通信系統(tǒng)電源系統(tǒng)基礎知識

1、通信系統(tǒng)電源系統(tǒng)基礎知識目錄TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _Toc27789 1 通信電源系統(tǒng)基礎 PAGEREF _Toc27789 3 HYPERLINK l _Toc25382 1.1 通信電源發(fā)展概述 PAGEREF _Toc25382 3 HYPERLINK l _Toc25679 1.2 通信設備對電源系統(tǒng)的基本要求 PAGEREF _Toc25679 3 HYPERLINK l _Toc30627 1.3 現代通信對電源系統(tǒng)的新要 PAGEREF _Toc30627 4 HYPERLINK l _Toc26667 1.4 通信電源系統(tǒng)的構成 PAGEREF

2、_Toc26667 5 HYPERLINK l _Toc2619 1.5 現代通信電源 PAGEREF _Toc2619 9 HYPERLINK l _Toc12166 1.6 組合通信電源系統(tǒng)結構及功能 PAGEREF _Toc12166 13 HYPERLINK l _Toc10721 2 高低壓配電基礎知識 PAGEREF _Toc10721 16 HYPERLINK l _Toc5639 2.1 低壓配電的基本概念 PAGEREF _Toc5639 16 HYPERLINK l _Toc12833 2.2 低壓配電的基本原理 PAGEREF _Toc12833 16 HYPERLINK

3、 l _Toc9634 2.3 低壓配電的維護原則 PAGEREF _Toc9634 17 HYPERLINK l _Toc30567 2.4 低壓配電的接地形式 PAGEREF _Toc30567 18 HYPERLINK l _Toc12846 2.5 低壓配電的導體選擇 PAGEREF _Toc12846 20 HYPERLINK l _Toc4805 2.6 低壓配電器件選擇及工作原理 PAGEREF _Toc4805 22 HYPERLINK l _Toc6828 2.7 低壓配電線路的保護（短路保護，過載保護，接地故障保護等） PAGEREF _Toc6828 24 HYPERLI

4、NK l _Toc12454 2.8 當前高壓配電基本構成以及負載明細 PAGEREF _Toc12454 26 HYPERLINK l _Toc9624 3 UPS設備 PAGEREF _Toc9624 28 HYPERLINK l _Toc8780 3.1 UPS的工作原理 PAGEREF _Toc8780 28 HYPERLINK l _Toc22789 3.2 UPS基本維護原則 PAGEREF _Toc22789 28 HYPERLINK l _Toc12301 3.3 UPS日常維護的內容以及注意事項 PAGEREF _Toc12301 29 HYPERLINK l _Toc297

5、76 3.4 定期檢查UPS設備內部元器件的外觀，是否有異常變化 PAGEREF _Toc29776 29 HYPERLINK l _Toc23208 3.5 定期檢查 UPS 各主要模塊和風扇電機的運行溫度 PAGEREF _Toc23208 30 HYPERLINK l _Toc8362 3.6 保持機器清潔，定期清潔散熱風口、風扇及濾網 PAGEREF _Toc8362 30 HYPERLINK l _Toc27700 3.7 定期檢查并記錄 UPS 控制面板中的各項運行參數 PAGEREF _Toc27700 31 HYPERLINK l _Toc22228 3.8 UPS在切換過程中

6、的操作步驟以及應急處理辦法 PAGEREF _Toc22228 33 HYPERLINK l _Toc32105 3.9 UPS設備的整流原理 PAGEREF _Toc32105 33 HYPERLINK l _Toc11191 3.10 UPS設備的逆變原理 PAGEREF _Toc11191 34 HYPERLINK l _Toc31322 3.11 UPS設備的產品分類 PAGEREF _Toc31322 34 HYPERLINK l _Toc703 3.12 UPS電池的維護，包括定期巡檢，放電測試等 PAGEREF _Toc703 36 HYPERLINK l _Toc18902 3

7、.13 UPS設備的供電方案（單機在線或并機冗余方式） PAGEREF _Toc18902 37 HYPERLINK l _Toc23594 4 蓄電池組 PAGEREF _Toc23594 38 HYPERLINK l _Toc5393 4.1 蓄電池組的類型 PAGEREF _Toc5393 38 HYPERLINK l _Toc26277 4.2 蓄電池的組日常維護與故障處理 PAGEREF _Toc26277 39 HYPERLINK l _Toc22845 4.3 蓄電池組的充放電實驗及其重要性 PAGEREF _Toc22845 44 HYPERLINK l _Toc30442 4

8、.4 蓄電池組在配電系統(tǒng)中的作用 PAGEREF _Toc30442 45 HYPERLINK l _Toc31544 4.5 區(qū)分UPS電池組與開關電源蓄電池組的不同 PAGEREF _Toc31544 46 HYPERLINK l _Toc23871 4.6 蓄電池組的工作環(huán)境，尤其溫度對其的影響 PAGEREF _Toc23871 48 HYPERLINK l _Toc5511 4.7 蓄電池均浮充電壓要求 PAGEREF _Toc5511 48 HYPERLINK l _Toc4104 4.8 對蓄電池組的容量測試 PAGEREF _Toc4104 48 HYPERLINK l _To

9、c15146 4.9 蓄電池的容量計算，充電限流點 PAGEREF _Toc15146 49 HYPERLINK l _Toc7112 5 開關電源 PAGEREF _Toc7112 50 HYPERLINK l _Toc32271 5.1 開關電源系統(tǒng)的基本工作原理 PAGEREF _Toc32271 50 HYPERLINK l _Toc3140 5.2 開關電源系統(tǒng)的基本組成以及各組成部分的功能 PAGEREF _Toc3140 50 HYPERLINK l _Toc15925 5.3 開關電源的系統(tǒng)的基本維護原則以及注意事項 PAGEREF _Toc15925 60 HYPERLINK

10、 l _Toc24486 5.4 通信局站電源系統(tǒng)的供電等級和指標 PAGEREF _Toc24486 63 HYPERLINK l _Toc11957 5.5 核心機房直流電源系統(tǒng)的供電等級和指標 PAGEREF _Toc11957 64 HYPERLINK l _Toc23507 5.6 分散供電方式的系統(tǒng)組成原理 PAGEREF _Toc23507 65 HYPERLINK l _Toc10318 5.7 混合供電方式的系統(tǒng)組成原理 PAGEREF _Toc10318 65 HYPERLINK l _Toc8013 5.8 一體化供電方式電源的組成原理 PAGEREF _Toc8013

