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什麽是UPS?為什麽用UPS?關於UPS電源的知識都在這裏!

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什麽是UPS?為什麽用UPS?關於UPS電源的知識都在這裏!

發布日期:2020-04-29 17:04 來源:http://www.szyilin.com 點擊:

什麽是UPS?為什麽用UPS?關於UPS電源的知識都在這裏!


UPS種類、功能、原理


1什麽是UPS


UPS-Uninterrupted Power System;利用電池化學能作為後備能量,在市電斷電等電網故障時,不間斷地為用戶設備提供(交流)電能的一種能量轉換裝置。




2為什麽用UPS




UPS的四大功能:


1

不停電功能,解決電網停電問題;


2

交流穩壓功能,解決網壓劇烈波動問題;


3

淨化功能,解決電網與電源汙染問題;


4

管理功能,解決交流動力維護問題;



UPS的主要功能:


1

實現電網與用電器之間的隔離;


2

實現兩路電源的不間斷切換;


3

提供高質量電源;


4

電壓變換和頻率變換功能;


5

停電後提供後備時間。




3UPS種類


按工作原理不同,UPS分為:


  離線式(後備式UPS、互動式UPS)


  在線式UPS


  什麽是UPS?為什麽用UPS?關於UPS電源的知識都在這裏!按供電體係不同,UPS分為:單進單出UPS、三進單出UPS、三進三出UPS。


  按輸出功率不同,UPS分為:


  微型<6kVA


  小型6-20kVA


  中型20-100kVA


  大型>100kVA


  按電池位置不同,UPS分為:


  電池內置式UPS(標準機型)


  電池外置式UPS(長延時機型)


  按多機運行方式不同,UPS分為:


  串聯熱備份UPS(用於中小功率機器)


  交替串聯熱備份UPS(中小UPS)


  直接並聯UPS(用於中大功率)


  按變壓器特點不同,UPS分為:高頻UPS(高頻機)、工頻UPS(工頻機)


  按輸出波形不同,UPS分為:方波輸出UPS、階梯波(準正弦波)UPS、正弦波輸出UPS。




4UPS係統結構及原理


  監控平台也是UPS的最重要組成部分之一。


  UPS的基本原理


  後備式UPS運行原理


  有市電時,市電通過開關後直接供給負載,逆變器不工作;另外,市電通過充電器給電池充電。


  停電後,啟動逆變器,把電池儲存的能量通過逆變器和開關供給負載。


  功率等級0.25-2KVA左右


  互動式UPS運行原理


  在線互動UPS與後備式比,主要區別在於:逆變器與充電器合二為一;輸出通過變壓器的抽頭跳變,實現分段穩壓。


  功率等級0.7-20kVA左右


  在線式UPS運行原理


  不管電網電壓是否正常,負載所用的交流電壓都要經過逆變電路,即逆變電路始終處於工作狀態。


  功率等級0.7-1500kVA左右


  Delta變換UPS運行原理


  Delta變換器和補償變壓器實現穩壓功能,主變換器是雙向變換器。不能穩定頻率。


  功率等級10-480kVA左右


  四種UPS的比較




5UPS供電係統


  一個完備的UPS供電係統,是由前端配電(市電,發電機,配電櫃),UPS主機、電池、後端配電組成,附加後台監控或網絡監控軟/硬件等單元。




6UPS監控係統組成 


  UPS網絡監控係統=智能UPS+網絡+監控軟件


  網絡監控軟件含以下三部分:


  SNMP卡


  監控台軟件


  安全關機程序


  UPS監控組網




UPS品質選擇與配置選擇



1UPS品質選擇 


  UPS-負載:輸出/整機指標


  輸出電壓標準及精度(220/380VAC±1%)


  輸出頻率標準及精度(50HZ±0.01%)


  輸出功率因數(0.7-1)


  輸出過載/抗短路能力(125%額定電流,10min150%額定電流,60s)


  三相不平衡能力(100%不平衡負載,電壓不均衡<±5%)


  動態響應(100%負載,瞬態電壓波動<5%,恢複時間:≤20ms)


  效率(90-94%)


  噪音(50-75db)


  環境指標(溫度0~40℃),濕度,海拔<1000米)。


  UPS整機指標-效率計算


  UPS各部件效率:


  SCR整流器99%;IGBT整流器98%、IGBT逆變器效率96%、變壓器效率98%,濾波器99%


  傳統UPS的效率:


  SCR整流(99%)×IGBT逆變(96%)×輸出TX(98%)=93%


  12脈衝傳統UPS的效率:


  輸入移相TX(98%)×雙SCR整流(98%)×IGBT逆變(96%)×輸出TX(98%)=90%


  新型UPS效率計算:


  IGBT整流(98%)×IGBT逆變(96%)=94%


  UPS-電池:電池管理


  充電保護(過壓及過流充電保護,溫度補償)


  放電保護(關機截止電壓設定及調整,自動脫扣)


  電池智能化管理(檢測和報警)


  後備時間計算和顯示:額定負載後備時間T


  75%額定負載1.6T;50%額定負載2.5T;33%額定負載4T


  充電能力及充電時間:10%~25%額達容量充電能力


  充電時間計算:T=AH/I充電×(充電效率80%)




2UPS配置與選擇 


UPS分類和選擇


  工作方式:後備式、互動式、在線式;


  容量:小功率(1~10kVA);中功率(20~60kVA);大功率(80~1000kVA)


