開(kāi)關(guān)電源維護(hù)培訓(xùn)教材課件

開(kāi)關(guān)電源培訓(xùn)教材2016年5月交流電基本知識(shí)2單相交流電單相交流電壓（相電壓）是相線與零線（中性線）之間的電壓，通常用有效值表達(dá)。3三相交流電線電壓相電壓4線電壓是相線與相線之間(火線之間)的電壓.線電壓的量值是相電壓的倍,即

U=220VUl=380V線電壓超前相電壓30°(uab比ua，類推)。三相電壓彼此相差120°。接線應(yīng)相序正確；市電與油機(jī)發(fā)電機(jī)、UPS的逆變輸出與旁路通道必須相序一致。三相交流電（續(xù)）5三相電壓相量圖6TN系統(tǒng)：

TN-S系統(tǒng)（三相五線制）——通信局站用

TN-C系統(tǒng)（三相四線制）

TN-C-S系統(tǒng)——通信局站用TT系統(tǒng)——通信局站無(wú)專用變壓器等情況下用IT系統(tǒng)低壓交流配電系統(tǒng)的接地型式7TN-S系統(tǒng)（三相五線制）?N為中性線即工作零線（簡(jiǎn)稱零線，接了地的中性線稱為零線），用于流過(guò)三相不平衡電流，N線不準(zhǔn)重復(fù)接地；?

PE為為保護(hù)零線即保護(hù)地線，專門用于保護(hù)接地（設(shè)備機(jī)殼接地）。?布線時(shí)N線與PE線必須彼此絕緣、嚴(yán)格分開(kāi)，不得混用。?變壓器中性點(diǎn)直接接地的接地電阻值，在變壓器容量不超過(guò)100kVA時(shí)，不宜大于10Ω；當(dāng)變壓器容量超過(guò)100kVA時(shí)，不宜大于4Ω。8相線：U相（A相）黃色、V相（B相）綠色、W相（C相）紅色；零線（N）：黑色；保護(hù)地線（PE）：黃、綠雙色。TN-S系統(tǒng)中電源線顏色的規(guī)定9TN-C系統(tǒng)（三相四線制）?在整個(gè)交流配電系統(tǒng)中，工作零線N與保護(hù)地線PE合為一體構(gòu)成PEN線。這時(shí)電氣設(shè)備的金屬外殼必須接到PEN線上，進(jìn)行接零保護(hù)。?為了防止因保護(hù)線斷線而造成危害，在距離接地點(diǎn)超過(guò)50m時(shí)，PEN線可以重復(fù)接地。10TN-C-S系統(tǒng)?整個(gè)低壓交流配電系統(tǒng)的前部分為三相四線制（TN-C系統(tǒng)），其零線（N）和保護(hù)地線（PE）是合一的PEN線；后部分則采用三相五線制（TN-S系統(tǒng)），其零線（N）和保護(hù)地線（PE）分開(kāi)，并且不允許再合并或者混用。?當(dāng)電力變壓器在通信局（站）外且相距大于50m時(shí)，三相四線制的中性線（PEN線）在通信局房入口處應(yīng)做重復(fù)接地。11通信局（站）的直流供電系統(tǒng)，由整流器、蓄電池組、直流配電屏和相關(guān)的饋電線路組成。直流供電系統(tǒng)向各種通信設(shè)備和逆變器等提供不間斷直流電源。直流供電系統(tǒng)12通信用不間斷直流電源供電系統(tǒng)通信局（站）廣泛使用的通信用高頻開(kāi)關(guān)電源設(shè)備，由交流配電部分、整流器、直流配電部分和控制器（監(jiān)控模塊）組成，它連同蓄電池組和接地裝置，構(gòu)成不間斷直流電源供電系統(tǒng)。13組合式開(kāi)關(guān)電源設(shè)備（外觀舉例）14開(kāi)關(guān)電源中的交流配電原理圖（舉例）交流配電部分輸入220/380V交流電，對(duì)交流電源進(jìn)行分配、通斷控制、檢測(cè)、告警和保護(hù)，并裝設(shè)浪涌保護(hù)器（SPD）進(jìn)行防雷保護(hù)。15斷路器（自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)）既起開(kāi)關(guān)作用，又起過(guò)流與短路保護(hù)作用——當(dāng)負(fù)載電流過(guò)大或短路時(shí)，斷路器自動(dòng)跳閘，切斷供電；故障排除后，需人工合閘。熔斷器起過(guò)流與短路保護(hù)作用——當(dāng)負(fù)載電流過(guò)大或短路時(shí)，熔芯熔斷，切斷供電；故障排除后，換上同規(guī)格的熔芯恢復(fù)供電。交流熔斷器的額定電流值，應(yīng)不大于最大負(fù)載電流的2倍（照明回路按實(shí)際負(fù)荷配置）。熔斷器的溫升應(yīng)低于80℃。