11、65 HYPERLINK l _Toc23854 6 空調 PAGEREF _Toc23854 65 HYPERLINK l _Toc21087 6.1 空調的基本工作原理 PAGEREF _Toc21087 65 HYPERLINK l _Toc24578 6.2 空調的日常維護 PAGEREF _Toc24578 66 HYPERLINK l _Toc16993 7 動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng) PAGEREF _Toc16993 69 HYPERLINK l _Toc16542 7.1 動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理 PAGEREF _Toc16542 69 HYPERLINK l _Toc16464 7.2

12、動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)拓撲圖 PAGEREF _Toc16464 70 HYPERLINK l _Toc21168 7.3 動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的網絡結構 PAGEREF _Toc21168 72 HYPERLINK l _Toc9498 7.4 動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)硬件 PAGEREF _Toc9498 74 HYPERLINK l _Toc5992 7.5 監(jiān)控軟件組成 PAGEREF _Toc5992 76 HYPERLINK l _Toc12618 7.6 動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)各個采集器的工作原理 PAGEREF _Toc12618 79 HYPERLINK l _Toc18678 7.7 動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的各軟件安

13、裝與維護 PAGEREF _Toc18678 81 HYPERLINK l _Toc27373 7.8 動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的數據庫的日常維護與檢查 PAGEREF _Toc27373 81 HYPERLINK l _Toc16196 8 變壓器部分 PAGEREF _Toc16196 83 HYPERLINK l _Toc29686 8.1 變壓器的構成 PAGEREF _Toc29686 83 HYPERLINK l _Toc24425 8.2 變壓器的基本工作原理 PAGEREF _Toc24425 83 HYPERLINK l _Toc25705 8.3 變壓器的相關技術參數 PAGEREF

14、_Toc25705 84 HYPERLINK l _Toc5011 8.4 絕緣等級 PAGEREF _Toc5011 85 HYPERLINK l _Toc20230 8.5 變壓器損耗 PAGEREF _Toc20230 85 HYPERLINK l _Toc30601 8.6 繞制材料 PAGEREF _Toc30601 86 HYPERLINK l _Toc3167 8.7 分類 PAGEREF _Toc3167 86 HYPERLINK l _Toc1520 8.8 判別電源變壓器參數 PAGEREF _Toc1520 86 HYPERLINK l _Toc1907 8.9 磁屏蔽

15、PAGEREF _Toc1907 88 HYPERLINK l _Toc13556 9 發(fā)電機組 PAGEREF _Toc13556 88 HYPERLINK l _Toc24645 9.1 發(fā)電機組的工作原理 PAGEREF _Toc24645 88 HYPERLINK l _Toc9480 9.2 發(fā)電機組的日常維護與故障分析 PAGEREF _Toc9480 89 HYPERLINK l _Toc7177 9.3 發(fā)電機組的啟動電池并進行按照蓄電池的維護原理進行維護 PAGEREF _Toc7177 95 HYPERLINK l _Toc23257 9.4 檢查市電油機自動倒換設備 PA

16、GEREF _Toc23257 96 HYPERLINK l _Toc6108 10 燃油發(fā)電機 PAGEREF _Toc6108 96 HYPERLINK l _Toc1451 10.1 汽油機工作原理 PAGEREF _Toc1451 96 HYPERLINK l _Toc23078 10.2 汽油機組成 PAGEREF _Toc23078 97 HYPERLINK l _Toc7600 10.3 汽油發(fā)電機工作原理 PAGEREF _Toc7600 98 HYPERLINK l _Toc17 10.4 使用操作方法 PAGEREF _Toc17 101通信電源系統(tǒng)基礎通信電源發(fā)展概述作為

17、通信系統(tǒng)的“心臟”，通信電源在通信局（站）中具有無可比擬的重要地位。它包含的內容非常廣泛，不僅包含48V直流組合通信電源系統(tǒng)，而且還包括DC/DC二次模塊電源，UPS不間斷電源和通信用蓄電池等。通信電源的核心基本一致，都是以功率電子為基礎，通過穩(wěn)定的控制環(huán)設計，再加上必要的外部監(jiān)控，最終實現能量的轉換和過程的監(jiān)控。通信設備需要電源設備提供直流供電。電源的安全、可靠是保證通信系統(tǒng)正常運行的重要條件。通信設備對電源系統(tǒng)的基本要求（1）可靠性高：一般的通信設備發(fā)生故障影響面較小，是局部性的。如果電源系統(tǒng)發(fā)生直流供電中斷故障，則影響幾乎是災難性的，往往會造成整個電信局、通信樞紐的全部通信中斷。對于數字

18、通信設備，電源電壓即使有瞬間的中斷也不允許。因為在數字程控交換局中，信息存在存儲單元中，雖然重要的存儲單元都是雙重設置的，若電源中斷，兩套并行工作的存儲器同時丟失信息，則信息需從磁帶、軟盤等重新輸入程序軟件，通信將長時間中斷。因此，通信電源系統(tǒng)要在各個環(huán)節(jié)多重備份，保證供電可靠。這就包括“多路、多種、多套”的備用電源。在暫還沒有條件達到“三多”配置的地方，至少應有后備電池。（2）穩(wěn)定性高：各種通信設備都有要求電源電壓穩(wěn)定，不允許超過容許的變化范圍，尤其是計算機控制的通信設備，數字電路工作速度高，頻帶寬，對電壓波動、雜音電壓、瞬變電壓等非常敏感。所以，供電系統(tǒng)必須有很高的穩(wěn)定性。（3）效率高：能