  適用環境:商業級、工業級、電廠專用、車載或船用


  輸出變壓器:高頻機,工頻機


  配電部分:線纜及開關


  容量及機型選擇


  用戶負載量,冗餘度


  負載性質:IT類、電感性負載、使用環境-諧波、變壓器


  機房配電設計:進線方式


  機型成本及競爭優勢。


  用戶負載量;UPS輸出冗餘度(70~80%)


  負載峰值因素(3:1)不能超過逆變器過載能力


  負載視在功率(KVA)不能超過UPS額定功率*功率因素折算係數


  三相負載不平衡度<30%。


  工業級UPS


  惡劣的電氣和物理環境:供電線路電壓/頻率波動、浪湧衝擊、峰值下陷、高頻幹擾,環境溫濕度不穩、粉塵、腐蝕等。


  結構:輸入輸出雙隔離、鋼板機箱、高IP防護等級。


  適用領域:鋼鐵、化工、電力、汽車、造紙、煤炭、石油、隧道


  負載類型:重載機械、生產線設備、DCS係統等。


  UPS工作損耗、通風量、空調配置


  滿載損耗(KW)=kVACos×(6~7.5%)空調製冷量




UPS容量


40KVA


80KVA


100KVA


160KVA


200KVA


300KVA


400KVA


600KVA


800KVA


通風量立方米/h


2200


2400


2590


3500


3700


3900


4400


7500


9300


輸出功率折算-海拔高度,海拔每升高100米降容1%(典型UPS工作海拔高度:1000米)


海拔高度


1000米


1500米


2000米


2300米


3000米


UPS輸出功率折算


100%


85%


79%


75%


69%


電池計算和配置  


精確計算:恒功率計算法  


1、截止電壓確定:  


1.67V/cell<放電30分鍾;1.75V/cell放電30~60分鍾; 


1.83V/cell>放電60分鍾  


2、計算每個Cell電池恒功率數據: 


3、根據廠家恒功率放電數據表選擇滿足計算結果的電池規格。 


配電部分:線纜及開關  


輸入開關容量及線纜規格: 


三相電工速算法:輸入電流(A)=1.8XKVA,開關係數X1.2  


單相電工速算法:輸入電流(A)=5XKVA,開關係數X1.2  


輸出開關容量及線纜規格: 


三相電工速算法:輸出電流(A)=1.5XKVA,開關係數X1.2  


單相電工速算法:輸出電流(A)=4XKVA,開關係數X1.2  


電池開關容量及線纜規格:放電電流(A)=kVACos/U電池電壓開關係數(X1.2)  


電纜長度與壓降:如70mm線阻0.26Ώ/km  


零線及地線規格:零線=1~1.5倍相線,地線=相線  


配電部分:電纜及開關規格  


電纜額定電流簡單算法




電纜規格


1/1.5/2.5


4/6


10/16


25/35/50


70/95/120


150/185


240


300


額定電流


X8A


X6A


X4A


X3A


X2.5A


X2A


X1.5A


X1.2A


  空開規格:R10、R16、R20、R25、R32、R40、R50、R63、R80、R100、R125、R160、R200、R250、R320、R400、R630、R800、R1250。


  隔離變壓器


  高頻機加裝380V/380V輸出隔離變壓器:容量KVA=UPSKVA


  選用△/Y0型隔離變壓器,輸出中性點接地,Y/Y型變壓器旁路反灌會造成DC電壓過高危險。


  UPS加裝380V/220V輸出隔離變壓器:輸出容量損失20~30%對逆變器有幹擾反饋,選用效率高,幹擾小變壓器。


  旁路隔離變壓器:實現零線電氣隔離。




UPS基礎維護

1UPS維護的一般要求 


1

UPS主機現場應放置操作指南,指導現場操作。


2

UPS的各項參數設置信息應全麵記錄、妥善歸檔保存並及時更新。


3

檢查各種自動、告警和保護功能是否正常。


4

定期進行UPS各項功能測試。


5

定期檢查主機、電池及配電部分引線及端子的接觸情況,檢查饋電母線、電纜及軟連接頭等各連接部位的連接是否可靠,並測量壓降和溫升。


6

經常檢查設備的工作和故障指示是否正常。


7

定期查看UPS內部的元器件的外觀,發現異常及時處理。


8

定期檢查UPS各主要模塊和風扇電機的運行溫度有無異常。


9

保持機器清潔,定期清潔散熱風口、風扇及濾網。


10

定期進行UPS電池組帶載測試。


11

各地應根據當地市電頻率的變化情況,選擇合適的跟蹤速率。當輸入頻率波動頻繁且速率較高,超出UPS跟蹤範圍時,嚴禁進行逆變/旁路切換操作。在油機供電時,尤其應注意避免該情況的發生。


12

UPS應使用開放式電池架,以利於蓄電池的運行及維護。




2UPS維護項目及周期表


1、UPS日檢項目:


  主要內容有:檢查控製麵板,確認所有指示正常,所有指示參數正常,麵板上沒有報警;檢查有無明顯的高溫、有無異常噪聲;確信通風柵無阻塞;調出測量的參數,觀察有無與正常值不符等。


2、UPS周檢項目:


  周檢的主要內容有:測量並記錄電池充電電壓、電池充電電流、UPS三相輸出電壓、UPS輸出線電流。如果測量值與以前明顯不同,應記錄下新增負荷的大小、種類和位置等。


  UPS月、季、年維護項目:


  UPS電源的電池管理


  電池是UPS的重要組成部分,在UPS的諸多故障中,有很大比例是由於電池問題引起的,電池性能的好壞直接影響到係統的可靠性。為了保證電池的服務壽命,除了維持正常溫度和日常的維護外,電池的自動管理是至關重要的因素。