斷路器與熔斷器16交流配電部分除了主電路外，還有交流檢測(cè)單元，用于檢測(cè)輸入交流三相電壓、線電流、防雷器狀態(tài)等，并與控制器（監(jiān)控模塊）通信。交流檢測(cè)單元17對(duì)單相負(fù)載供電時(shí)對(duì)三相負(fù)載供電時(shí)以上兩式中，U為相電壓，Ul為線電壓，它們均應(yīng)取電網(wǎng)電壓的下限值；S為視在功率，單位為VA（伏安）。視在功率（S）用下式計(jì)算

P為有功功率，單位為W（瓦），當(dāng)有多個(gè)負(fù)載時(shí)，P=P1+P2+P3+…+Pn；Q為無(wú)功功率，單位為Var（乏），當(dāng)有多個(gè)負(fù)載時(shí)Q=Q1+Q2+Q3+…+Qn。交流導(dǎo)線中的電流（I）計(jì)算18如果已知功率因數(shù)PF，則視在功率注意，視在功率不能直接相加。當(dāng)有多個(gè)負(fù)載時(shí)，必須把每個(gè)負(fù)載的視在功率都分解出其有功功率和無(wú)功功率，然后所有有功功率相加得出總的有功功率P，所有無(wú)功功率的代數(shù)和為總的無(wú)功功率Q，再用前式求出總的視在功率S。交流導(dǎo)線中的電流計(jì)算（續(xù)1）19每個(gè)整流模塊需要供給的有功功率為每個(gè)整流模塊需要供給的視在功率為POmax是每個(gè)整流模塊的最大直流輸出功率，等于整流模塊的輸出電壓上限值乘以輸出電流限流值（額定電流的105%~110%）；η是整流模塊的效率；PF是整流模塊的功率因數(shù)。交流導(dǎo)線中的電流計(jì)算（續(xù)2）20交流導(dǎo)線的截面積按發(fā)熱條件來(lái)選擇。已知導(dǎo)線需要通過(guò)的最大電流（有效值）I，可按2A~4A/mm2來(lái)選取多股銅芯絕緣導(dǎo)線的線芯截面積。線芯標(biāo)稱截面積（mm2）系列為：1、1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240等。機(jī)房?jī)?nèi)的交流導(dǎo)線應(yīng)采用阻燃型電纜。零線應(yīng)采用與相線相等截面的導(dǎo)線。通信電源用阻燃軟電纜有ZA-RV型和ZA-RVV型，前者為銅芯阻燃聚氯乙烯絕緣軟電纜，后者是銅芯阻燃聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套軟電纜。交流導(dǎo)線的選擇21電源線接入設(shè)備，必須采用銅鼻子連接牢固。導(dǎo)線及連接頭的溫度，不應(yīng)超過(guò)70℃。若鋁線與銅材料相連接，則必須使用銅鋁過(guò)渡接頭，以免銅、鋁接觸處由于電腐蝕作用產(chǎn)生較大的接觸電阻，導(dǎo)致通電時(shí)連接處發(fā)熱，甚至產(chǎn)生火災(zāi)。交流電源線接入設(shè)備22整流器把交流電變成所需直流電?，F(xiàn)在一般都采用高頻開(kāi)關(guān)整流器。高頻開(kāi)關(guān)整流器為模塊化結(jié)構(gòu)，整流模塊并聯(lián)輸出，輸出電壓自動(dòng)穩(wěn)定，各整流模塊通過(guò)均流電路實(shí)現(xiàn)輸出電流自動(dòng)均衡。在開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)中，整流模塊的輸出電壓由控制器（監(jiān)控模塊）控制。整流器23開(kāi)關(guān)電源中的直流配電基本原理直流配電部分連接整流器的輸出端、蓄電池組和負(fù)載，構(gòu)成整流器與蓄電池組并聯(lián)向負(fù)載（通信設(shè)備等）供電的浮充供電系統(tǒng)，并對(duì)直流供電進(jìn)行分配、控制、檢測(cè)、告警和保護(hù)。