19、源是寶貴的，電信設備在耗費巨資完成設備投資后，日常的費用支出中，電費是一筆比重很大的開支。尤其隨著通信容量的增大，一個母局的各種設備用上百、上千安培直流的用電量已是司空見慣，這時效率問題就特別突出。這就要求電源設備（主要指整流電源）應有較高轉換效率，即要求電源設備的自耗要小。現代通信對電源系統(tǒng)的新要1、低壓、大電流，多組供電電壓需求低壓、大電流，多組供電電壓需求，功率密度大幅度提升，供電方案和電源應用方案設計呈現出的多樣性。2、模塊化： 自由組合擴容互為備用提高安全系數，模塊化有兩方面的含義，其一是指功率器件的模塊化，其二是指電源單元的模塊化。實際上，由于頻率的不斷提高，致使引線寄生電感、寄生

20、電容的影響愈加嚴重，對器件造成更大的應力（表現為過電壓、過電流毛刺）。為了提高系統(tǒng)的可靠性，而把相關的部分做成模塊。把開關器件的驅動、保護電路也裝到功率模塊中去，構成了“智能化”功率模塊（IPM ），這既縮小了整機的體積，又方便了整機設計和制造。多個獨立的模塊單元并聯(lián)工作，采用均流技術，所有模塊共同分擔負載電流，一旦其中某個模塊失效，其它模塊再平均分擔負載電流。現代電信要求高頻開關電源采用分立式的模塊結構，以便于不斷擴容、分段投資，并降低備份成本。不能象習慣上采用的1+1的全備用（備份了100的負載電流），而是要根據容量選擇模塊數N，配置N+1個模塊（即只備份了1/N的負載電流）即可。3、能實

21、現集中監(jiān)控：現代電信運維體制要求動力機房的維護工作通過遠程監(jiān)測與控制來完成。這就要求電源自身具有監(jiān)控功能，并配有標準接通信接口，以便與后臺計算機或與遠程維護中心通過傳輸網絡進行通信，交換數據，實現集中監(jiān)控。從而提高維護的及時性，減小維護工作量和人力投入，提高維護工作的效率。4、自動化、智能化：要求電源能進行電池自動管理，故障自診斷，故障自動報警等，自備發(fā)電機應能自動開啟和自動關閉。5、小型化：現在各種通信設備的日益集成化、小型化，這就要求電源設備也相應的小型化，作為后備電源的蓄電池也應向免維護、全密封、小型化方面發(fā)展，以便將電源、蓄電池隨小型通信設備布置在同一個機房，而不需要專門的電池室。6、

22、新的供電方式：相應于電源小型化，供電方式應盡可能實行各機房分散供電，設備特別集中時才采用電力室集中供電，大型的高層通信大樓可采用分層供電（即分層集中供電）。集中供電和分散供電各有優(yōu)點，因條件不同斟酌選用。圖1-1是傳統(tǒng)電力室配置示意圖。圖1-1 集中供電系統(tǒng)對于集中供電，電力室的配置包括交流配電設備、整流器、直流配電設備、蓄電池，各機房從電力室直接獲得直流電壓和其它設備、儀表所使用的交流電壓。這種配置有它的優(yōu)點，例如集中電源于一室、便于專人管理、蓄電池不會污染機房等。但它有一個致命的缺點，即浪費電能、傳輸損耗大、線纜投資大。因為直流配電后的大容量直流電流由電力室傳輸到各機房，傳輸線的微小電阻也

23、會造成很大的壓降和功率損耗。對于分散供電，電力室成為單純交流配電的部分，而將整流器、直流配電和蓄電池組分散裝于各機房內。這樣將整流器、直流配電、電池化整為零，使它們能夠小型化。但這里有個先決條件，蓄電池必須是全密封型的，以免腐蝕性物質的揮發(fā)而污染環(huán)境、損壞設備（現行的全密封型的電池已經能達到要求了）。分散供電最大的優(yōu)點是節(jié)能。因為從配電電力室到機房的傳輸線上，原先傳輸的直流大電流，現在變?yōu)閭鬏?80V的交流。計算表明，在傳輸相同功率的情況下，380V交流電流要比48V的直流電流小得多，在傳輸線上的壓降造成的功率損耗只有集中供電的1/491/64。通信電源系統(tǒng)的構成通信電源系統(tǒng)一般由交流供電系統(tǒng)

24、、直流供電系統(tǒng)和接地系統(tǒng)組成，如圖1-2所示。1、交流供電系統(tǒng)（1）系統(tǒng)組成通信電源的交流供電系統(tǒng)由高壓配電所、降壓變壓器、油機發(fā)電機、UPS和低壓配電屏組成。交流供電系統(tǒng)可以有三種交流電源：變電站供給的市電、油機發(fā)電機供給的自備交流電、UPS供給的后備交流電。（2）油機發(fā)電機：為防止停電時間較長導致電池過放電，電信局一般都配有油機發(fā)電機組。當市電中斷時，通信設備可由油機發(fā)電機組供電。油機分普通油機和自動啟動油機。當市電中斷時，自動啟動油機能自動啟動，開始發(fā)電。由于市電比油機發(fā)電機供電更經濟和可靠，所以，在有市電的條件下，通信設備一般都應由市電供電。圖1-2通信動力系統(tǒng)的構成（3）UPS：為了

25、確保通信電源不中斷、無瞬變，可采用靜止型交流不停電電源系統(tǒng)，也稱UPS。UPS一般都由蓄電池、整流器、逆變器和靜態(tài)開關等部分組成。市電正常時，市電和逆變器并聯(lián)給通信設備提供交流電源，而逆變器是由市電經整流后給它供電。同時，整流器也給蓄電池充電，蓄電池處于并聯(lián)浮充狀態(tài)。當市電中斷時，蓄電池通過逆變器給通信設備提供交流電源。逆變器和市電的轉換由交流靜態(tài)開關完成。（4）交流配電屏：輸入市電，為各路交流負載分配電能。當市電中斷或交流電壓異常時（過壓、欠壓和缺相等），低壓配電屏能自動發(fā)出相應的告警信號。（5）連接方式交流電源備份方式大型通信站交流電源一般都由高壓電網供給，自備獨立變電設備。而基站設備常常