  UPS電源對電池自動管理包括自動均浮充轉換控製、電池預告警關機、定期自動維護、手動電池自檢等多項可提高電池使用壽命的先進功能,同時還具備電池故障檢測、電池放電後備時間預測及電池特征曲線管理。


  自動均、浮充轉換


  電池充電過程能自動根據電池電流實現均充、浮充自動轉換,設定的均充轉浮充判據為:I≤0.01C。


  2、電池浮充電壓溫度補償:(以2V電池為例)


  電池在浮充狀態下,浮充電壓可以根據溫度進行補償,溫度補償以20℃為中心點,在10℃-40℃內全補償,計算公式:


  溫度T>40,T=40;若T<10,T=10


  電池平均單體電壓應調節為:V=V0+(20-T)×0.003


  其中,V0為電池廠家給定的在20℃下的單體浮充電壓,可以根據不同電池在初次上電時進行設置,默認為2.23V。對均充電壓不補償,默認的單體均充電壓為2.35V。


3、均充限時:


  如果連續12小時處於均充狀態,控製係統將強製轉浮充狀態,此設置的條件是均充時間達到設定值時,自動轉為轉浮充狀態。


4、放電管理:


  設置電池放電的截止電壓為每單體電池1.8V,實際截止電壓會隨電池老化程度不同而在此值附近向下浮動,截止電壓為每單體電池1.8V的選取,已經考慮到了大功率放電情況下電池容量的衰減。


UPS電池自動測試


  UPS蓄電池的容量測試可人工測試或利用UPS的電池自動測試功能實現。人工測試的方法可參考直流供電係統中蓄電池的容量測試方法進行。下麵對UPS的自動測試功能進行介紹。


  該測試隻有在以下情況下才能進行:


  逆變器在運行;


  逆變器不超載;


  備用電源(旁路供電)存在並且符合要求;


  逆變器與旁路電源同步;


  電池必須充足電。


  UPS電池自動測試功能根據以下三點設置:


  時間間距(測試周期可設定為10天―150天)


  電池自動測試的日期和時間


  電池有問題時默認的報警方式


  啟動電池測試時,整流器電壓將下降到電池組額定電壓以下,而在逆變器關機電壓以上,如果電池在規定負載和規定時間內可以按要求放電,UPS就給出一個肯定的信號,表明電池是好的;如果電池在規定負載和規定時間內不能按要求放電,UPS就給出一個否定的信號,表明電池需要更換。但這時由於整流/充電器電壓大於逆變器關機電壓值,故整流/充電器電壓仍然向逆變器供電,使輸出電壓並不間斷。




3UPS常見故障處理


1、市電有電時,UPS出現市電斷電告警。


可能原因:


1)、市電輸入空開跳閘。


2)、輸入交流線接觸不良。


3)、市電輸入電壓過高、過低或頻率異常。


4)、UPS輸入空開或開關損壞或保險絲熔斷。


5)、UPS內部市電檢測電路故障。


處理方法:


1)、檢查輸入空開。


2)、檢查輸入線路。


3)、如市電異常可不處理或啟動發電機供電。


4)、更換損壞的空開、開關或保險絲。


5)、檢查UPS市電檢測回路。


2、市電正常時,UPS輸出正常;市電斷電後,負載也跟著斷電。


可能原因:


1)、由於市電經常低壓,電池處於欠壓狀態。


2)、UPS充電器損壞,電池無法充電。


3)、電池老化、損壞。


4)、負載過載,UPS旁路輸出。


5)、負載未接到UPS輸出。


6)、長延時機型的電池組未連接或接觸不良。


7)、UPS逆變器未啟動(UPS麵板控製開關未打開),負載由市電旁路供電。


8)、逆變器損壞,UPS旁路輸出。


處理方法:


1)A、在市電電壓正常時對電池充足電。


  B、啟動發電機對電池充電。


  C、在UPS輸入端加穩壓器。


2)、檢查充電器。


3)、更換電池。


4)、減少負載。


5)、將負載接到UPS的輸出。


6)、檢查電池組是否接對、接好。


7)、啟動逆變器對負載供電(打開麵板控製開關)。


8)、檢查逆變器。


3、UPS無法啟動。


可能原因:


1)、電池長期放置不用,電壓低。


2)、輸入交流、直流電源線未連接好。


3)、UPS內部開機電路故障。


4)、UPS內部電源電路故障或電源短路。


5)、UPS內部功率器件損壞。


處理方法:


1)、將電池充足電。


2)、檢查輸入交流、直流線是否接觸良好。


3)、檢查UPS開機電路。


4)、檢查UPS電源電路。


5)、檢查UPS內部整流、升壓、逆變等部分的器件是否損壞。


6)、UPS在正常使用時突然出現蜂鳴器長鳴告警。


可能原因:


1)、用戶有大負載或大衝擊負載啟動。


2)、輸出端突然短路。


3)、UPS內部逆變回路故障。


4)、UPS保護、檢測電路誤動作。


處理方法:


1)、A、負載投入時按先大後小的順序。


  B、增大UPS的功率容量。


2)、檢查UPS的輸出是否短路。


3)、檢查UPS逆變器。


4)、檢查UPS內部控製電路。


5)、UPS工作正常但負載設備異常。


可能原因:


1)、UPS輸出零地電壓過高。


2)、UPS地線與負載設備地線沒接在同一點上。


3)、負載設備受到異常幹擾。


處理方法:


1)、檢查UPS接地,必要時可在UPS的輸出端零地間並一個1-3kΩ電阻。


2)、將UPS地與負載地接到同一個點上。


3)、重新啟動負載設備。






最全麵UPS電源10大基本問題,你知道幾個?