圖為-48V系統(tǒng)24交流電正常時(shí)，整流器供給全部負(fù)載電流，并對(duì)蓄電池組進(jìn)行補(bǔ)充充電，使蓄電池組保持電量充足，此時(shí)蓄電池組僅起平滑濾波作用；當(dāng)交流電源中斷、整流器停止工作時(shí)，蓄電池組放電供給負(fù)載電流，使直流電源不中斷；當(dāng)交流供電恢復(fù)、整流器投入工作時(shí)，又由整流器供給全部負(fù)載電流，同時(shí)它以穩(wěn)壓限流的工作方式對(duì)蓄電池組進(jìn)行恒壓限流充電。然后自動(dòng)轉(zhuǎn)為正常浮充狀態(tài)。浮充供電原理25直流配電部分的各輸出分路經(jīng)斷路器或熔斷器為負(fù)載供電。常用的斷路器（空開(kāi)）規(guī)格及容量系列為——1~63A/1P、80~100A/1P斷路器：1、3、6、10、16、20、25、32、40、50、63、80、100A；熔斷器規(guī)格及容量系列——1~160A（NT00系列）熔斷器：4、6、10、16、20、25、32、35、40、50、63、80、100、125、160A；125~400A（NT2）熔斷器：125、160、200、224、250、300、315、355、400A；315~630A（NT3）熔斷器：315、355、400、425、500、630A。各輸出分路的直流熔斷器額定電流值，應(yīng)不大于最大負(fù)載電流的2倍。各專業(yè)機(jī)房熔斷器的額定電流值應(yīng)不大于最大負(fù)載電流的1.5倍。直流配電部分中的斷路器與熔斷器26直流配電部分除了主電路外，還有直流檢測(cè)單元，用于檢測(cè)輸出直流電壓、負(fù)載電流、蓄電池組電流、蓄電池支路熔斷器狀態(tài)、各輸出分路熔斷器或斷路器狀態(tài)（是否熔斷或跳閘）等，并與控制器（監(jiān)控模塊）通信。直流檢測(cè)單元27直流饋電線的截面積，一般按允許電壓降來(lái)選擇：

S—導(dǎo)體截面積（mm2）；

I—流過(guò)導(dǎo)線的最大電流（A）；

L—導(dǎo)線長(zhǎng)度（m）；

ΔU—導(dǎo)線上的允許壓降（V）；

ν—導(dǎo)體的電導(dǎo)率（m/Ω·mm2）,銅為57,鋁為34，是電阻率的倒數(shù)。直流電源母線的顏色，應(yīng)正極為紅色，負(fù)極為藍(lán)色。直流導(dǎo)線截面積的選擇28直流放電回路（即從蓄電池組兩端到通信設(shè)備受電兩端）的全程壓降，48V電源應(yīng)≤3.2V（一般取≤3V），24V電源應(yīng)≤2.6V（新建寬電壓范圍供電系統(tǒng)）；直流配電屏內(nèi)放電回路（即開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)內(nèi)從連接蓄電池組的兩端到各直流輸出分路兩端）電壓降應(yīng)≤500mV