26、直接租用民用電。為了提高供電可靠性，重要通信樞紐局一般都由兩個變電站引入兩路高壓電源，并且采用專線引入，一路主用，一路備用，然后通過變壓設備降壓供給各種通信設備和照明設備，另外還要有自備油機發(fā)電機，以防不測。一般的局站只從電網引入一路市電，再接入自備油機發(fā)電機作為備用。一些小的局站、移動基站只接入一路市電（配足夠容量的電池），油機為車載設備。2、直流供電系統(tǒng)（1）系統(tǒng)組成通信設備的直流供電系統(tǒng)由高頻開關電源（AC/DC變換器）、蓄電池、DC/DC變換器和直流配電屏等部分組成。（2）整流器：從交流配電屏引入交流電，將交流電整流為直流電壓后，輸出到直流配電屏與負載及蓄電池連接，為負載供電，給電池充

27、電。（3）蓄電池：交流停電時，向負載提供直流電，是直流系統(tǒng)不間斷供電的基礎條件。（4）直流配電屏：為不同容量的負載分配電能，當直流供電異常時要產生告警或保護。如熔斷器斷告警、電池欠壓告警、電池過放電保護等。（5）DC-DC變換器：DC/DC變換器將基礎電源電壓（-48V或+24V）變換為各種直流電壓，以滿足通信設備內部電路多種不同數值的電壓（5V、6V、12V、15V、-24V等）的需要。近年來，由于微電子技術的迅速發(fā)展，通信設備已向集成化，數字化方向發(fā)展。為了提高供電效率，大多通信設備裝有直流變換器，通過這些直流變換器可以將電力室送來的高壓直流電變換為所需的低壓直流電。另外，通信設備所需的工

28、作電壓有許多種，這些電壓如果都由整流器和蓄電池供給，那么就需要許多規(guī)格的蓄電池和整流器。這樣不僅增加了電源設備的費用，也大大增加了維護工作量。為了克服這個缺點，目前大多數通信設備采用DC-DC變換器給內部電路供電。DC-DC變換器能為通信設備的內部電路提供非常穩(wěn)定的直流電壓。在蓄電池電壓（DC-DC變換器的輸入電壓）由于充、放電而在規(guī)定范圍內變化時，直流變換器的輸出電壓能自動調整保持輸出電壓不變。從而使交換機的直流電壓適應范圍更寬，蓄電池的容量可以得到充分的利用。（6）連接方式直流供電方式蓄電池是直流系統(tǒng)供電不中斷的基礎條件。根據蓄電池的連接方式，直流供電方式主要采用并聯(lián)浮充供電方式，尾電池供

29、電方式、硅管降壓供電方式等基本不再使用。并聯(lián)浮充供電方式是將整流器與蓄電池直接并聯(lián)后對通信設備供電。在市電正常的情況下，整流器一方面給通信設備，一方面又給蓄電池充電，以補充蓄電池因局部放電而失去的電量；當市電中斷時，蓄電池單獨給通信設備供電，蓄電池處于放電。由于蓄電池通常處于充足電狀態(tài)，所以市電短期中斷時，可以由蓄電池保證不間斷供電。若市電中斷期過長，應啟動油機發(fā)電機供電。這是最常用的直流供電方式。采用這種工作方式時，蓄電池還能起一定的濾波作用。但這種供電方式有個缺點在并聯(lián)浮充工作狀態(tài)下，電池由于長時間放電導致輸出電壓可能較低，而充電時均充電壓較高，因此負載電壓變化范圍較大。它適用于工作電壓范

30、圍寬的交換機。3、接地系統(tǒng)為了提高通信質量、確保通信設備與人身的安全，通信局站的交流和直流供電系統(tǒng)都必須有良好的接地裝置。（1）通信機房的接地系統(tǒng)通信機房的接地系統(tǒng)包括交流接地和直流接地。（2）交流接地交流接地包括：交流工作接地、保護接地、防雷接地。圖1-3 通信機房接地系統(tǒng)（3）直流接地直流接地包括：直流工作接地、機殼屏蔽接地。局站的接地系統(tǒng)如圖1-3所示。（4）通信電源的接地通信電源的接地包括：交流零線復接地、機架保護接地和屏蔽接地、防雷接地、直流工作地接地。通信電源的接地系統(tǒng)通常采用聯(lián)合地線的接地方式。聯(lián)合地線的標準連接方式是將接地體通過匯流條（粗銅纜等）引入電力機房的接地匯流排，防雷地

31、、直流工作地和保護地分別用銅芯電纜連接到接地匯流排上。交流零線復接地可以接入接地匯流排入地，但對于相控設備或電機設備使用較多（諧波嚴重）的供電系統(tǒng)，或三相嚴重不平衡的系統(tǒng)，交流復接地最好單獨埋設接地體，或從直流工作接地線以外的地方接入地網，以減小交流對直流的污染。以上四種接地一定要可靠，否則不但不能起到相應的作用，甚至可能適得其反，對人身安全、設備安全、設備的正常工作造成威脅?，F代通信電源1、開關電源成為現代通信網的主導電源在通信網上運行的電源主要包括三種：線性電源、相控電源、開關電源。傳統(tǒng)的相控電源，是將市電直接經過整流濾波提供直流，由改變晶閘管的導通相位角，來控制整流器的輸出電壓。相控電源

32、所用的變壓器是工頻變壓器，體積龐大。所以，相控電源體積大、效率低、功率因數低，嚴重污染電網，已逐漸被淘汰。另外一種常用的穩(wěn)壓電源，是通過串聯(lián)調整管可以連續(xù)控制的線性穩(wěn)壓電源，線性電源的功率調整管總是工作在放大區(qū)，流過的電流是連續(xù)的。由于調整管上損耗較大的功率，所以需要較大功率調整管并裝有體積很大的散熱器，發(fā)熱嚴重，效率很低，一般只用作小功率電源，如設備內部電路的輔助電源。開關電源的功率調整管工作在開關狀態(tài)，有體積小、效率高、重量輕的優(yōu)點，可以模塊化設計，通常按N+1備份（而相控電源需要1+1備份），組成的系統(tǒng)可靠性高。正是這些優(yōu)點，開關電源已在通信網中大量取代了相控電源，并得到越來越廣泛的應用

