通信电源工程设计

通信电源工程设计目录通信电源系统直流供电系统设计蓄电池设计整流器设计变换器设计配电设备设计直流电力线设计交流供电系统设计配电设备设计UPS设计逆变设备设计交流电力线设计电器的配置与选择接地系统设计机房设计通信电源系统通信电源基本要求通信电源系统组成通信电源基本要求可靠性为了确保可靠供电，由交流电源供电的通信设备都应当采用交流不间断电源（UPS），直流供电系统中，应当采用整流器和蓄电池并联浮充供电方式。通信电源基本要求稳定性交流电源的电压和频率是标志电能质量的两个重要标志。通信设备允许由380/220V，50Hz交流基础电源直接供电时，在通信设备的电源输入端子处的电压允许变动范围为额定值的-10%~+5%，频率允许的变动范围为-4%~+4%。直流基础电源趋于简化为-48V。支流电源的电压和杂音是标志电能标志的两个重要指标。电源电压变动范围为-57V~-40V，衡重杂音应小于2mV。电源设备基本要求经济合理性经济性是指通信电源系统在满足供电可靠性和电能质量要求的前提下，基建投资尽可能少，年运行费用尽可能低。技术先进性积极采用技术先进的供电系统和电源设备。通信电源系统组成由不同的供电系统组成。集中供电分散供电混合供电由不同的设备和电器组成。集中供电系统市电变电站备用发电机组移动电站监控接地市电油机转换屏低压配电屏交流配电屏整流器直流配电屏蓄电池不间断电源设备通信用空调一般建筑负荷DC/DCDC/AC机架电源通信设备保证建筑负荷AC380V（b）AC380V（b）AC220/380V（b）AC220/380V（a）AC220/380V（b）AC220/380V（c）（a）（a）DC-48V（a）（a)--不间断（b）--可短时间中断（c）--允许中断分散供电系统市电变电站备用发电机组移动电站监控接地市电油机转换屏低压配电屏一般建筑负荷保证建筑负荷AC220/380V（b）AC220/380V（c）（a)--不间断（b）--可短时间中断（c）--允许中断交流配电屏交流配电屏通信设备通信用空调AC220/380V（b）不间断电源设备AC380V（b）AC220/380V（a）通信用空调AC220/380V（b）整流器直流配电屏蓄电池AC380V（b）DC-48V（a）通信设备整流器直流配电屏蓄电池AC380V（b）DC-48V（a）通信设备交流配电屏其他直流供电系统混合供电系统市电交流稳压器备用发电机组移动电站监控接地交流配电屏整流器直流控制屏蓄电池通信设备其他负荷（a）AC220/380V（b）DC-12V（DC-48V）（a）（a)--不间断（b）--可短时间中断AC220V/380V太阳电池方阵风力发电机保证负荷DC-12V（DC-48V）（a）系统比较集中供电系统分散供电系统优点缺点供电设备和通信设备分开，供电容量大，相互干扰小，无须考虑电池兼容问题。设备集中，便于维护可靠性差，出现局部故障会影响全局投资大，需在楼层底层专门建立电池室和电力室，对防酸、通风、地面强度要求高长距离供电传输成本高，能源损耗大，供电动态指标差扩容困难，按终期负荷设计，至少预计了10年的负载要求供电可靠性高，多个电源系统同时出故障的概率小投资费用低，占地面积小，材料消耗小，基建费用低节能、降低损耗，能量传输线路短，线路损耗小，因为采用高频开关电源，功率因数高，效率高运行维护费用低，蓄电池采用免维护蓄电池，降低了维护成本和强度对蓄电池的荷重要求高，容量和放电时间在选择上偏小，不能发挥蓄电池的作用对设备水平、电磁兼容和维护技术有较高要求通信电源设备及电器通信电源设备高压开关柜、电力变压器、交/直流配电屏、电容补偿柜、高频开关整流器、直流-直流变换器、蓄电池组、柴油发电机组、通信逆变器、UPS、交流自动稳压器、太阳能电池方阵、集中监控系统通信电源电器电磁电器：电流互感器、电压互感器、继电器；低压电器：低压断路器、熔断器、刀开关、接触器；高压电器：高压断路器、高压熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关；避雷器：阀式避雷器、排气式避雷器、金属氧化锌避雷器直流供电系统设计蓄电池设计整流器设计变换器设计配电设备设计直流电力线设计蓄电池设计蓄电池基本工作原理蓄电池组成放电过程中的电化学反应充电过程中的电化学反应蓄电池特性及计算蓄电池特性蓄电池计算蓄电池基本工作原理蓄电池组成蓄电池由正、负极板组、电解液和电池槽等部分组成。