。應(yīng)先將允許全程壓降減去0.5V，再適當(dāng)分配蓄電池組至開(kāi)關(guān)電源的導(dǎo)線允許壓降（以不超過(guò)0.5V為宜）和開(kāi)關(guān)電源輸出端至通信設(shè)備受電端的導(dǎo)線允許壓降，然后計(jì)算確定相應(yīng)直流導(dǎo)線的截面積。直流壓降允許值29各段電源、線路壓降分配經(jīng)驗(yàn)值直流配電屏蓄電池通信設(shè)備機(jī)房配電屏

0.5VX0.5V0.4V0.2VX一般在1~1.5V左右。30它與開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)中的交流檢測(cè)單元、直流檢測(cè)單元和轉(zhuǎn)接單元等組成本機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)及蓄電池組進(jìn)行檢測(cè)、控制和故障告警。具有檢測(cè)、控制、參數(shù)設(shè)置、電池管理、顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及故障內(nèi)容、記錄歷史故障等功能。可通過(guò)RS485（或RS422）接口用微機(jī)近端監(jiān)控，通過(guò)RS232接口和調(diào)制解調(diào)器等實(shí)現(xiàn)微機(jī)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控，對(duì)開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào)，使開(kāi)關(guān)電源可以少人或無(wú)人值守?？刂破鳎ūO(jiān)控模塊）31通信電源接地按照功能，可分為工作接地（直流電源的正極或負(fù)極接地稱為直流工作接地、交流電源中性線接地稱為交流工作接地）、保護(hù)接地和防雷接地。-48V或-24V電源系統(tǒng)，電源正端必須可靠接地；+24V電源系統(tǒng)，電源負(fù)端必須可靠接地。此即直流工作接地。電源設(shè)備的金屬外殼必須可靠地保護(hù)接地。接地電阻應(yīng)不大于規(guī)定值（基站≤10Ω）。

接地32高頻開(kāi)關(guān)整流器組成框圖

33高頻開(kāi)關(guān)電源（簡(jiǎn)稱開(kāi)關(guān)電源）是指功率晶體管工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)的直流穩(wěn)壓電源，其開(kāi)關(guān)頻率在20kHz以上。按控制方式分類，可分為脈寬調(diào)制（PWM）、脈頻調(diào)制（PFM）和混合調(diào)制（即脈寬和脈頻同時(shí)改變），通信用開(kāi)關(guān)電源一般采用脈寬調(diào)制。按功率開(kāi)關(guān)電路的結(jié)構(gòu)形式分類，可分為非隔離型（主電路中無(wú)高頻變壓器）、隔離型（主電路中有高頻變壓器）以及具有軟開(kāi)關(guān)特性的諧振型等類型。高頻開(kāi)關(guān)電源電路概述

34開(kāi)關(guān)電源中在高頻（20kHz以上）條件下工作的功率二極管，不能采用普通硅整流二極管，而必須采用快恢復(fù)二極管、超快恢復(fù)二極管或肖特基二極管等開(kāi)關(guān)速度快的功率開(kāi)關(guān)二極管。高頻開(kāi)關(guān)電源中的功率開(kāi)關(guān)晶體管，主要采用VMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管（VMOSFET）和絕緣柵雙極晶體管（IGBT或稱IGT）。開(kāi)關(guān)電源中的功率電子器件

