1、目錄 通信電源系統(tǒng) 直流供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 蓄電池設(shè)計(jì) 整流器設(shè)計(jì) 變換器設(shè)計(jì) 配電設(shè)備設(shè)計(jì) 直流電力線設(shè)計(jì) 交流供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 配電設(shè)備設(shè)計(jì)l UPS設(shè)計(jì)l 逆變設(shè)備設(shè)計(jì)l 交流電力線設(shè)計(jì)l 電器的配置與選擇l 接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)l 機(jī)房設(shè)計(jì)第1頁/共64頁通信電源系統(tǒng) 通信電源基本要求 通信電源系統(tǒng)組成第2頁/共64頁通信電源基本要求 可靠性 為了確?？煽抗╇姡山涣麟娫垂╇姷耐ㄐ旁O(shè)備都應(yīng)當(dāng)采用交流不間斷電源（UPS），直流供電系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)采用整流器和蓄電池并聯(lián)浮充供電方式。第3頁/共64頁通信電源基本要求 穩(wěn)定性 交流電源的電壓和頻率是標(biāo)志電能質(zhì)量的兩個(gè)重要標(biāo)志。通信設(shè)備允許由380/220V，50H

2、z交流基礎(chǔ)電源直接供電時(shí)，在通信設(shè)備的電源輸入端子處的電壓允許變動范圍為額定值的-10%+5%，頻率允許的變動范圍為-4%+4%。 直流基礎(chǔ)電源趨于簡化為-48V。支流電源的電壓和雜音是標(biāo)志電能標(biāo)志的兩個(gè)重要指標(biāo)。電源電壓變動范圍為-57V-40V，衡重雜音應(yīng)小于2mV。第4頁/共64頁電源設(shè)備基本要求 經(jīng)濟(jì)合理性 經(jīng)濟(jì)性是指通信電源系統(tǒng)在滿足供電可靠性和電能質(zhì)量要求的前提下，基建投資盡可能少，年運(yùn)行費(fèi)用盡可能低。 技術(shù)先進(jìn)性 積極采用技術(shù)先進(jìn)的供電系統(tǒng)和電源設(shè)備。 第5頁/共64頁通信電源系統(tǒng)組成 由不同的供電系統(tǒng)組成。 集中供電 分散供電 混合供電 由不同的設(shè)備和電器組成。第6頁/共64頁

3、集中供電系統(tǒng)第7頁/共64頁分散供電系統(tǒng)第8頁/共64頁混合供電系統(tǒng)第9頁/共64頁系統(tǒng)比較第10頁/共64頁通信電源設(shè)備及電器 通信電源設(shè)備 高壓開關(guān)柜、電力變壓器、交/直流配電屏、電容補(bǔ)償柜、高頻開關(guān)整流器、直流-直流變換器、蓄電池組、柴油發(fā)電機(jī)組、通信逆變器、UPS、交流自動穩(wěn)壓器、太陽能電池方陣、集中監(jiān)控系統(tǒng) 通信電源電器 電磁電器：電流互感器、電壓互感器、繼電器； 低壓電器：低壓斷路器、熔斷器、刀開關(guān)、接觸器； 高壓電器：高壓斷路器、高壓熔斷器、高壓隔離開關(guān)、高壓負(fù)荷開關(guān)； 避雷器：閥式避雷器、排氣式避雷器、金屬氧化鋅避雷器第11頁/共64頁直流供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 蓄電池設(shè)計(jì) 整流器設(shè)計(jì)

4、變換器設(shè)計(jì) 配電設(shè)備設(shè)計(jì) 直流電力線設(shè)計(jì)第12頁/共64頁蓄電池設(shè)計(jì) 蓄電池基本工作原理 蓄電池組成 放電過程中的電化學(xué)反應(yīng) 充電過程中的電化學(xué)反應(yīng) 蓄電池特性及計(jì)算 蓄電池特性 蓄電池計(jì)算第13頁/共64頁蓄電池基本工作原理 蓄電池組成 蓄電池由正、負(fù)極板組、電解液和電池槽等部分組成。正極板上的活性物質(zhì)時(shí)二氧化鉛（PbO2），負(fù)極板上的活性物質(zhì)時(shí)海綿狀鉛（Pb）。電解液由蒸餾水和純硫酸按照一定的比例配置而成的。 當(dāng)電解槽中裝入一定密度的電解液后，正負(fù)極板上的活性物質(zhì)開始和電解液進(jìn)行一系列的化學(xué)反應(yīng)，正負(fù)極板上形成2.1V的電位差，該電位差就是蓄電池的電動勢（E）。所以在蓄電池充電時(shí)，外接直流