正极板上的活性物质时二氧化铅（PbO2），负极板上的活性物质时海绵状铅（Pb）。电解液由蒸馏水和纯硫酸按照一定的比例配置而成的。当电解槽中装入一定密度的电解液后，正负极板上的活性物质开始和电解液进行一系列的化学反应，正负极板上形成2.1V的电位差，该电位差就是蓄电池的电动势（E）。所以在蓄电池充电时，外接直流电源的电压应高于蓄电池的电动势。蓄电池基本工作原理放电过程中的电化学反应蓄电池放电过程中总的电化学反应为：PbO2＋2H2SO4＋PbPbSO4＋2H2O+PbSO4蓄电池在放电过程中，正负极板上的活性物质都不断转变成PbSO4。由于硫酸铅的导电性能比较差，所以放电后，蓄电池的内阻增加。此外，在放电过程中，由于电解液中的硫酸铅逐渐变成水，所以电解液的密度逐渐下降。因此蓄电池的内阻增加，电动势降低。放电终了时，蓄电池的端电压下降到1.8V左右。蓄电池基本工作原理充电过程中的电化学反应蓄电池充电过程中总的电化学反应为：PbSO4＋2H2O+PbSO4PbO2＋2H2SO4＋Pb充电过程中，电解液的密度逐渐增加，蓄电池的电动势逐渐增加。充电后期，极板上的活性物质大部分已经还原，如果继续大电流充电，充电电流只能起分解水的作用。这样，负极板上将有大量的氢气逸出，正极板上将有大量的氧气逸出，蓄电池产生剧烈的冒气。蓄电池基本工作原理蓄电池容量的定义蓄电池放电到终了电压时，蓄电池放出的电量（即放电电流If与放电时间t的乘积）称为蓄电池的容量，用C表示。蓄电池充电率的定义蓄电池充电电流的大小通常用充电率表示。比如10小时率充电电流即表示：用该电流充电，10小时后充入蓄电池的电量等于蓄电池的额定容量。因此，10小时率充电电流为：Ic＝C/10＝0.1C蓄电池放电率的定义放电率是针对蓄电池放电电流大小而言的。蓄电池基本工作原理下表例举了同一蓄电池随放电率改变的容量变化情况，表中以电解液温度为25℃时10小时率下所放出的容量，作为蓄电池的额定容量不同放电率的放电电流和电池容量50501小时放电率32.5652小时放电率25753小时放电率17855小时放电率12968小时放电率1010010小时放电率放电电流(额定容量的％)电池容量(额定容量的％)放电小时数蓄电池容量计算蓄电池容量计算：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）；η：放电容量系数；t：实际电池所在地的最低环境温度数值，有采暖设备时，按15℃考虑；无采暖设备时，按5℃考虑；α：电池温度系数，电解液温度以25℃为标准时，放电小时率≥10时，取0.006；10＞放电小时率≥1时，取0.008；＜1时，取0.01251tKITQ蓄电池容量计算以上公式可以简化成：Q≥KCIC：电池容量计算系数，见下表；表1不同温度下C与T值的关系表：11110.970.940.890.830.7990.750.610.540.50.35安全系数K101010109.288.516.746.025.0643.2821.43t＝25℃时容量计算系数C21.7417.3913.0410.8710.099.257.336.555.54.353.562.522.171.55t=15℃时容量计算系数C22.7318.1813.6411.3610.549.677.666.855.754.553.732.632.271.62t=10℃时容量计算系数C23.8119.0514.2911.911.0510.138.037.176.034.763.92.752.381.7t=5℃时容量计算系数C2016121098654321.2510.5每组电池放电小时数(T小时)整流器设计开关电源架仅有整流功能而不具备直流配电及电池输入功能，与直流屏等可组成大的直流供电系统；组合开关电源机架内具有整流、交直流配电、电池输入、控制等功能在内的完整机架，用于容量较小的系统。