1、电源入门1小时,湖南中移通信家技术工程有限公司周新力,前言,通信电源系统有“心脏”之称,各运营商每年发生的故障集中于传输和电源两个专业,目前建设单位对电源设计的要求越来越高。对于核心机房的电源设备,中国移动企业标准QB-W-017-2008 通信枢纽楼电源系统总体技术要求中提出:核心机房电源设备为各个通信网络系统设备提供安全、稳定、可靠、不间断的供电保障。电源供电系统的全程中,任何一个设备故障、任何一条线缆故障、任何一个熔丝或开关中断,都不应影响通信设备的正常运行。通信电源专业需要很多知识,涵盖面十分庞杂,包括电力、电力电子、机械、微电子、电化学、电机、声学、流体力学、暖通、计算机、传输、设备
2、防护等等。本课件针对非动力专业的新员工进行培训,让大家对动力专业以及动力设备有大致的了解。,目录,市电变配电系统是指将中压10KV市电引入局站,然后通过变压器降压成低压380V/220V供设备及照明使用的部份设备。包括外线和内线两个部份。外线是指10KV引入局站的线路;内线是指中压配电、变压器、低压配电等设备。,真空断路器,典型的中压配电系统,典型的中压(10KV)配电系统图,断路器分类小型断路器 MCB 4125A塑壳断路器 MCCB 633200A空气断路器 ACB 8006300A断路器的功能电路正常时接通承载及分断额定电流。电路异常时当过载时,接通承载短时间的过载电流自动分断过载电流,
3、保护线路。当短路时,迅速自动分断短路电流,保护设备及线路。,小型断路器MCB,额定电流额定电压分断能力特性(脱扣曲线)A Imax=23In 无延时快速脱扣B Imax=35In 较快速脱扣 C Imax=510In 大部分电气回路保护 D Imax=1020In高峰值电流回路保护K Imax=814In 特殊特性,电动机空调保护热脱扣磁脱扣,塑壳断路器MCCB,塑壳断路器参数In 额定电流Ir 长延时过载脱扣动作整定电流Io 整定电流Isd 短延时过载脱扣动作整定电流Im 瞬时脱扣电流(热磁脱扣器)Ics 使用分断电流(3次)Icu 极限分断电流(1次)电子脱扣器热磁脱扣器选择型限流型,空气
4、断路器ACB,四段保护短延时保护长延时保护瞬时保护接地保护,典型的低压(0.4KV)配电系统图,典型的全局供配电系统图,目录,各通信局站一般采用固定式柴油发电机组做为应急发电备用电源,对于大型局站也采用燃气轮发电机组、甚至高压油机,但比较少见。柴油发电机组是典型的机电一体化设备,主要由动力部分和发电机部分组成,动力部分为柴油发动机,发动机将石化燃料中的化学能转变为动能驱动发电机,发电机将动能转变为电能为设备供电。应急发电系统的设计包括油机安装、进、排风、排烟、降噪、油路、电路、控制等等诸多方面。油机房通常设置油机配电设备一套,负责油机输入、馈电、并机等功能。,典型的油机房平面布置图(正面进风背
5、面排风),典型的油机房平面布置图(侧面进风背面排风),典型的油机配电系统图,典型的油市倒换系统图,目录,通信直流电源系统由蓄电池和整流系统以及交、直流配电设备组成,对于小型局站(如基站)整流系统及交直流配电设备安装在同一机架内称为组合开关电源,对于较大型局站,开关电源由交流配电屏、直流配电屏、整流器架构成,称为分立式开关电源。交流配电为整流模块输入交流电,通过整流模块将交流电整流为直流电,蓄电池在市电正常的情况下与整流模块并联浮充,在市电停电后蓄电池开始放电,达到放电终止电压后停止放电。开关电源由多个整流模块构成,个别整流模块故障不会影响整个系统工作,可靠性很高,同时直流供电系统的效率高相对比
6、较节能,目前有向高压直流发展的趋势。,分立式开关电源,组合式开关电源,蓄电池,整流器原理见下图:,分立式开关电源示意图:,直流配电示意图:,典型的直流列头柜:这是一个典型的两回路直流配电屏,回路一和回路二由同一开关电源供电,熔断器选用NT00型,熔断器底座选用SIST101型,底座的额定电流为160A。设备的配电可根据厂家的要求,选择相应的熔断器进行配电。,特殊设备的配电:IP承载网中的CE路由器为例作为汇聚设备,它承载信令和部分长途话务。为提高IP承载网汇聚层运行稳定性,全省各交换局CE路由器均有主备两套。依照集团公司、省公司的要求,为了提高供电安全性,主备CE须由不同的开关电源供电。示意如