33、。2、促成開關電源占據主導地位的關鍵技術從開關電源的發(fā)展看，它最早出現在二十世紀六十年代中期。當時美國研制出了20kHz的DC/DC變換器，這為開關電源的發(fā)明創(chuàng)造了條件。七十年代，出現了用高頻變換技術的整流器，它不需要50Hz的工頻變壓器，直接將交流電整流，再逆變?yōu)楦哳l交流，再整流濾波變?yōu)樗柚绷麟妷?。八十年代初，英國科學家根據以上的條件和原理，制造出了第一套實用的48V開關電源（Switch Mode Rectifier），被命名作SMR電源。隨著器件技術的發(fā)展，出現了大功率高壓場效應管，它的關斷速度大大加快，電荷存儲時間大大縮短，從而大大提高了開關管的開關頻率。隨著電力電子技術和自動控制技

34、術的發(fā)展，開關電源的各方面的技術得到了飛速的發(fā)展。在各方面的技術進步中，對于開關電源在通信電源中形成主導地位有決定性意義的技術突破有以下四項：（1）均流技術使開關電源可以通過多模塊并聯(lián)組成前所未有的大電流系統(tǒng)和提高系統(tǒng)的可靠性（2）開關線路的發(fā)展使開關電源的頻率不斷提高的同時效率亦提高，并且使每個模塊的變換功率也不斷增大；（3）功率因數校正技術有效地提高了開關電源的功率因數。在這環(huán)保意識不斷加強的時代，這是它形成主導地位的關鍵；（4）智能化給維護工作帶來了極大的方便，提高了維護質量，使它倍受人們的青睞。3、功率因數校正技術由于開關電源電路的整流部分使電網的電流波形畸變，諧波含量增大，而使得功率

35、因數降低（不采取任何措施，功率因數只有0.60.7），污染了電網環(huán)境。開關電源要大量進入電網，就必須提高功率因數，減輕對電網的污染，以免破壞電網的供電質量。這里介紹提高功率因數的措施。4、采用三相三線制整流因為三相三線制沒有中線的整流方式，不存在中線電流（如果有中線，三次諧波在中線上線性疊加，諧波分量很大），這時雖然相電流中間還有一定的諧波電流，但諧波含量大大降低，功率因數可提高到0.86以上。這種供電方式的電路如圖1-4所示。圖1-4 三相無中線整流電路（1）利用無源功率因數校正技術這一技術是在三相無中線整流方式下，加入一定的電感來把功率因數提高到0.93以上，諧波含量降到10%以下，電路如

36、圖1-5所示，適當選擇校正的參數，功率因數可達0.94以上。安圣公司生產的100A和200A整流模塊采用了這種技術。（2）采用有源功率因數校正技術在輸入整流部分加一級功率處理電路，強制流經電感的電流幾乎完全跟隨輸入電壓變化（輸入電壓、電流波形如圖1-7所示），無功功率幾乎為0，功率因數可達0.99以上，諧波含量可降低到5%以下。圖1-6示意了這種方法的電路圖?？梢姴捎糜性葱Ｕ箅娏髦C波含量大減少，已接近正弦波，安圣公司生產的50A整流模塊采用了這種技術，功率因數高達0.99。圖1-5 無源功率因數校正電路圖1-6 有源功率因數校正原理圖圖1-7 輸入電壓、電流波形（3）開關電源的智能化技術開關

37、電源系統(tǒng)大量應用了控制技術、計算機技術進行各種異常保護、信號檢測、電池自動管理等等。有專門的監(jiān)控電路板分別對交流配電、直流配電的各參數進行實時監(jiān)控，能實現交流過、欠壓保護、兩路市電自動切換、電池過欠壓告警、保護等功能；許多開關電源的每個整流模塊內都配有CPU，對整流器的工作狀態(tài)進行監(jiān)測和控制，如模塊輸出電壓、電流測量、程序控制均浮充轉換等。整流模塊本身能實現過、欠壓保護，輸出過壓保護等保護功能，并能進行一些故障診斷。電源系統(tǒng)配有監(jiān)控單元對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控，電池自動管理，作為人機交互界面處理各監(jiān)控板采集的數據、過濾告警信息、故障診斷，并提供通信口以供后臺監(jiān)控和遠程監(jiān)控。遠程監(jiān)控使維護人員在監(jiān)控中

38、心同時監(jiān)視幾十臺機器，電源有故障會立即回叫中心，監(jiān)控系統(tǒng)自動呼叫維護人員。這些都大大提高了維護的及時性，減小了維護工作量。這些智能化的措施，使得維護人員面對的不再只是復雜的器件和電路，而是一條條用熟悉的人類語言表達的信息，仿佛面對著的是一個能與自己交流的新生命?？傊@些技術上的進步和使用維護上的方便，使得開關電源在通信電源中逐漸占據主導地位，成為現代通信電源的主流。組合通信電源系統(tǒng)結構及功能一個完整的組合通信電源系統(tǒng)（原理框圖如圖1-8）包括五個基本組成部分，分別是交流配電單元、整流部分、直流配電單元、蓄電池組、監(jiān)控系統(tǒng)，下面分別做一介紹。圖1-8 組合電源系統(tǒng)原理框圖 交流配電單元 交流配

39、電單元將市電接入，經過切換送入系統(tǒng)，交流電經分配單元分配后，一部分提供給開關整流器，一部分作為備用輸出，供用戶使用。另外，在交流斷電的情況下，交流配電單元提供一路直流應急照明輸出。系統(tǒng)的第二級防雷電路放在交流配電單元中。在交流配電單元中，交流防雷關系到整個電源系統(tǒng)的安全。因此系統(tǒng)的二級防雷器件選用帶有遙信觸點TT接法的防雷器，防雷器前還應加防雷空開。交流配電單元內應有監(jiān)控的取樣、檢測、顯示、告警及通信功能。空氣開關為交流配電單元的主要器件，應謹慎選用。整流部分 整流部分的功能是將由交流配電單元提供的交流電變換成48V或者24V直流電輸出到直流配電單元。整流部分包括整流模塊和結構部分（機架）。目