5、電源的電壓應(yīng)高于蓄電池的電動勢。 第14頁/共64頁蓄電池基本工作原理 放電過程中的電化學(xué)反應(yīng) 蓄電池放電過程中總的電化學(xué)反應(yīng)為： PbO22H2SO4Pb PbSO42H2O+PbSO4 蓄電池在放電過程中，正負(fù)極板上的活性物質(zhì)都不斷轉(zhuǎn)變成PbSO4。由于硫酸鉛的導(dǎo)電性能比較差，所以放電后，蓄電池的內(nèi)阻增加。此外，在放電過程中，由于電解液中的硫酸鉛逐漸變成水，所以電解液的密度逐漸下降。因此蓄電池的內(nèi)阻增加，電動勢降低。放電終了時(shí)，蓄電池的端電壓下降到1.8V左右。 第15頁/共64頁蓄電池基本工作原理 充電過程中的電化學(xué)反應(yīng) 蓄電池充電過程中總的電化學(xué)反應(yīng)為： PbSO42H2O+PbSO4

6、 PbO22H2SO4 Pb 充電過程中，電解液的密度逐漸增加，蓄電池的電動勢逐漸增加。充電后期，極板上的活性物質(zhì)大部分已經(jīng)還原，如果繼續(xù)大電流充電，充電電流只能起分解水的作用。這樣，負(fù)極板上將有大量的氫氣逸出，正極板上將有大量的氧氣逸出，蓄電池產(chǎn)生劇烈的冒氣。第16頁/共64頁蓄電池基本工作原理 蓄電池容量的定義 蓄電池放電到終了電壓時(shí)，蓄電池放出的電量（即放電電流If與放電時(shí)間t的乘積）稱為蓄電池的容量，用C表示。 蓄電池充電率的定義 蓄電池充電電流的大小通常用充電率表示。比如10小時(shí)率充電電流即表示：用該電流充電，10小時(shí)后充入蓄電池的電量等于蓄電池的額定容量。因此，10小時(shí)率充電電流為

7、：IcC/100.1C 蓄電池放電率的定義 放電率是針對蓄電池放電電流大小而言的。第17頁/共64頁蓄電池基本工作原理 下表例舉了同一蓄電池隨放電率改變的容量變化情況，表中以電解液溫度為25時(shí)10小時(shí)率下所放出的容量，作為蓄電池的額定容量 不同放電率的放電電流和電池容量50501小時(shí)放電率32.5652小時(shí)放電率25753小時(shí)放電率17855小時(shí)放電率12968小時(shí)放電率1010010小時(shí)放電率放電電流(額定容量的)電池容量(額定容量的)放電小時(shí)數(shù)第18頁/共64頁蓄電池容量計(jì)算 蓄電池容量計(jì)算： Q：蓄電池容量（Ah）； K：安全系數(shù)，取1.25； I：負(fù)荷電流（A）； T：放電小時(shí)數(shù)（h）

8、； ：放電容量系數(shù)； t：實(shí)際電池所在地的最低環(huán)境溫度數(shù)值，有采暖設(shè)備時(shí)，按15考慮；無采暖設(shè)備時(shí)，按5考慮； ：電池溫度系數(shù)，電解液溫度以25為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，放電小時(shí)率10時(shí)，取0.006；10放電小時(shí)率1時(shí)，取0.008；1時(shí)，取0.01251tKITQ第19頁/共64頁蓄電池容量計(jì)算 以上公式可以簡化成： QKCI C：電池容量計(jì)算系數(shù)，見下表；表1 不同溫度下C與T值的關(guān)系表：11110.970.940.890.830.7990.750.610.540.50.35安全系數(shù)K101010109.288.516.746.025.0643.2821.43t25時(shí)容量計(jì)算系數(shù)C21.7417.391

