02-基站动力配套系统相关基础知识

基站动力配套系统基础知识主讲人：贵州分公司王涛2017年5月目录一、通信电源基础知识二、蓄电池基础知识三、外市电基础知识四、防雷接地基础知识五、空调新风基础知识传输设备基站动力配套示意图交流配电市电（220V/380V)油机开关电源基站设备动力环境监控设备蓄电池组基站照明、空调、通风设备变压器其他设备220V/380V220V/380V-48V-48V-48V-48V-48V变电站运营商设备铁塔公司维护设备高压供电（10KV)注：高压供电线路及变压器在有些省也属于铁塔公司维护范围（资产属于铁塔公司）浪涌保护器目录一、通信电源基础知识通信电源系统组成及工作原理交流配电单元直流配电单元监控模块整流模块通信开关电源配置原则通信开关电源主要参数含义通信开关电源常见告警及原因一、通信电源基础知识（1）通信电源系统由交流供电系统、直流供电系统、接地系统、和监控系统构成交流供电系统：由高压市电进线、电力变压器、低压市电进线、低压交流配电、油机发电机组、市电油机转换屏组成。直流供电系统：向通信局（站）提供直流基础电源的供电系统。-48V是基础电源。接地系统：按作用接地分为：（1）工作地（2）保护地（3）防雷地监控系统：监控内容可分为电压、电流、频率、设备运行状态、温湿度等。通信电源系统组成及工作原理通信电源是向通信设备及建筑负荷提供用电的设备和系统的总称。通信电源地位：通常被称为通信设备的“心脏”。通信设备对电源系统的一般要求：（1）可靠（2）稳定（3）小型（4）高效率二、通信电系统的组成一、通信电系统的定义交流供电系统直流供电系统一、通信电源基础知识（2）三、通信电系统工作原理交流电源正常，整流器和电池并联浮充供电交流电源中断，蓄电池单独供电交流电源恢复，整流器供电，并对电池充电一、通信电源基础知识（3）开关电源的组成由交流配电单元(交流配电屏或交流配电单元)、整流模块、直流配电单元(直流配电屏或直流配电单元)和监控模块组成。监控模块与开关电源系统中的交流检测单元、直流检测单元和转接单元等组成本机监控系统，对开关电源系统及蓄电池组进行检测、控制和故障告警。整流模块整流模块的主要功能是将220V交流电整流基站设备所需要的+24V或-48V直流电。交流配电单元输入220/380V交流电，对交流电源进行分配、通断控制、检测、告警和保护，并装设浪涌保护器（SPD）进行防雷保护。直流配电单元是将整理模块输出的直流进行分配，为通信设备供电，具有一二次下电控制功能，合理分配通信设备供电时间和保护蓄电池一、通信电源基础知识（4）交流配电单元直流配电单元引入三相交流电，同时将输入的三相交流电分配给多个整流模块供电方式：三相或单项市电切换：手动切换、机械互锁交流范围：120-290VAC主要器件：空气开关、交流接触器、交流配电板件防雷方案：C级防雷将蓄电池组接入系统与整流模块输出并联，再将直流母排上的不间断直流电分成多路通过直流熔断器分配给机房的主设备、传输设备、监控设备等直流通信负载。重要器件：分流器、空气开关、熔断器、直流接触器（一、二次下电保护）一、通信电源基础知识（5）监控模块整流模块整流模块完成将交流转换成符合通信设备要求的直流电。整流模块型号说明：以艾默生开关电源模块为例，48代表输出额定电压；2900代表最大功率；U代表常温型。整流模块指示灯告警：正常（绿色常亮）故障（黄色、红色常亮或闪亮）实时监测和控制电源系统各部分工作，即监测和控制交流配电、整流模块、直流配电的工作状态；功能：监测、告警、通讯（如接入动环监控）、电池自动管理。在监控模块中必须进行与硬件和系统配套的参数设置，以实现模块的监控功能，确保开关电源正常运行。重要参数设定：浮充电压、浮充转均充、均充电压、浮充低压、浮充高压、电池高温、温度补偿、电池限流等。