整流器设计整流器容量及数量配置采用相控整流器的局，应分别配置主用整流器和备用整流器；采用全浮充工作的主用整流器容量，应按负荷电流和电池的均充电流（10小时率充电电流）之和确定。备用整流器的容量，应按主用整流器中最大的一台容量确定。采用高频开关整流器的局，应按n+1冗余方式确定整流器配置，其中n只主用，n≤10时，1只备用；n＞10时，每10只备用1只。变换器的设计将直流电逆变（升压或降压）变成交流电，再整流变成所需的直流电，这种同一逆变和整流的变换器，叫做直流－直流变换器。变换器可分为通用变换器和专用变换器两种。通用变换器可向电源电压要求相同的各类通信设备提供直流电源；专用变换器仅根据某一类通信设备对电源电压的要求，提供一种或多种电压的直流电源。变换器的设计通用直流变换器的选择，首先要满足电压的要求，其次是满足电流的要求，即变换器的输出电流应不小于它所负担的电流最大值。专用变换器和通信设备放置在一起的，一般由相关通信专业按其配套需要选配，其额定输出电流，应不小于相应使用电压下负荷的最大电流。配电设备设计直流配电设备可分为主配电设备和分配电设备两类。前者与直流电源直接链接，设在电力室；后者接受主配电设备的配电，再对电能进行二次分配，直接分配给用电设备。主配电设备容量较大，称为直流配电屏；分配电设备容量较小，有电源架、列柜等。直流电力线设计交流供电系统设计配电设备设计UPS设计逆变设备设计交流电力线设计配电设备设计交流配电屏容量计算：Ie——交流配电屏额定电流（A）P——交流配电屏保证的交流负荷远期最大值（KW）cos38031000PIeUPS设计UPS工作原理市电整流滤波逆变器充电电路蓄电池组输出变压器及滤波器控制、监测、显示、告警及保护电路静态开关UPS输出UPS设计UPS主要是由：整流滤波电路、充电器、逆变器、输出变压器及滤波器、静态开关、蓄电池组和控制、监测、显示告警及保护电路组成。市电正常时，输入电压经过整流滤波电路，一路给逆变器提供电压，一路送入充电器给蓄电池充电。此时，静态开关切换到逆变器端，由逆变器完成稳压和频率跟踪功能。UPS设计当市电出现故障，UPS工作在后备状态，静态开关仍然切换在逆变器端，由逆变器将蓄电池的直流电压转换成交流电压，通过静态开关输出到负载。当市电正常、逆变器出现故障或输出过载时，UPS工作在旁路状态，静态开关切换到市电端，由市电直接给负载供电。UPS设计常用的UPS系统一般分为两大类：备用冗余系统和并联冗余系统。备份冗余系统中，一台电源装置供电，另外几台备用，一旦正在运行的电源装置发生故障，备用电源装置立即投入工作。并联冗余系统中，多台电源装置并联供电，在正常工作状态下，每台电源装置的输出功率都低于它的额定输出功率。UPS设计UPS容量计算P入=P出/(COS∮*ц)COS∮----功率因数（一般取0.8）P出-------额定输出功率(KVA)P入-------输入功率（KVA）ц--------保险系数（一般取0.8)UPS设计UPS蓄电池容量计算电池放电电流计算：I=（S*COS∮）/（n*V*ц逆)S----------UPS额定输出容量（VA）ц逆-------逆变器效率n----------蓄电池只数V---------蓄电池放电终止电压（2V电池对应1.8V;12V电池对应10.8V）COS∮----功率因数UPS设计蓄电池容量计算：Q=KCIC-----------电池容量计算系数（查表）I---