9、3.0410.8710.099.257.336.555.54.353.562.522.171.55t=15時(shí)容量計(jì)算系數(shù)C22.7318.1813.6411.3610.549.677.666.855.754.553.732.632.271.62t=10時(shí)容量計(jì)算系數(shù)C23.8119.0514.2911.911.0510.138.037.176.034.763.92.752.381.7t=5時(shí)容量計(jì)算系數(shù)C2016121098654321.2510.5每組電池放電小時(shí)數(shù)(T小時(shí))第20頁/共64頁整流器設(shè)計(jì) 開關(guān)電源架 僅有整流功能而不具備直流配電及電池輸入功能，與直流屏等可組成大的直流供電系統(tǒng)

10、； 組合開關(guān)電源 機(jī)架內(nèi)具有整流、交直流配電、電池輸入、控制等功能在內(nèi)的完整機(jī)架，用于容量較小的系統(tǒng)。第21頁/共64頁整流器設(shè)計(jì) 整流器容量及數(shù)量配置 采用相控整流器的局，應(yīng)分別配置主用整流器和備用整流器；采用全浮充工作的主用整流器容量，應(yīng)按負(fù)荷電流和電池的均充電流（10小時(shí)率充電電流）之和確定。備用整流器的容量，應(yīng)按主用整流器中最大的一臺容量確定。 采用高頻開關(guān)整流器的局，應(yīng)按n+1冗余方式確定整流器配置，其中n只主用，n10時(shí)，1只備用；n10時(shí)，每10只備用1只。第22頁/共64頁變換器的設(shè)計(jì) 將直流電逆變（升壓或降壓）變成交流電，再整流變成所需的直流電，這種同一逆變和整流的變換器，叫

11、做直流直流變換器。 變換器可分為通用變換器和專用變換器兩種。通用變換器可向電源電壓要求相同的各類通信設(shè)備提供直流電源；專用變換器僅根據(jù)某一類通信設(shè)備對電源電壓的要求，提供一種或多種電壓的直流電源。第23頁/共64頁變換器的設(shè)計(jì) 通用直流變換器的選擇，首先要滿足電壓的要求，其次是滿足電流的要求，即變換器的輸出電流應(yīng)不小于它所負(fù)擔(dān)的電流最大值。 專用變換器和通信設(shè)備放置在一起的，一般由相關(guān)通信專業(yè)按其配套需要選配，其額定輸出電流，應(yīng)不小于相應(yīng)使用電壓下負(fù)荷的最大電流。第24頁/共64頁配電設(shè)備設(shè)計(jì) 直流配電設(shè)備可分為主配電設(shè)備和分配電設(shè)備兩類。前者與直流電源直接鏈接，設(shè)在電力室；后者接受主配電設(shè)備

12、的配電，再對電能進(jìn)行二次分配，直接分配給用電設(shè)備。主配電設(shè)備容量較大，稱為直流配電屏；分配電設(shè)備容量較小，有電源架、列柜等。 第25頁/共64頁直流電力線設(shè)計(jì)第26頁/共64頁交流供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 配電設(shè)備設(shè)計(jì) UPS設(shè)計(jì) 逆變設(shè)備設(shè)計(jì) 交流電力線設(shè)計(jì)第27頁/共64頁配電設(shè)備設(shè)計(jì) 交流配電屏容量計(jì)算： Ie交流配電屏額定電流（A） P交流配電屏保證的交流負(fù)荷遠(yuǎn)期最大值（KW）cos38031000PIe第28頁/共64頁UPS設(shè)計(jì) UPS工作原理第29頁/共64頁UPS設(shè)計(jì) UPS主要是由：整流濾波電路、充電器、逆變器、輸出變壓器及濾波器、靜態(tài)開關(guān)、蓄電池組和控制、監(jiān)測、顯示告警及保護(hù)電路組成。