一、通信电源基础知识（6）通信开关电源配置原则按需配置，动态调整，电源系统配置满足运营商供电需求开关电源机架容量按远期负载需求配置，整流模块容量按本期负荷配置电源系统配置应结合通信设备实际功率作为配置依据有机房基站可用满配-48V/300A和满配-48V/600A两种规格组合式高频开关电源室外一体化机柜常用满配-48V/200A或以上嵌入式开关电源1、开关电源系统总容量应满足通信负载功率和电池组充电功率，机架总配置考虑后期扩容条件，实际模块配置满足近期容量需求（不再采用传统n+1配置方式，均按本期负载条件下n（n≥2）配置，但在实际计算时要考虑95%的模块效率，保留一定余量）。2、开关电源整流模块统一采用业界产品最成熟的50A整流模块。3、采用小型固定交流发电机组作为保障电源的基站，开关电源具备模块顺序启动及限制输出功率功能。4、整流器容量IZ配置计算公式：IZ=I+n×ɑ×C产品类型组合式高频开关电源机架容量整流模块整流模块容量整流模块整流模块（最大配置）组合式高频开关电源-48V/300A-48V/50A实际配置6-48V/600A-48V/50A实际配置12嵌入式开关电源（用于室外一体化机柜）-48V/200A-48V/50A实际配置4I：近期或终期负载电流n：电池组数ɑ：充电系数，取值范围为0.1~0.2C：蓄电池容量通信开关电源配置说明一、通信电源基础知识（7）通信开关电源主要参数含义参数电池具体参数浮充电压2.25V/cell（根据厂家参数）均充电压2.35V/cell（根据厂家参数）充电限流0.15C（根据厂家参数）高压警告值57V（2.375V/单体）低压警告值≥45V（1.875V/单体）电池温度补偿系数-3mV/cell·℃（根据厂家参数）二次下电44V一次下电46V48V系统蓄电池组复位工作电压48V（防止由于蓄电池电压多次反弹，达到工作电压继续工作造成蓄电池深度过放电）均充周期3个月周期均充时间10h浮充转均充条件≥50mA/Ah×电池组并联数停电均充时间1h～10h退出均充条件≤5~10mA/Ah×电池组并联数一、通信电源基础知识（8）通信开关电源常见故障及原因故障原因交流输入缺相1、市电停电及交配箱等部分缺相2、开关电源交流配电部分接触不良模板不工作1、模块后部接线接触不良2、模块内部交流输入部分损坏3、模块内部高温导致保护模块无输出电流1、模块内部高温导致保护2、模块均流性能出现飘移3、电池正在放电过程中4、模块显示板损坏5、模块直流输出部分损坏模块失控1、模块内部通信板件接触不良或损坏2、模块插槽背板与模块接触不良或损坏3、模块至监控单元之间连线接触不良监控单元无显示1、监控单元输入线接触不良2、监控单元显示板损坏或连线接触不良3、监控单元内部元器件损坏4、监控单元内部板件损坏5、电池电压低于30V监控单元出现误告警1、告警设置不当2、采集（取样）板件损坏3、采集连线或通信线接触不良4、监控单元主板或芯片损坏目录二、蓄电池基础知识通信基站蓄电池主要类别及适用场景铅酸电池基本结构与电化学原理通信基站电池配置原则及主要建设配置方式通信基站蓄电池主要参数含义蓄电池常见隐患及形成原因二、蓄电池基础知识（1）通信基站蓄电池主要类别及适用场景在市电正常时，虽然蓄电池不担负向通信设备供电的主要任务，但它与供电主设备整流器并联运行，起到平滑滤波作用；市电异常或在整流器不工作的情况下，则由蓄电池单独供电，担负全部负载供电的任务，起到荷电备用作用。在直流供电系统中，蓄电池可提供1-20h或更长时间的不停电供电，以维持正常的通信。一、蓄电池作用铅酸蓄电池：通信基站常用阀控式密封铅酸蓄电池铁锂蓄电池：通信基站常用-48V磷酸铁锂蓄电池二、蓄电池主要类别:四、通信基站蓄电池适用场景五、阀控式密封铅酸蓄电池常用安装方式直埋式卧式立式（架式）适用场景阀控式密封铅酸蓄电池磷酸铁锂蓄电池室内机房√一体化机柜√√拉远设备√√室内分布系统√√铁锂电池：比较耐用，体积较小，重量较轻，受发电环境影响小，使用寿命长；但价格较高，单块容量较小（一般50AH）。