35非隔離型開(kāi)關(guān)電源又稱非隔離型直流變換器，有降壓（Buck）式、升壓（Boost）式和反相（Buck-Boost即降壓—升壓）式等三種基本電路結(jié)構(gòu)。非隔離型開(kāi)關(guān)電源的基本特征是：用功率開(kāi)關(guān)晶體管把輸入直流電壓變成脈沖電壓（直流斬波），再通過(guò)儲(chǔ)能電感、續(xù)流二極管和輸出濾波電容等元件的作用，在輸出端得到所需平滑直流電壓，輸入與輸出之間沒(méi)有隔離變壓器。非隔離型開(kāi)關(guān)電源36隔離型開(kāi)關(guān)電源又稱隔離型直流變換器，按其電路結(jié)構(gòu)的不同，可分為單端反激式、單端正激式、推挽式、全橋式和半橋式?；竟ぷ鬟^(guò)程是：輸入直流電壓，先通過(guò)功率開(kāi)關(guān)管的通斷把直流電壓逆變?yōu)檎伎毡瓤烧{(diào)的高頻交變方波電壓加在變壓器初級(jí)繞組上，然后經(jīng)過(guò)變壓器變壓、高頻整流和濾波，輸出所需直流電壓。在這類開(kāi)關(guān)電源中均有高頻變壓器，可以實(shí)現(xiàn)輸出側(cè)與輸入側(cè)之間的電氣隔離。隔離型開(kāi)關(guān)電源37脈寬調(diào)制（PWM）控制電路是開(kāi)關(guān)電源的重要組成部分，其作用是產(chǎn)生PWM信號(hào)，向功率開(kāi)關(guān)管或它的的驅(qū)動(dòng)電路提供前后沿陡峭、占空比可變、工作頻率不變的矩形脈沖列。通常分為電壓型控制器和電流型控制器兩類，電流型控制又分為峰值電流模式控制和平均電流模式控制。集成PWM控制器

38對(duì)PWM控制電路的基本要求是：①滿足開(kāi)關(guān)電源輸出電壓穩(wěn)定度及動(dòng)態(tài)品質(zhì)的要求；②與主回路配合，使開(kāi)關(guān)電源具有規(guī)定的輸出電壓值及其調(diào)節(jié)范圍；③能實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源的軟啟動(dòng)；④能實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源的過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)。集成PWM控制器（續(xù)1）39電壓型PWM集成控制器只有電壓反饋控制，可以滿足開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)定輸出電壓等要求。電流型PWM集成控制器不僅有電壓反饋控制，還增加了電感電流反饋控制，控制電路為雙環(huán)控制，具有電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)，從而使開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)具有快速的瞬態(tài)響應(yīng)及高度的穩(wěn)定性，有很高的穩(wěn)壓精度，可實(shí)現(xiàn)逐周限流，并具有良好的并聯(lián)運(yùn)行能力。集成PWM控制器（續(xù)2）40據(jù)YD/T731—2002《通信用高頻開(kāi)關(guān)整流器》：直流輸出電壓可調(diào)節(jié)范圍：43.2~57.6V。均分負(fù)載性能：在單機(jī)50%~100%額定輸出電流范圍內(nèi)，其均分負(fù)載的不平衡值應(yīng)不超過(guò)直流輸出電流額定值的±5%。計(jì)算方法：δ1=（K1-K）×100%δ2=（K2-K）×100%δn=（Kn-K）×100%式中K1=I1/IH,K1=I1/IH,Kn=In/IH,K=ΣI/nIHI1、I2…In

為各臺(tái)被測(cè)整流器的輸出電流

IH

為各臺(tái)被測(cè)整流器的額定輸出電流

ΣI為n臺(tái)被測(cè)整流器的輸出電流總和

nIH為n臺(tái)被測(cè)整流器的額定輸出電流總和通信用高頻開(kāi)關(guān)整流器使用性能要求41交流輸入過(guò)、欠電壓及缺相保護(hù)：當(dāng)電網(wǎng)電壓過(guò)高時(shí)，整流器應(yīng)能過(guò)壓關(guān)機(jī)保護(hù)，過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)不應(yīng)低于額定值的115%(253/437V)；當(dāng)電網(wǎng)電壓過(guò)低時(shí)，整流器應(yīng)能欠壓保護(hù)，欠壓保護(hù)點(diǎn)不應(yīng)高于額定值的80%(176/304V)。電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常后，應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)工作。直流輸出過(guò)、欠電壓保護(hù)：

