放电条件下应该放出的最低限度的电量。固定型铅酸蓄电池是在25℃时，以10小时率电流放电到终了电压1.8V所能达到的容量为额定容量，用C10表示。10小时率电流为 • I10=C10/10=0.1C10 • 移动型铅酸蓄电池是以20Hr容量C20作为额定容量，即在25℃时，以20小时率的电流放电到终了电压所能达到的容量。 • (4)、实际容量 • 实际容量是指蓄电池在实际使用条件下所能输出的电量，受使用条件的影响，小于理论容量。在一定温度（t）下恒流放电时它等于放电电流I与放电时间T的乘积，即 • Ct = IT

50. 电池内阻等 • 5、电池内阻 • 电池内阻影响电池工作电压、工作电流和输出能量，内阻越小电池性能越好。 • 6、容量保存率 • 由于电池内杂质的存在，使正极和负极活性物质逐渐被消耗而造成电池容量减小，这种现象称为自放电。 • 蓄电池静置28天后其容量保存率应≥96％，静置90天后其容量保存率应≥80％。 • 7、大电流放电 • 8、寿命 • 2V系列蓄电池，在环境温度不超过30℃的情况下，浮充运行寿命应≥10年。 • 6V以上系列蓄电池的折合浮充寿命应不低于6年。 • 9、防爆性能 • 10、防酸雾性能 • 11、耐过充电性能 • 蓄电池所有活性物质返回到放电前充足电的状态再持续充电称为过充电。按规定要求试验后电池外观应无明显变形及渗液 • 12、电池间连接压降 • 13、蓄电池端压的均衡性