13、 市電正常時(shí)，輸入電壓經(jīng)過整流濾波電路，一路給逆變器提供電壓，一路送入充電器給蓄電池充電。此時(shí)，靜態(tài)開關(guān)切換到逆變器端，由逆變器完成穩(wěn)壓和頻率跟蹤功能。第30頁/共64頁UPS設(shè)計(jì) 當(dāng)市電出現(xiàn)故障，UPS工作在后備狀態(tài)，靜態(tài)開關(guān)仍然切換在逆變器端，由逆變器將蓄電池的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓，通過靜態(tài)開關(guān)輸出到負(fù)載。 當(dāng)市電正常、逆變器出現(xiàn)故障或輸出過載時(shí)，UPS工作在旁路狀態(tài)，靜態(tài)開關(guān)切換到市電端，由市電直接給負(fù)載供電。第31頁/共64頁UPS設(shè)計(jì) 常用的UPS系統(tǒng)一般分為兩大類：備用冗余系統(tǒng)和并聯(lián)冗余系統(tǒng)。 備份冗余系統(tǒng)中，一臺電源裝置供電，另外幾臺備用，一旦正在運(yùn)行的電源裝置發(fā)生故障，備用電

14、源裝置立即投入工作。 并聯(lián)冗余系統(tǒng)中，多臺電源裝置并聯(lián)供電，在正常工作狀態(tài)下，每臺電源裝置的輸出功率都低于它的額定輸出功率。第32頁/共64頁UPS設(shè)計(jì) UPS容量計(jì)算 P入=P出/(COS*) COS-功率因數(shù)（一般取0.8） P出-額定輸出功率(KVA) P入-輸入功率（KVA） -保險(xiǎn)系數(shù)（一般取0.8)第33頁/共64頁UPS設(shè)計(jì) UPS蓄電池容量計(jì)算 電池放電電流計(jì)算：I=（S* COS）/（ n*V*逆) S-UPS額定輸出容量（VA） 逆-逆變器效率 n-蓄電池只數(shù) V-蓄電池放電終止電壓（2V電池對應(yīng)1.8V;12V電池對應(yīng)10.8V） COS-功率因數(shù)第34頁/共64頁UPS

15、設(shè)計(jì) 蓄電池容量計(jì)算： Q=KCI C-電池容量計(jì)算系數(shù)（查表） I-電池放電電流 K-保險(xiǎn)系數(shù)（取值范圍1.21.67)第35頁/共64頁逆變器設(shè)計(jì) 逆變器可分為兩類，一類是UPS電源中的逆變器，一類是通信逆變器。二者的區(qū)別僅在于輸入、輸出電壓或頻率量不同，UPS逆變器輸入直流電壓高，而通信輸入為-48V；UPS逆變器一般輸出為50Hz、單相220V或三相380V，而通信逆變器除上述輸出外，還有鈴流發(fā)生器輸出為25Hz、75V，且失真度要求也稍低。但兩類逆變器的本質(zhì)是一樣的，都是把由市電整流濾波后的直流或蓄電池的直流電，逆變成頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、波形失真小的交流電。第36頁/共64頁逆變器設(shè)

16、計(jì) 逆變器輸入電流計(jì)算： I：逆變器輸入電流 P：逆變器輸出功率 U：逆變器輸入電壓，48V ：整流器效率。一般取80。*UPI 第37頁/共64頁交流電力線設(shè)計(jì)第38頁/共64頁低壓電器的配置與選擇 低壓電器選擇原則 熔斷器的選擇 空氣開關(guān)的選擇 刀開關(guān)及轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇第39頁/共64頁低壓電器的配置與選擇 低壓電器選擇原則 按正常工作條件選擇 電器的額定電壓和額定頻率不應(yīng)低于所在網(wǎng)絡(luò)的額定電壓和額定頻率。 電器的額定電流不應(yīng)低于所在回路的負(fù)荷計(jì)算電流。 保護(hù)電器還應(yīng)按照保護(hù)特性選擇。 某些電器還應(yīng)按有關(guān)的專門要求選擇。第40頁/共64頁低壓電器的配置與選擇 低壓電器選擇原則 按短路工作條件