?直流輸出過(guò)壓時(shí),應(yīng)能自動(dòng)告警與關(guān)機(jī)保護(hù)；故障排除后，應(yīng)能人工恢復(fù)工作。

?直流輸出欠壓時(shí),應(yīng)能自動(dòng)告警；故障排除后，應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)工作。輸出限流性能：限流范圍應(yīng)為額定值的105%~110%通信用高頻開(kāi)關(guān)整流器使用性能要求（續(xù)1）42熔斷器或斷路器保護(hù)性能：整流器主電路應(yīng)設(shè)熔斷器或斷路器保護(hù)。告警性能：在各種保護(hù)性能動(dòng)作的同時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)發(fā)出相應(yīng)的可見(jiàn)告警信號(hào)。軟啟動(dòng)時(shí)間：一般為3~10s。通信用高頻開(kāi)關(guān)整流器使用性能要求（續(xù)2）43計(jì)算所需開(kāi)關(guān)電源總輸出電流IOUT

方法一：

IOUT=Ifz+0.2C10式中

Ifz為所需最大負(fù)載電流（A）；

C10為蓄電池額定容量（Ah）。

方法二：

IOUT=（Ifz+0.1C10）/(0.7~0.8)

式中0.7~0.8是考慮系統(tǒng)安全運(yùn)行的裕量系數(shù)。開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)配置

44選擇整流器規(guī)格，計(jì)算所需整流模塊數(shù)量NN≥IOUT/IZ

式中IZ為整流模塊的額定輸出電流（A）；

N取整數(shù)。按N+1原則配置整流模塊數(shù)量當(dāng)求得的N≤10時(shí)，配置整流模塊數(shù)為N+1；當(dāng)求得的N>10時(shí)，每10個(gè)模塊加配1個(gè)。開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)配置（續(xù)）45通信局（站）的防雷裝置包括外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置。外部防雷裝置由接閃器（包括避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)以及用作接閃的金屬屋面和金屬構(gòu)件等）、引下線和接地裝置組成，主要用于直擊雷的防護(hù)。內(nèi)部防雷裝置由等電位連接系統(tǒng)、接地系統(tǒng)、屏蔽系統(tǒng)、浪涌保護(hù)器等組成，主要用于減小和防止雷電流產(chǎn)生的電磁危害。移動(dòng)通信基站必須采取系統(tǒng)的綜合防雷措施，包括：直擊雷防護(hù)、聯(lián)合接地、站內(nèi)等電位連接、饋線接地分流、雷電過(guò)電壓保護(hù)等。防雷措施應(yīng)符合YD5098—2005中的要求。移動(dòng)通信基站的防雷保護(hù)措施

46高頻開(kāi)關(guān)電源設(shè)備必須有防雷保護(hù)裝置，在進(jìn)行進(jìn)網(wǎng)檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)能承受模擬雷擊電壓波形為10/700μs、幅值為5KV的沖擊5次，承受雷擊電流波形為8/20μs、幅值為20KA的沖擊5次，每次沖擊間隔時(shí)間不小于1分鐘。在承受以上雷電沖擊后，設(shè)備應(yīng)能正常工作。對(duì)通信開(kāi)關(guān)電源的防雷保護(hù)要求

47關(guān)鍵器件好壞的判斷如何判斷重要器件的好壞？l

防雷器件（壓敏電阻）的好壞判斷：看該器件上的窗口，正常為綠色，損壞后窗口變紅。l

空開(kāi)的好壞判斷：通?？臻_(kāi)故障是由于過(guò)流或短路造成，此時(shí)只需注意觀察空開(kāi)的開(kāi)關(guān)是否處于on與off之間，如在之間將開(kāi)關(guān)先打off再打到on，通常該故障可排除，如還不行空開(kāi)損壞。l

交流接觸器的好壞判斷：可通過(guò)靜態(tài)下測(cè)量其線包電阻（132歐？）或用手按一下交流接觸器的主觸點(diǎn)