UPS電源也就是在市電停電時候能繼續向用電設備提供不間斷電源的一種裝置,保證設備能正常工作。隨著信息化社會的來臨,鋰電池UPS廣泛地應用於從信息采集、傳送、處理、儲存到應用的各個環節,其重要性是隨著信息應用重要性的日益提高而增加的。




1、UPS一般哪種負載的能力強?


一般UPS就是按感性負載設計的,所以帶感性負載是它的本分。一般UPS逆變器輸出端並聯的電容器一方麵起濾波作用,另一方麵是抵消負載中的電感分量。


如果負載時容性,又如何用電容去抵消電容性分量呢?隻能使輸出的電容分量加大,而這些電容分量的電流又必須由逆變器提供,使逆變器輸出的有功分量減小,所以帶載的能力就減弱了。




2、STS、LBS及雙總線作用是什麽?


STS(靜態開關)的作用是將兩路輸入交流電進行切換。LBS(同步器)的作用是將兩組UPS同步,目的是為了使STS的切換時間為零。雙總線的作用是為了給用電設備提供冗餘的電源。




3、工頻機和高頻機比較有什麽優缺點?


工頻機UPS:缺點是輸入功率因數低,功耗大,效率低,體積大,笨重,價格高,可靠性低;優點是製造相對容易,尤其是采用手工作業影響也不大,要求一致性相對低一些。


高頻機UPS:優點是輸入功率因數高,功耗小,效率高,體積小,輕便,可靠性高;但對生產手段要求高,要求一致性嚴格。




4、為什麽UPS容量用VA表示?叫什麽功率?


有功功率的單位是瓦特(W),無功功率的單位是乏(var)。一般UPS的容量都用視在功率表示,由於視在功率中既包含有功功率,也包含無功功率,既不能稱作W也不能稱var,既然是視在功率是伏特(V)與安培(A),就索性稱為VA。




5、UPS上有防雷嗎?


UPS可以選配輸入C級防雷,它有兩種方式:以保護負載為優先的防雷;以保護供電為優先的防雷,但是作用不大。因為UPS裝了防雷充其量隻能使配電櫃中省一級防雷,但是配電當中還是不能省略防雷裝置。




6、了解UPS發展情況對用戶有何好處?


了解UPS發展的方向最主要的目的是使用戶避免購買已經過時而已被淘汰或馬上就被淘汰的設備,以免造成不必要的損失。目前UPS已經發展到了在線式並聯冗餘模塊化解決方案係統UPS,請渠道商和用戶都能認識到模塊化已經來臨,它將取代傳統UPS在數據機房的應用。




7、工頻機輸出隔離變壓器是否全隔離效果?


工頻機的輸出隔離變壓器嚴格講是它逆變部分不可或缺的組件,沒有全隔離效果,因為旁路無隔離,零線無隔離。




8、UPS的發展趨勢是怎樣的?


發展UPS技術的主要目的是提高UPS對輸出端負載的動態響應越來越快又好。UPS在未來更加智能化、網絡化、綠色化、高頻化。




9、UPS效率定義是什麽?它代表什麽?


UPS效率的η的定義是:輸出有功功率P與輸入有功功率P’之比的百分數,即:η=(P/P’)%。它是衡量UPS功耗大小的標誌。和功率因數不是一碼事。




10、存能UPS可靠嗎?


存能電氣從事鋰電池UPS電源行業多年,沉澱了豐富的專業經驗,深諳UPS不間斷電源在通訊、電力等行業的應用和鋰電池UPS行業現狀及特點,洞悉行業發展趨勢,為廣大用戶提供穩定、安全、便攜的產品及完美的電力能源解決方案。





〖史上最全〗通信電源知識全集!

通信電源是整個通信係統的重要組成部分,就像人體的心髒一樣,電源設備供電質量及供電可靠性,將直接影響整個通信係統及其質量。


通信電源設備和設施主要包括:交流市電引入線路、高低壓局內供配電設備、油機發電機組、整流器、蓄電池組、直流變換器、UPS、以及各種交直流配電屏等,組成一個完整供電係統,合理的進行控製、分配、輸送,滿足通信設備的要求。




本文內容包括:


■高低壓配電係統


■直流供電係統


■UPS供電係統


■新能源供電係統


■油機發電機組


■防雷接地係統


■電力電纜及斷路器


■動力環境監控係統




高低壓配電係統




高低壓配電係統組成和作用




一般通信企業變電站所輸入電壓為10KV,所以高壓傳輸的電能送到電信企業需要將35KV~220KV高壓降至10KV。




高低壓配電係統設備作用:將高壓(10KV)引入進高壓進線櫃、計量櫃、避雷櫃、出線櫃至變壓器高壓側。




低壓配電設備作用:變壓器低壓側出線進低壓進線櫃經電容補償櫃和若幹個出線櫃,作用是集中和分配電能。






低壓(380/220) 配電櫃(屏)/低壓開關櫃是連接降壓變壓器、低壓電源和交流負載的裝置,它可以完成市電與備用電源轉換、負載分路以及保護、測量、告警等功能




市電分類




■一類市電供電為從兩個穩定可靠的獨立電源各自引入一路供電線。該兩路不應同時出現檢修停電,平均每月停電次數不應大於1次,平均每次故障時間不應大於0.5h。兩路供電線宜配置備用市電電源自動投入裝置。