40、前國內還有很多相控整流器在運行。這種整流電路用可控硅（晶閘管）作為開關器件，通過移相（改變導通角）來控制輸出電壓，故稱相控整流器。由于相控整流器體積重量大、工作效率低、對電網的污染嚴重，并產生大量的熱輻射和工頻噪音等，現在已經逐步被高頻開關整流器所替代。高頻開關整流器采用MOSFET和IGBT等新一代開關器件，隨著電力電子技術的發(fā)展，不斷有新技術應用在高頻開關整流器上。結構方面，整流機架一方面給整流模塊一個安裝結構上的支撐；另一方面，整流機架有匯流母排，將各個整流模塊的直流輸出匯接至直流配電單元。直流配電單元直流配電單元完成直流的分配和備用電池組的接入。開關整流器的輸出經匯流母排接入直流配電單

41、元，配電單元為負載分配不同容量的輸出，可滿足不同的需要，后備電池組的輸入與開關整流器輸出匯流母排并聯(lián)，以保證開關整流器無輸出時，后備電池組能向負載供電。直流配電單元的技術關鍵在于保證屏內壓降的較小值、顯示的準確和監(jiān)控的可靠實現。內部的布局能根據用戶的需求不同靈活改變，方便工程開局，上下出線均可。 蓄電池組 通信電源系統(tǒng)中采用整流器和蓄電池組并聯(lián)冗余供電方式。蓄電池組既為備用電源，又可以吸收高頻紋波電流。目前常用的蓄電池為閥控式密封鉛酸蓄電池，即VRLA。VRLA由電池槽、極板組、電解液、隔膜、安全閥、引出端子等部分構成。電池的壽命主要決定于充放電循環(huán)周期。因為較之傳統(tǒng)的開口型電池密封性好、自放

42、電小、壽命長，又被稱為“免維護蓄電池”。依照其使用環(huán)境可分為移動型和固定型兩種，又可依據電解質狀態(tài)分為貧液式和膠體式兩種類型。監(jiān)控系統(tǒng)結構 監(jiān)控系統(tǒng)以多級自下而上逐級匯接的方式構成。每個監(jiān)控級一般按輻射方式與若干下級監(jiān)控級連接成一點對多點的監(jiān)控系統(tǒng)，最低一級為設備監(jiān)控單元（監(jiān)控模塊）與其監(jiān)控的若干設備的連接。依據郵電部通信電源和空調集中監(jiān)控系統(tǒng)技術要求文件（YDN023-1996），監(jiān)控系統(tǒng)分為設備監(jiān)控單元（ESU）、局（站）監(jiān)控管理中心、區(qū)域監(jiān)控管理中心（DSMC）、城市監(jiān)控管理中心（CSMC）、還可增設省監(jiān)控管理中心（PSMC）和全國監(jiān)控管理中心（NSMC）。組合電源系統(tǒng)中的設備監(jiān)控單元就

43、是通常說的監(jiān)控模塊。監(jiān)控模塊通過RS485總線對各個被監(jiān)控部分（包括整流模塊、交、直流配電部分、蓄電池，有些還包括一些環(huán)境量）進行控制，控制液晶的顯示，接受鍵盤的操作，并與后臺監(jiān)控系統(tǒng)或遠端監(jiān)控中心進行通訊，實現遠程監(jiān)控功能。有些開關整流器內部具有獨立的監(jiān)控單元，完成對整流器的參數檢測與控制、液晶顯示和與監(jiān)控模塊的信息傳遞等。組網方式當局（站）監(jiān)控管理中心設在本地通信局（站）時，兩者間可用一般的串行數據鏈路，物理接口為RS485、RS422或RS232C。這三個串行通訊總線常用于近端傳輸通道。RS232C是60年代末美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）公布的總線標準。由于采用單端傳送電路，容易受到干擾，

44、其傳輸距離僅15-20m。RS422是EIA于1977年公布的總線標準，是RS232C的改進型。而RS485采用平衡差分接收電路，而近端與遠端不共地，兩條信號線互相絞合，所以提高了抗噪聲能力，使傳輸距離達到1200m。 局（站）監(jiān)控管理中心與上級監(jiān)控管理中心的連接則采用公共交換電話網或數據數字網或以太網。高低壓配電基礎知識低壓配電的基本概念低壓配電是由配電變電所、高壓配電線路、配電變壓器、低壓配電線路以及相應的控制保護設備組成的。根據IEC60038 / GB10056標準低壓：1000V以下中壓：10kV, 20kV, 35kV高壓/超高壓：110kV, 220kV, 330kV, 500k

45、V。額定電壓：電氣設備正常情況下的工作電壓Ue（額定工作電壓220V/380V）1000V 以下電氣設備的額定電壓等級分為：直流：1.5,2,3,6,12,24,36,48,60,72,110,220,400,440,800,1000V單相：6，12，24，36，42，100，127，220V三相：36，42，100，127，220/380，380/660，1140(1200)V額定頻率：額定條件下正弦電路中正弦量每秒鐘變化的次數稱為頻率f(Hz)，我國電網標準頻率是50Hz，美國、日本采用60Hz。額定電流：額定電壓額定頻率下，達到額定功率的電流Ie正弦交流電路中的電流是有效值（均方根值）。

46、低壓配電的基本原理1000V以下的電網稱為低壓配電系統(tǒng)。最常見的為標稱電壓220V/380V系統(tǒng)，還有660V/380V系統(tǒng)（常用于礦山）。低壓配電系統(tǒng)在技術原理上與中、高壓系統(tǒng)基本相同，但工程背景有較大差別。低壓系統(tǒng)技術體系已基本與IEC標準接軌，部分表述與立場與中、高壓系統(tǒng)不同。學習方法：歸納共同點以加深對基本概念的理解；對比不同點體會工程現象和方法，強化工程意識。低壓電網在電力系統(tǒng)中的位置：公用或用戶專用10/0.4kV變配電所二次側，即為低壓配電系統(tǒng)，也有少量35/0.4KV情況。圖2-1 變電所系統(tǒng)式主接線圖TM主變壓器 QL負荷開關 FU熔斷器 FV閥式避雷器 QK低壓刀開關 QF