铅酸蓄电池：价格相对便宜、维护方便；体积大、质量重，对使用环境要求较高。三、铁锂蓄电池与铅酸蓄电池对比二、蓄电池基础知识（2）阀控式密封铅酸蓄电池基本结构与电化学原理工作原理：蓄电池的正极二氧化铅，负极是海绵状纯铅，虽然他们是两种不同的活性物质，但是和稀硫酸起化学反应的结果都是一样，生成硫酸铅和水；在未接通负载时，由于化学作用使正极上正极板缺少电子，负极板多余电子，两极间就产生一定电位差。充放电过程化学方程式（可逆）：氧化铅+硫酸+铅=硫酸铅+水。蓄电池结构、标识含义和主要特性GFM-300（2V300AH)G：表示固定型F：表示阀控式M：密封免维护300：单体电池的额定容量（C10)2V：单体电池的额定电压一组-48V电池由24只单体2V电池串联组成，单只电池的容量为整组电池的容量，单位安时（AH），2V蓄电池一般使用年限为6年，12V蓄电池为3年，影响蓄电池使用寿命因素：1、温度：最佳温度为25℃，使用温度范围15℃-30℃2、循环次数：每种电池都有理论放电次数，达到或超过对蓄电池寿命影响严重。二、蓄电池基础知识（3）通信基站蓄电池主要参数含义额定电压：电池正常工作的电压。开路电压：指电池组未接入通信电源系统的电压，典型单体2.15V/格浮充电压：2.23V/单只；单组53.5V-54V。均衡电压：2.35V/单只；单组56.4V。电池测试终止电压：电池测试可放电至最低电压。开关电源温度补偿系数：以25℃为基准，每升1℃将浮充电压和均充电压降低3mV，每降低1℃将浮充电压和均充电压升高3mV额定容量：是指在25℃时，10小时放电以0.1C10放电使单体电池电压降到1.80V所放出的容量。标称容量：单体电池的额定容量，如500AH电池的标称容量为500A。环境温度：电池工作的温度，最佳温度为25℃，使用温度范围15℃-30℃均充周期：一般为30-90天，均充时间：一般为15-24小时10小时放电率（C10）：如果25℃时电池以10A电流放电，放电10小时后，电压正好下降到终止电压1.8V，则该电池容量为100AH，记为C10（单体电池额定容量）单体电池浮充电压整组电池浮充总电压浮充充电定义：蓄电池放电后，整流模块恢复工作以恒定浮充电压对电池进行充电，一是防止蓄电池自放电；二是使蓄电池以满容量的状态处于备用。均衡充电定义：均充就是恒压限流充电，目的一是当蓄电池放电后，快速补充电能；二是当个别蓄电池电压有偏差，消除偏差，趋于平衡。蓄电池常见隐患及形成原因二、蓄电池基础知识（4）•严重外观缺陷：包括壳体开裂，严重变形和严重漏液。上述三类外观缺陷严重影响基站的正常运行并可能带来极大的安全风险。•容量严重衰竭：容量整治重点解决备电时长不足0.5h站点蓄电池。当备电时长为0.5h时，负载电流假定为蓄电池10小时率电流，则可以计算出蓄电池实际容量仅为新电池容量的5%-10%。产生原因影响及潜在风险1.蓄电池过度使用；2.参数设置不合理；3.使用环境温度无法满足蓄电池使用要求；4.蓄电池容量配置不足，或选型不科学。市电停电后，迅速掉站•应配未配：a.蓄电池因偷盗而缺失；b.现场未安装蓄电池；c.未安装蓄电池的宏基站。产生原因影响及潜在风险1.蓄电池被盗；2.蓄电池未安装。市电停电后，立即断站蓄电池常见隐患及形成原因•严重外观缺陷：包括壳体开裂，严重变形和严重漏液。上述三类外观缺陷严重影响基站的正常运行并可能带来极大的安全风险。•容量严重衰竭：容量整治重点解决备电时长不足0.5h站点蓄电池。当备电时长为0.5h时，负载电流假定为蓄电池10小时率电流，则可以计算出蓄电池实际容量仅为新电池容量的5%-10%。产生原因影响及潜在风险1.蓄电池过度使用；2.参数设置不合理；3.使用环境温度无法满足蓄电池使用要求；4.蓄电池容量配置不足，或选型不科学。市电停电后，迅速掉站•应配未配：a.蓄电池因偷盗而缺失；b.现场未安装蓄电池；c.未安装蓄电池的宏基