■二類市電供電線路允許有計劃檢修停電,平均每月停電次數不應大於3.5次,平均每次故障時間不應大於6h。供電應符合下列條件之一的要求:


a.由兩個以上獨立電源構成穩定可靠的環形網上引入一路供電線。


b.由一個穩定可靠的獨立電源或從穩定可靠的輸電線路上引入一路供電線。




■三類市電供電為從一個電源引入一路供電線,供電線路長、用戶多、平均每月停電次數不應大於4.5次,平均每次故障時間不應大於8h。




■四類市電供電應符合下列條件之一的要求:


a.由一個電源引入一路供電線,經常晝夜停電,供電無保證,達不到第三類市電供電要求。


b.有季節性長時間停電或無市電可用。




直流供電係統




直流供電係統簡介




直流供電係統是向通信局(站)提供直流(基礎)電源的供電係統。根據工信部最新頒布的《通信局(站)電源係統總技術要求》的規定:


■-48V和±24V為直流基礎電源


■其中-48V為首選基礎電源,


■± 24V為過渡電源(逐步淘汰、在新建係統中不再使用)。在實際應用中如果必需± 24V或者其他直流電壓種類的電源,一般通過直流-直流變換器的方式將-48V基礎電源變換成± 24V或其他直流電壓種類的電源。




集中供電係統


通信電源係統由高低壓配電係統、變壓器、低壓配電、油機發電機組、整流器、交、直流配電屏、UPS電源、蓄電池組、變換器和通信設備配電屏組成。






分散供電係統




混合供電係統




各部分功能介紹


■變電站:由市電引入10KV(6KV)至高壓配電係統櫃(進線、測量、出線)-變壓器(降壓到380V)---低壓配電櫃(進線、補償、出線分配)。




■油機發電機組:作為市電的備用電源,輸出380V交流電源至低壓配電櫃通過切換開關和市電進行切換。




■交流配電屏:把380/220V交流電進行分配。




■整流器:把380/220V交流電進行整流,變換成-48V直流電。




■直流配電屏:把-48V直流電進行分配,分到各個通信機房設備直流配電屏或直流用電設備。




■UPS電源:提供不間斷交流電源。輸出220V/380V交流電源。




■蓄電池:提供交、直流備用電源,為整流器提供-48V電源;為UPS提供380/220V電源。




■直流變換器:把-48V電源變換成設備所需要的不同電壓等級的直流電源,例如:-12V、-24V、+60、-60V、110V等等。




直流供電係統運行方式




交換局的直流供電係統運行方式采用-48V全浮充供電方式。即在市電正常時,交流市電先經過高頻開關電源的整流,然後向蓄電池組浮充並向通信設備供電;




當市電(故障)停電而發電機組未啟動供電前,由蓄電池組放電向通信設備提供直流不間斷供電,其允許放電時間一般為1~2小時;




當發電機組或市電恢複供電時,直流供電係統先經恒壓限流充電而後轉入浮充方式供電。




移動基站(或光纜、微波中繼站)直流供電係統運行方式一般也采用-48V全浮充供電方式。即在市電正常時,經過組合開關電源架上的整流模塊與蓄電池並聯浮充並向通信設備供電;




當市電(故障)停電而移動發電機組未供電前,先由蓄電池組並聯放電向通信設備供電;




當發電機組或市電恢複供電時,直流供電係統先經恒壓限流充電而後轉入浮充方式供電。




移動基站直流係統與交換局直流係統的區別




當基站蓄電池放電至第一級切斷電壓設置點時(3小時左右),自動斷開負荷較大的基站設備,以保證傳輸設備較長時間(20小時左右)正常運行;




若市電停電時間較長而移動發電機組未上站時,當蓄電池放電至終止電壓時則自動斷開電池輸出,以免蓄電池繼續放電而造成蓄電池的損壞。因此,移動發電機組應在蓄電池放電至終止電壓前上站發電,以免造成通信的中斷。




直流供電係統設備配置原則




直流供電係統的設備配置和導線選擇主要根據通信局(站)各種通信設備近遠期的直流負荷調查統計,來配置高頻開關整流器、蓄電池組、交直流配電屏的容量和數量以及選擇導線的線徑與規格型號。




交、直流配電屏的容量按遠期負荷配置,其輸出負荷分路可根據用電設備的需求而定。




高頻開關整流器的容量應同時滿足近期通信負荷和蓄電池組充電用負荷之和。整流模塊的數量應采用冗餘(N+1)的配置方式。




蓄電池的容量應能滿足規定的允許放電時間要求。




直流供電母線的線徑應能滿足直流供電回路全程最大允許壓降。




整流器容量及數量配置




采用高頻開關型整流器的局(站),應按n+1冗餘方式確定整流器配置,其中n隻主用,n≤10時,1隻備用;n>10時,每10隻備用1隻。主用整流器的總容量應按負荷電流和電池的均充電流(10小時率充電電流)之和確定。




對於采用太陽能等新能源混合供電係統供電的局站,當蓄電池10小時率充電電流遠大於通信負荷電流時,主用整流器的容量應按負荷電流和20小時率的充電電流之和確定。




開關電源和蓄電池的配置方法




設計依據:中華人民共和國通信行業標準YD/T5040-2005 通信電源設備安裝工程設計規範:


首先配置蓄電池組的容量


然後再配置開關電源的容量





蓄電池容量的計算方法




明確負荷電流的大小


確定蓄電池放電的時間


計算出具體蓄電池的容量







放電容量係數表






寬電壓壓降分配




窄電壓壓降分配




開關電源




分類




■開關電源架


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容量直流供電係統




■組合開關電源


機架內具有整流、交直流配電、電池輸入、控製等功能在內的完整機架,用於容量較小的係統




開關整流器的工作原理




開關電源主要特點


重量輕、體積小


效率高(達90%以上)