47、斷路器 QKF刀熔開關是直接向低壓用電設備分配電能的控制、計量盤，是供配電系統(tǒng)中對用電設備的最后一級控制和保護設備。低壓配電的維護原則1）系統(tǒng)中性點。要點：區(qū)分電氣上的“點”與電路上的“節(jié)點”。中性點是一個電氣點。 2）中性線（N線）。要點：傳輸電能作用。 3）保護線（PE線）。要點：正常時不傳輸電能；電擊防護作用。不能混同于“地線”。4）（裝置、設備）外露可導電部分。要點：導體外殼，但正常時不應帶電。5）（裝置、設備）外可導電部分。要點：與設備無關，但處同一場所；導體；正常不帶電。表2.1 低壓配電柜的維護原則序號檢查保養(yǎng)項目保 養(yǎng) 內 容周期01配電屏清潔月02電器儀表外表清潔，顯示正常、

48、固定可靠月03繼電器、交流接觸器、斷路器、閘刀開關外表清潔，觸點完好，無過熱現象，無噪音月04控制回路壓接良好、標號清晰，絕緣無變色老化月05指示燈、按鈕轉換開關外表清潔，標志清晰，牢固可靠，轉動靈活月06電容無功補償電容接觸器良好，電容補償三相平衡，電容器無發(fā)熱膨脹，也不冰冷，接頭不發(fā)熱變色月07母線排壓接良好，色標清晰，絕緣良好年08配電屏對地測試接地良好年低壓配電的接地形式我國現行低壓配電系統(tǒng)接地型式大致有TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、IT系統(tǒng)三種型式，詳見圖2-2、圖2-3和圖2-4所示。第一個字母表示電源與地的關系（電源通常即變壓器的二次繞組），規(guī)定：T電源一點（通常為中性點）直接接地；I電源

49、與地無電氣聯(lián)系，或一點高阻接地。圖2-2 TN系統(tǒng)的電氣設置第二個字母表示設備外露可導電部分與地的關系，規(guī)定：T設備外露可導電部分直接接地，且該地與電源地間無人為的電氣聯(lián)系。N設備外露可導電部分直接與電源地相連接。TN系統(tǒng)：電力系統(tǒng)有一點直接接地，電氣裝置的外露可接近導體通過保護線與該接地點相連接。TT系統(tǒng)：電力系統(tǒng)中有一點直接接地，電氣設備的外露可接近導體通過保護接地線接至與電力系統(tǒng)地點無關的接地極。圖2-3 TT系統(tǒng)的電氣設置IT系統(tǒng)：電力系統(tǒng)與大地間不直接連接，電氣裝置的外露可接近導體，通過保護接地線與接地極連接。圖2-4 IT系統(tǒng)的電氣設置低壓配電的導體選擇第1條絕緣導體和電纜的型號，

50、應按工作電壓和使用環(huán)境等要求選擇。第2條選擇導體截面時，應符合下列要求：導體的允許載流量不應小于線路的負荷計算電流；從變壓器低壓側母線至用電設備受電端的線路電壓損失，一般不超過用電設備額定電壓的5%；絕緣導線線芯的最小截面，應符合本規(guī)范第2.2.7條的規(guī)定。第3條三相四線制中零線的允許載流量不應小于線路中最大的不平衡負荷電流，同時還應符合本規(guī)范第4.0.3、4.0.4條的規(guī)定。用于接零保護的零線，其電導不應小于該線路中相線電導的50%。表2.2 絕緣導線線芯的最小截面注：工業(yè)和民用建筑的屋內照明燈具，如采用吊鏈或吊管懸掛，其燈頭引下線為銅芯軟線時，可適當減小截面。第4條導體的允許載流量，應根據

51、敷設處的環(huán)境溫度進行校正。溫度校正系數應按下式確定：K=sqrt(t_1-t_0)/(t_1-t_2)式中k溫度校正系數；t1導體最高工作溫度()；t0敷設處的實際環(huán)境溫度()；t2載流量數據中采用的環(huán)境溫度()。此外，還應根據導體并列敷設根數進行校正。第5條導體敷設處的環(huán)境溫度，應采用下列溫度值：一、直接敷設在土壤中的電纜，采用敷設處歷年最熱月的月平均溫度；二、敷設在空氣中的裸導線，屋外采用敷設地區(qū)最熱月的平均最高溫度；屋內采用敷設地點最熱月的平均最高溫度(均取十年或以上的總平均值)。第6條沿不同冷卻條件的路徑敷設絕緣導線和電纜時，如冷卻條件最壞段的長度超過5米(穿過道路時可為10米)，則應

52、按該段條件選擇絕緣導線和電纜的截面。但也可只對該段采用大截面的絕緣導線和電纜。第7條根據機械強度的要求，絕緣導線線芯的截面不應小于表2.2所列數值。低壓配電器件選擇及工作原理低壓開關電器的命名完全采用IEC標準，部分與中、高壓傳統(tǒng)習慣稱謂不同，具體如下：斷路器：與中壓斷路器類同，但低壓斷路器一般為斷路器與保護電（脫扣器）的組合電器。開關：相當于中壓負荷開關。隔離器：相當于中壓隔離開關。隔離開關：相當于中壓系統(tǒng)帶隔離功能的負荷開關。低壓熔斷器（1）分類按結構分：專職人員用，非熟練人員用。按分斷范圍分：g熔體（全范圍），a熔體（部分范圍）。按使用類別分：G類（一般用途），M類（保護電動機），Tr（

53、保護變壓器）。如gG類，aM類、gM類等。圖2-5開關、隔離器、熔斷器組合電器功能與圖形符號低壓開關、隔離器及熔斷器組合電器開關：能承載、通斷正常（含規(guī)定的過負荷）電流，并能在規(guī)定時間內承受短路電流沖擊、但不能開斷短路電流的機械電器。隔離器：在斷開狀態(tài)符合規(guī)定隔離功能、能通斷空載電路、且能承受正常電流和規(guī)定時間內短路電流的機械電器。隔離開關：在斷開狀態(tài)符合隔離器要求的開關。注意與中、高壓電器的差異，不要混淆。低壓斷路器：開關電器保護電器的組合電器。（1）結構殼架脫扣器殼架：純斷路器功能部分：過電流脫扣器；過電流保護部分圖2-6 低壓斷路器原理結構長延時脫扣器為反時限特性；短延時脫扣器為固定時限