17、選擇 可能通過短路電流的電器（如刀開關(guān)、熔斷器、空氣斷路器），應(yīng)盡量滿足在短路條件下的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定的要求。 斷開短路電流的電器（如熔斷器、空氣斷路器），應(yīng)盡量滿足在短路條件下的分?jǐn)嗄芰Α?按使用環(huán)境條件選擇，電器產(chǎn)品的選擇應(yīng)滿足實(shí)際環(huán)境條件的要求。第41頁/共64頁低壓電器的配置與選擇 低壓電器的選擇 空氣開關(guān)的選擇為負(fù)載峰值電流的1.5倍； 熔斷器的選擇為負(fù)載峰值電流的2倍。 第42頁/共64頁接地系統(tǒng)設(shè)計(jì) 接地系統(tǒng)的組成及連接 接地系統(tǒng)的組成 接地系統(tǒng)的連接 接地體的設(shè)計(jì)及連接 接地體的設(shè)計(jì)原則 接地體和接地導(dǎo)線的選擇第43頁/共64頁接地系統(tǒng)的組成及連接 接地系統(tǒng)的組成 電氣設(shè)備或金屬

18、部件對一個(gè)接地系統(tǒng)的連接稱為接地。一個(gè)接地系統(tǒng)由大地、接地引入線、接地匯流排、接地配線和接地點(diǎn)匯集線組成。第44頁/共64頁接地系統(tǒng)的組成 地 接地系統(tǒng)中所指的地，即一般的土壤，不過它具有導(dǎo)電的特性，并具有無限大的電容量，可以用來作為良好的參考電位。土壤的導(dǎo)電特性用電阻率來衡量，其主要取決于土壤類型。第45頁/共64頁接地系統(tǒng)的組成 接地體 為使電流入地?cái)U(kuò)散而采用的與土壤電氣接觸的金屬部件稱為接地體。接地體一般采用鍍鋅鋼材，規(guī)格如下： 鋼管壁厚：不小于3.5mm 角鋼：不小于50505mm 扁鋼：不小于404mm 圓鋼直徑：不小于8mm 接地體之間的所有焊接點(diǎn)均應(yīng)做防腐處理。接地體埋深不小于0

19、.7m。接地系統(tǒng)中的垂直接地體，宜采用長度不小于2.5m的鍍鋅鋼材。第46頁/共64頁接地系統(tǒng)的組成 接地引入線 把接地極連接到地線匯流排上的導(dǎo)線稱為接地引入線。接地引入線宜采用404或505的鍍鋅扁鋼。第47頁/共64頁接地系統(tǒng)的組成 接地總匯集線 接地總匯集線可用接地匯集環(huán)或匯集排。匯集環(huán)安裝在地下室或底層，距離墻面為50mm左右，匯集排安裝在電力室； 接地總匯集線的截面積應(yīng)根據(jù)最大故障電流確定，一般采用截面積不小于120mm2的銅排或相同電阻值的鍍鋅扁鋼； 根據(jù)需要，可在大樓相應(yīng)層或設(shè)備層內(nèi)設(shè)置接地分匯集線；第48頁/共64頁接地系統(tǒng)的組成 接地配線 把必須接地的各部分連接到地線排或地線

20、匯流排上的導(dǎo)線稱為接地配線。 直流電源接地線的截面積，應(yīng)根據(jù)直流供電回路允許電壓降確定； 設(shè)備保護(hù)地線的截面積，一般選用35-90mm2的多股銅導(dǎo)線； 接地線兩端的連接點(diǎn)應(yīng)確保電氣接觸良好，并應(yīng)做防腐處理； 嚴(yán)禁在接地線中，交流中性線中加裝開關(guān)或熔斷器； 嚴(yán)禁利用其他設(shè)備作為接地線電氣連通的組成部分； 由接地總匯集線引出的接地線應(yīng)設(shè)明顯標(biāo)志。第49頁/共64頁接地系統(tǒng)組成接地樁塔接地環(huán)室外接地環(huán)圖1：地下接地網(wǎng)簡圖接地樁塔基礎(chǔ)鋼筋建筑基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)珊UFER接地變壓器地網(wǎng)第50頁/共64頁接地系統(tǒng)連接 通信設(shè)備的保護(hù)接地 機(jī)房內(nèi)通信設(shè)備及其供電設(shè)備正常不帶電的金屬部分、進(jìn)局電纜的保安裝置接地端以及