功率因數高(大於0.92)


穩壓精度高達0.2%


噪音低


維護方便


可靠性強


擴容方便


調試方便


便於實現集中監控、無人值守


對交流輸入電源要求低


自動化程度高


存在高頻諧波幹擾


控製電路複雜




直流供電係統的設備




交換局內直流供電設備主要有高頻開關電源整流器和與之配套的交流配電屏、直流配電屏,蓄電池組以及直流-直流變換器等。




移動基站或光纜、微波中繼等通信站由於直流負荷通常較小,故多采用集交流配電、開關整流器和直流配電於一體的組合式開關電源。




交流配電屏




用於高頻開關整流器及其他通信用電設備的交流配電屏,主要作為交流電源的接入與負荷的分配。




具有兩路交流電源引入,能進行主、備用電源轉換,對兩路交流電源有自動轉換要求的電路必須具有可靠的機械及電氣連鎖。




輸出負荷分路可根據不同用電設備的需求而定。




對有照明分路的配電屏,應有保證交流照明分路和直流事故照明分路,並有自動轉換裝置。




具有過壓、欠壓、缺相等告警功能以及過流、防雷等保護功能。




交流屏應能夠提供反應供電質量和交流屏自身工作狀態的監測量,如三相電壓、電流值,市電供電狀態,主要分路輸出狀態等,並上送監控模塊。




高頻開關整流架



高頻開關整流架主要由若幹個整流模塊和監控模塊組成一單獨機架。




高頻開關整流器是將從交流配電屏引入的交流電整流為通信設備所需的直流工作電源,其輸出端與直流配電屏相連接,並通過直流屏的相應端子與蓄電池組和通信設備相連,對蓄電池組浮充電並向通信設備供電。




監控模塊




是高頻開關電源係統中的智能裝置,對係統的運行進行統一的管理。




該模塊通過內部通信接口,根據預定的工作程序,對開關整流模塊、交、直流配電屏及電池的運行狀態進行實時監視、控製和管理




通過RS232/485外部接口納入上一級監控管理係統,發送並接受相應的信息,執行監控係統的命令。




完成對各種參數及運行信息的存貯,維護人員在現場進行運行參數的調整,將係統的運行狀態與參數進行實時的顯示等。




直流配電屏


直流配電屏位於整流器與通信負載之間,主要用於直流電源的接入與負荷的分配,即整流器輸出、蓄電池組的接入和直流負荷分路的分配。




主要功能為:


可接入二組蓄電池。


負荷分路及容量可根據係統實際需要確定。


具有過壓、欠壓、過流保護和低壓告警以及輸出端浪湧吸收裝置。


對於蓄電池充放電回路以及主要輸出分路能夠進行監測。


移動基站所用的直流配電部分具有低電壓和電池切斷保護功能。




直流配電櫃




直流-直流變換器




直流-直流變換器(DC-DC)是一種將直流基礎電源轉變為其他電壓種類的直流變換裝置。




目前通信設備的直流基礎電源電壓規定為-48V,由於在通信係統中仍存在-24V(通信設備)及±12V、±5V(集成電路)的工作電源,因此,有必要將-48V基礎電源通過直流-直流變換器變換到相應電壓種類的直流電源,以供各種設備使用。




分立式開關電源








組合開關電源




-48V電源係統(50A模塊)


係統型號:PS48400-2C/50


整流模塊:HD4850-2,2900W


監控模塊:PSM-A11


係統容量:-48V/400A


外形尺寸:600x600x1600




一體化電源






室外型開關電源




工作溫度範圍:


-40℃~+45℃(北方型)


-10℃~+45℃(南方型)


濕度範圍:5~100%


防水防塵:


設備倉IP55;


電池倉IP34




蓄電池




蓄電池


蓄電池是直流供電係統中不可缺少的重要組成部分。




蓄電池在係統中的作用主要作為儲能設備,當外部交流供電突然中斷時,通信設備的正常工作將會受到威脅,而蓄電池作為係統供電的後備保護,可提供1~20小時或更長時間的不停電供電電源。




因此,蓄電池作為係統供電的最後一道保證,也是維持正常通信的最後一道保障。






蓄電池的應用




蓄電池組成


蓄電池由正、負極板組、電解液和電池槽等部分組成。正極板上的活性物質是二氧化鉛(PbO2),負極板上的活性物質是海綿狀鉛(Pb)。電解液由蒸餾水和純硫酸按照一定的比例配置而成的。




當電解槽中裝入一定密度的電解液後,正負極板上的活性物質開始和電解液進行一係列的化學反應,正負極板上形成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,外接直流電源的電壓應高於蓄電池的電動勢。         




放電過程中的電化學反應


蓄電池放電過程中總的電化學反應為:


PbO2+2H2SO4+Pb—>PbSO4+2H2O+PbSO4




蓄電池在放電過程中,正負極板上的活性物質都不斷轉變成PbSO4。由於硫酸鉛的導電性能比較差,所以放電後,蓄電池的內阻增加。此外,在放電過程中,由於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。因此蓄電池的內阻增加,電動勢降低。放電終了時,蓄電池的端電壓下降到1.8V左右。




充電過程中的電化學反應


蓄電池充電過程中總的電化學反應為:


PbSO4+2H2O+PbSO4—>PbO2+2H2SO4+ 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。充電後期,極板上的活性物質大部分已經還原,如果繼續大電流充電,充電電流隻能起分解水的作用。這樣,負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,蓄電池產生劇烈的冒氣。