54、特性，時限可調；瞬時脫扣器為無時限特性。低壓配電線路的保護（短路保護，過載保護，接地故障保護等）低壓配電設計規(guī)范實施已十年，為廣大電氣設計師所熟知，并獲得認真積極貫徹執(zhí)行。但據知，仍有部分設計師和使用運行單位電氣工程師對低壓配電線路保護的要求缺乏完整系統(tǒng)的理解，難以全面、準確地把握。為此本文擬對此作一較系統(tǒng)的敘述和分析，闡述各項要求的內在聯(lián)系。配電線路設計中，至少要考慮以下和保護相關的要求：a.規(guī)范第四章規(guī)定配電線路應裝設短路保護、過負載保護和接地故障保護，而且每段配電線路都應滿足這三項保護要求( 特別規(guī)定者除外) ；b.規(guī)范還規(guī)定上下級保護電器的動作應具有選擇性，使故障時只切斷該故障線路，而

55、上級保護電器不應動作，力求縮小停電范圍；c. 電路發(fā)生故障時，保護電器應能在規(guī)定時間內動作；另一方面，在正常工作和用電設備正常起動時，保護電器均不應動作；d. 規(guī)范規(guī)定導體截面應滿足動、熱穩(wěn)定要求，要和保護電器能協(xié)調配合，也就是選擇的導體類型和截面，應該和保護電器類型和整定值相關聯(lián)；e. 作為分斷短路電流的保護電器，還應具有足夠的分斷能力。以上各項要求密切關聯(lián), 決定了保護電器的選型和參數整定，具有一定的復雜性，每一段線路和相應的每組保護電器都應按以上條件一一計算、校驗，確定各項參數。做好三項計算：線路負荷計算、短路電流計算，還有電壓損失計算。線路負荷計算：按照該線路所接負荷安裝功率，逐段計算

56、出線路計算電流(Ijs)，是確定導體截面(S) 和熔斷器的熔體電流(Ir) 或斷路器的長延時脫扣器整定電流(Izd1) 的主要依據( 不是唯一的) 。 短路電流計算：包括計算三相短路電流(I) 和接地故障電流(Id1) 兩種，前者用以校驗保護電器分斷能力是否足夠； 后者是確定接地故障時保護電器動作靈敏性的重要依據。電壓損失計算：對離配電變壓器較遠的線路，將對導體截面大小有很大影響，從而也間接關系到線路保護電器參數。處理好兩對矛盾:正確處理保護電器在正常工作( 含設備起動)時不應動作，而在故障時要可靠動作的矛盾前者是常規(guī)要求，規(guī)定了保護電器整定電流的最低限值，低于此值就不能正常工作或起動;后者是

57、按規(guī)范規(guī)定的保護要求，規(guī)定了保護電器整定電流的最高限值，若高于此值就不能保證故障時可靠動作。因此設計時，只能在高低兩限值之間確定整定電流，有時兩者要求互相矛盾，后者要求的整定電流最高限值比前者的最低限值還小，使你無法同時滿足兩者的要求。此時設計者就要采取措施，如加大相線和PE線截面，調整配電系統(tǒng)接線方式，或改變保護電器類型等，解決矛盾，務求同時滿足兩者要求。正確處理故障時保護電器可靠動作和有選擇性動作的矛盾故障時保護電器可靠動作和有選擇性動作是一對矛盾，前者要求的動作快，后者則不宜太快,要合理調整和處理。對于末端回路，故障時保護電器應盡快動作(規(guī)范規(guī)定時間以內)，不存在選擇性問題；而對于上級和

58、以上各級保護電器,尤其是饋電回路首端的保護電器，應滿足故障時可靠動作，還應該有選擇性動作，即在下級保護電器后面任一點發(fā)生故障時，只應由最近的保護電器動作，而上級不應動作。為達到這個要求，配電干線各級保護電器( 除末級外) 不應選用非選擇型斷路器，而應選擇具有反時限保護特性的熔斷器; 對于額定電流較大的首端主饋電線保護，應選擇帶有短延時脫扣器的選擇型斷路器，并且合理整定其各項參數，才能更好保證選擇性。把握好幾個要點：配電箱( 盤) 的進線處不宜裝設保護電器,宜裝隔離開關配電箱的每回路出線都裝設了保護電器, 進線處再裝保護電器就增加了保護的級數，是不妥當的。其實只需要裝設具有隔離功能和開關功能的電

59、器，最好就是隔離開關。裝保護電器不僅沒有必要，如果選型不好，反而產生不良后果?，F在不少設計師常使用帶長延時脫扣和瞬時脫扣的斷路器作為進線開關，一旦發(fā)生接地或短路故障，地或短路故障，瞬時脫扣器快速動作，容易破壞保護的選擇性，這種方案不可取。如果一定要使用這類斷路器，則建議選用只帶長延時脫扣器，而不帶瞬時脫扣器的斷路器，主要作為一般切斷負載電流的開關使用，也可具有過載保護功能。當前高壓配電基本構成以及負載明細刀閘 切斷主進電源用的保險（熔斷器） -保護控制柜電源過壓或短路等大型自動斷路器（類似于大型空氣開關一般是智能的）-也是用于 切斷主電源回路的可以自動保護的母排（母線就是一些銅做的銅排，上面有

60、絕緣層） -用于連接柜內各元件、因為高壓控制柜內電流比較大互感器 -一般裝在母排上面并用于測線路中的電流，接到電流表上后可以直接讀取數值PE牌-用于設備接地保護的零排-用于220V設備的接零的控制抽屜 里面是低壓控制元件： 空開 保險 指示燈 智能表等等高壓配電柜又可稱為 HYPERLINK / 高壓開關柜，是指用于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉換和消耗中起通斷、控制或保護等作用。電壓等級在3.6KV550KV的電器產品，主要包括高壓斷路、高壓隔離開關與接地開關、高壓負荷開關、高壓自動重合與分段器，高壓操作機構、高壓防爆配電裝置和高壓開關柜等幾大類。高壓配電柜功能：具有架空進出線、電纜進出線