21、電纜的金屬護(hù)套均應(yīng)做保護(hù)接地； 數(shù)字通信設(shè)備的機(jī)架保護(hù)接地，應(yīng)從接地總匯集線或機(jī)房內(nèi)的分接地匯集線引入，并防止通過布線引入機(jī)架的隨機(jī)接地，天線、饋線的上端和進(jìn)入機(jī)房的入口處均應(yīng)就近接地。第51頁/共64頁接地系統(tǒng)連接 通信電源的接地 電力室的直流電源接地線必須從接地總匯集線上引入； 機(jī)房的直流電源接地垂直引入線長度超過30m時(shí)，從30m處開始，每向上隔一層與接地端連接一次； 在電力變壓器高、低側(cè)，除應(yīng)設(shè)保安防雷裝置外，宜采用三相五線制引入電力室。該變壓器機(jī)殼與低壓側(cè)中性點(diǎn)匯集后，就近接地，中性線不準(zhǔn)安裝熔斷器； 引入大樓的交流電力線宜采用地下電力電纜，其金屬護(hù)套的兩端均應(yīng)做良好接地； 大樓內(nèi)所

22、有交直流用電設(shè)備均應(yīng)采取接地保護(hù)。交流保護(hù)地線應(yīng)從接地匯流線上引，嚴(yán)禁采用中性線作為交流保護(hù)地線。第52頁/共64頁接地系統(tǒng)連接 其他設(shè)施的接地 大樓頂?shù)母鞣N金屬設(shè)施均應(yīng)分別與樓頂避雷接地線就近連接； 大樓內(nèi)各層金屬管道均應(yīng)就近接地； 大樓內(nèi)的金屬豎井及金屬槽道自身的節(jié)與節(jié)之間應(yīng)確保電氣接觸良好。金屬槽道應(yīng)于機(jī)架或加固鋼梁保持良好的電氣連接第53頁/共64頁接地體的設(shè)計(jì)及安裝 接地體的設(shè)計(jì)原則 通信局站的接地方式，應(yīng)按聯(lián)合接地的原理設(shè)計(jì)，即通信設(shè)備的工作接地、保護(hù)接地、建筑物防雷接地共同合用一組接地體的聯(lián)合接地方式； 電力變壓器高、低壓側(cè)避雷器的接地端、變壓器鐵殼、零線應(yīng)就近接在一起，再經(jīng)引下

23、線接地； 電力變壓器在站內(nèi)時(shí)，電力變壓器地網(wǎng)與通信局站聯(lián)合地網(wǎng)要焊接連通； 直流電源工作地應(yīng)采用單點(diǎn)接地方式，并就近從接地匯集線上引入； 交、直流配電設(shè)備的機(jī)殼應(yīng)單獨(dú)從接地匯集線上引入保護(hù)接地，交流配電屏的中性線匯集排應(yīng)與機(jī)架絕緣。第54頁/共64頁接地體的設(shè)計(jì)及安裝 接地體和接地導(dǎo)線的選擇 接地體一般采用鍍鋅材：角鋼為50505，長2.5m；鋼管50mm，長2.5m；扁鋼404mm2 通信直流接地導(dǎo)線一般采用的材料： 室內(nèi)接地導(dǎo)線404mm2扁鋼，纏油麻裹瀝青； 室外接地導(dǎo)線用404mm2鍍鋅扁鋼，再換接電纜引入樓內(nèi)時(shí)，電纜采用銅芯，截面積不小于50mm2，如在樓內(nèi)換接時(shí)，可采用不小于70mm2的鋁芯導(dǎo)線。第55頁/共64頁接地體的設(shè)計(jì)及安裝 接地體和接地導(dǎo)線的選擇 地盤或地線匯流排到下列設(shè)備的接地線，可采用不小于以下截面的銅導(dǎo)線： -24V、-48V、-60V直流配電屏 95mm2 24V、60V直流配電屏 25mm2 電力室直流配電屏到機(jī)房 95mm2 電力室直流配電屏到測量臺 25mm2 電力室直流配電屏到配線架 50mm2第56頁/共64頁接地體的設(shè)計(jì)及安裝 接地體和接地導(dǎo)線的選擇 交流保護(hù)接地導(dǎo)線 相線截面積S16mm2，保護(hù)線為Smm2 相線