閥控式密封鉛酸蓄電池的結構特點


密封性


少維護


結構緊湊、體積小,可多層疊放安裝,占地麵積少。


無流動電解液(吸附式),可以臥放。


閥控式密封蓄電池在出廠時已帶電荷,安裝好後稍加補充電即可投入實際運行,使用起來較為方便。




閥控式密封鉛酸蓄電池的主要技術性能及要求


容量標定:蓄電池容量以環境溫度25℃、單體放電終止電壓1.8V條件下的10h率額定容量表示。


浮充使用壽命:在環境溫度25℃的條件下,2V浮充運行壽命8年,6V以上6年。


循環使用壽命:100%放電深度時的次數


浮充電壓:2.23~2.27V/隻。


均充電壓:2.30~2.35V/隻。


容量保存率:蓄電池靜置28天後其容量保存率不低於96%。


蓄電池端電壓的均衡性:由若幹個單體組成一體的蓄電池,其各單體間的開路電壓最高與最低差值≤20mV。


電池連接條壓降:蓄電池按1h率電流放電,在兩隻電池極柱根部測量的電池之間的連接條壓降≤10mV。


防酸霧性能:蓄電池在正常工作中應無酸霧逸出。


防爆性能:蓄電池在充電過程中遇有明火內部不應引爆




閥控式密封蓄電池的使用


■正常環境條件


閥控式密封蓄電池應在下述條件下連續工作。


環境溫度:-5℃~40℃。


相對濕度:≤90%(25℃)。


海拔高度:≤1000m。


安裝方式:室內固定安裝。




■充電電壓


浮充電壓;2.23~2.27V/隻。


均充電壓;2.30~2.35V/隻。




閥控式密封鉛酸蓄電池的充放電


■閥控式密封鉛酸蓄電池的充放電


密封蓄電池在使用前不需進行初充電,但應進行補充充電。補充充電方式及充電電壓應按產品技術說明書規定進行。一般情況下應采取恒壓限流充電方式,補充充電電流不得大於0.2C10(C10=電池的額定容量)




■閥控式密封鉛酸蓄電池的均衡充電:


一般情況下,密封蓄電池組遇有下列情況之一時,應進行均充(有特殊技術要求的,以其產品技術說明書為準),充電電流不得大於0.2C10,充電方式參照充電時間—電壓對照表。


浮充電壓有兩隻以上低於2.18V/隻。


擱置不用時間超過三個月。放電深度超過額定容量的20%。




■密封蓄電池充電終止的判據如下,達到下述三個條件之一,可視為充電終止:


充電量不小於放出電量的1.2倍。


充電後期充電電流小於0.01C(A)。


充電後期,充電電流連續3小時不變化。




使用與維護中應注意的幾個問題


■閥控式密封蓄電池的環境溫度


溫度對其使用壽命的影響很大,根據測算,當環境溫度超過25度時,溫度每升高10度,其使用壽命將少一半。環境溫度最好保持在25度左右。




■閥控式密封蓄電池的充電電壓


出廠時已帶電荷,安裝時應注意防止極間短路。


使用前應補充電。


充電電壓的高低,直接決定著蓄電池的工作狀態及其性能。一般浮充電壓應按廠家說明書選定在2.23~2.27V/隻。




■直流供電係統的蓄電池一般設置兩組,交流不間斷電源設備(UPS)的蓄電池每台一般設一組。當容量不足時可並聯,蓄電池最多並聯組數不超過4組




■不同廠家、不同容量、不同型號、不同時期的蓄電池組嚴禁串、並聯使用。




不同放電率的放電電流和電池容量


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10小時率下所放出的容量,作為蓄電池的額定容量






蓄電池放電曲線圖




蓄電池容量計算




Q:蓄電池容量(Ah);


K:安全係數,取1.25;


I:負荷電流(A);


T:放電小時數(h);


η:放電容量係數;


t:實際電池所在地的最低環境溫度數值,有采暖設備時,按15℃考慮;無采暖設備時,按5℃考慮;


α:電池溫度係數,電解液溫度以25℃為標準時,放電小時率≥10時,取0.006;10>放電小時率≥1時,取0.008;<1時,取0.01




影響基站蓄電池使用壽命的因素


基站頻繁停電、停電時間長、停電時間無規律,使蓄電池頻繁充放電,是造成蓄電池容量下降過快和使用壽命縮短的主要原因。




開關電源設置參數不合理,基站蓄電池欠壓保護設置電壓過低,複位電壓設置過低,使蓄電池出現過放電甚至深度過放電現象,從另一方麵加劇蓄電池負極板硫酸鹽化,是使蓄電池容量下降,使用壽命縮短的另一個主要原因。




基站使用環境較惡劣。基站停電後,由於無空調,使基站環境溫度逐步上升。或者由於空調故障,使基站室內溫度偏高,從而降低了蓄電池使用壽命。




基站停電後,蓄電池放電至終止電壓,未及時進行補充電,也將導致電池容量下降和使用壽命縮短。




膠體電池(閥控式密封膠體電池)




蓄電池采用凝膠狀的膠體電解液,正常使用時保持氣密和液密狀態,當內部氣壓超過預設值時,安全閥自動開啟,釋放氣體,當內部氣壓降低後,安全閥自動閉合使其密封,防止外部空氣進入電池內部。電池在使用壽命期間,正常使用情況下無需補加電解質。




容量係列


12V 50--200Ah      2V 200--3000Ah




使用環境-戶外基站






使用環境-風光互補站




使用環境-太陽能站




UPS供電係統




UPS工作原理


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、靜態開關、蓄電池組和控製、監測、顯示告警及保護電路組成。


市電正常時,輸入電壓經過整流濾波電路,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,靜態開關切換到逆變器端,由逆變器完成穩壓和頻率跟蹤功能。