7、下图:,固定压降分配法选择直流电缆截面积:固定压降分配法确定在直流系统中各段线路上的压降,做为计算电缆线径的依据。典型的例子如下:,直流电力线截面积按照电流矩法计算:U=IR=IL/S=IL/rS式中:U允许电压降 I电流 R导线电阻导体电阻率(*mm2/m) r导体电导率(m/*mm2)S导体截面积(mm2) L导体长度(m) 其中铜导体r57,目录,4.1基本知识UPS即交流不间断电源系统,分为后备式和在线式,两者原理不同,后备式在市电停电后会有一个极短的中断,因此通信电源系统中均采用在线式UPS。UPS单机系统图如下:,UPS,UPS系统有很多运行模式,包括单机运行、串机运行、并机运行等
8、等。UPS系统供电模式又分为双总线分布冗余供电模式和冗余并机供电模式等等,其中常见的冗余并机供电模式适用于地市级数据中心、重要的办公负荷,原理如下:,双总线分布冗余供电模式适用于核心网、数据业务中心,计费中心,重点IDC数据机房,原理如下:,典型的UPS交流列头柜如右,这是一个双回路交流列头柜,有条件最好能分为两个,回路1和回路2分别由不同的UPS系统供电,回路1和回路2之间没有任何的电气连接,完全独立。输入端隔离的双电源设备应从每个回路各取一路电,输入端不隔离的双电源设备可从一个回路取两路电,主备工作的单电源设备应从每个回路各取一路电。设备取电时应注意三相平衡,每期工程新增设备尽量按功耗平均
9、分配到A/B/C三相。,典型的UPS输出配电屏系统图,设备功耗、电流、电压之间的关系:S:视在功率(KVA) P:有功功率(KW) Q:无功功率(KVAR)COS:功率因数 U:电压 I:电流对于三相系统(U=380V):对于单相系统(U=220V):交流电缆的选择交流电缆的选择按电缆长期连续负荷允许载流量选择,并校验机械强度和允许温升,根据电缆敷设环境不同(直埋、空气中敷设)以及敷设方式(并排多根敷设一层、二层还是一捆)还要对其载流量进行校正,一般工程上取0.7的系数是合适的。阻燃型铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯绝护套电力电缆载流量表如下:,载流量(A),载流量(A),目录,机房空调系统一般采用精
10、密空调,机房对于温度、湿度、洁净度都有严格的要求,精密空调可以精确控制机房内的这些指标。精密空调的容量由机房热负荷决定。热负荷由设备散热量和空间传导热决定,设备散热量按设备输入有功功率的90考虑,即设备输入有功功率90转化为热量,通过设备自带的散热片和风扇排向机房室内空间;空间传导热计算比较复杂,和围护结构的类型、房屋朝向、机楼地理位置等等均有关系,具体可查暖通设计手册。在室内和室外安装空间允许的情况下,首选“单台容量较小,空调数量较多”的模式,以便保持机房空间送风和回风的均衡性,防止机房内出现“热岛”现象。目前集团公司对于核心机房的建设有指导性意见和规范,包括通信机房配套标准化建设指导意见、
11、核心机房节能热管理技术规范、核心机房精确送风技术规范等等,其中对于各专业机房规划布局提出了具体的要求,为了达到机房制冷效果以及节能效果,各专业应当严格遵循相关条文的要求。,机房规划以“先冷设备、后冷环境”为指导原则,贯彻“冷热通道独立设置”的要求,机房内划分出间隔的冷热通道。根据机房的功率密度,将机房分为高密度机房、中密度机房及低密度机房三种,其单位面积功耗、单机柜功耗等指标见下表:,在进行机房平面规划时,机柜布置采用“面对面、背对背”的排列方式,相邻两列设备的吸风面(正面)安装在冷通道上,排风面(背面)安装在热通道上,实现分隔冷热气流,形成良好的气流组织,提高空调的制冷效率。同时,可以考虑在冷热通道端头设置不到顶的垂直挡板,将冷热通道进行隔离,但不得对气体灭火喷头产生阻挡。,机柜间距应根据送风方式、机柜装机功率密度的大小并考虑工艺设备维护空间,来确定机柜列间距,通信机房配套标准化建设指导意见中有详细规定。,The end,