當市電出現故障,UPS工作在後備狀態,靜態開關仍然切換在逆變器端,由逆變器將蓄電池的直流電壓轉換成交流電壓,通過靜態開關輸出到負載。


當市電正常、逆變器出現故障或輸出過載時,UPS工作在旁路狀態,靜態開關切換到市電端,由市電直接給負載供電。




UPS的4個要素


高可用性的UPS的4個要素:可靠性、功能性、可用性、和故障容限。


可靠性:UPS模塊、靜態開關和配電設備必須非常可靠,以MTBF 衡量,此外係統設備應盡量簡單,將單點故障減到最小。


功能性:應能保護負載免受所有市電電源幹擾的影響,不同技術的UPS所能保護的幹擾是不同的。


可用性:必須允許係統中所有的電源設備同時維護。當係統一些元件維護時,係統仍能為負載正常供電。真正的可維性與係統的冗餘度有關,但係統應有內部或外部維修旁路。


故障容限:係統必須具有故障容限以處理係統元件的故障而不影響負載設備的供電。


可靠性和功能性主要取決於UPS 的內部技術,即采用備用(passivestandby)、互動(line interactive)、雙變換(double onversion)等技術。


可用性和故障容限主要取決於UPS 的冗餘方式和配電電路方案




UPS分類


常用的UPS係統一般分為兩大類:備用冗餘係統和並聯冗餘係統。


備份冗餘係統中,一台電源裝置供電,另外幾台備用,一旦正在運行的電源裝置發生故障,備用電源裝置立即投入工作。


並聯冗餘係統中,多台電源裝置並聯供電,在正常工作狀態下,每台電源裝置的輸出功率都低於它的額定輸出功率。




UPS工作方式


單機工作方式


串聯備份工作方式


並聯冗餘工作方式




UPS單機工作方式


單機工作方式是UPS最常見的和最基本的工作方式,它一般使用在不能停電的一般負載場合,其可靠性較差。


UPS單機係統沒有容量的冗餘,不能保護內部模塊本身的故障。也不能保護設備的故障。因此,UPS 內部模塊、係統和配電均不能同時維護;內部模塊和配電均無故障容限。所以,單機係統僅適用於允許UPS停機2~4小時進行維護,在此期間可以由帶有各種幹擾的市電電源直接供電的負載。對於要求更高的可用度的應用場合,雙變換UPS單機係統就不適用了。




UPS串聯備份工作方式


雙機熱備份也是為了大大提高供電係統的可靠性,它和雙機並聯一樣,也是使用在特別重要的場合。


其工作方式是:UPS2的輸出作為UPS1的旁路輸入,正常時UPS1處於主用狀態,承擔100%的負載,UPS2處於熱備份狀態;UPS1故障,則由UPS2轉為主用,承擔全部負載;UPS1、UPS2均故障,則由市電經靜態旁路開關直接對負載供電。


缺點:主備機老化程度不一,易造成切換失敗。或需要定期倒換。




UPS並聯冗餘工作方式


兩台UPS並聯的必要條件時同頻、同相、等幅,因此必須有一個並聯控製器,它主要完成同步鎖相、均流及並聯管理等功能。


UPS並聯的目的是為了大大提高供電係統的可靠性,它往往使用在特別重要的場合,如通信、衛星發射中心、石油、化工、電力、鋼鐵、金融和廣播電視等係統中,這些係統停電會造成巨大的經濟損失,因此要求供電係統的絕對可靠。


其運行模式是:兩台UPS均正常時,各承擔50%的負載;當其中某一台UPS故障,由另外一台承擔100%的負載;當兩台UPS均故障時,市電經靜態旁路開關直接對負載供電。






並聯冗餘UPS- 單母線供電係統






並聯冗餘UPS- 雙母線供電係統




並聯冗餘台數


廠家一般承諾可以6台(8台)UPS 並聯。但是,當並聯的單機UPS 係統的數目增大時,並聯冗餘係統的可用度的提高的幅度會減小。N很大時,並聯冗餘係統可用度的提高並不明顯。而且,在實際應用中,N 較大的N+1並聯冗餘係統的故障率較高。所以,在投資允許的情況下應盡量采用1+1並聯冗餘UPS係統。如果係統容量很大,必須采用N+1並聯冗餘UPS係統時,應注意並聯的單機台數不宜太多,一般建議N≤3。




新能源供電係統




太陽能供電係統組成


太陽能電池方陣


儲能裝置:一般為閥控密封鉛酸蓄電池。


配電裝置:即太陽能控製器,用來控製太陽能電池對蓄電池的充電和蓄電池對通信設備的放電,係統控製器還具有溫度傳感器、煙霧傳感器、蓄電池回路熔斷器輔助觸點、太陽能電池方陣輔助觸點和門禁觸點等


通信設備


電壓變換裝置(個別):隻在供給不同電壓的通信設備時才使用




太陽能供電係統-運行方式


在有光照時,太陽能電池控製器控製太陽能電池對蓄電池的充電,充滿電的蓄電池經過太陽能電池控製器對通信設備放電供電,一般情況下,設計的蓄電池容量較大,不等蓄電池放電電壓低到預定值,翌日太陽能電池就會又對蓄電池充電,如此充、放循環維持供電不間斷,如果連續數日無太陽,蓄電池得不到及時充電,其放電電壓低到預定值時,太陽能電池控製器會及時斷開負載,以保護蓄電池不過放電。




太陽能供電係統-安裝方式


太陽能電池方陣的安裝地點與容量有關,安裝地點不同,安裝設計要考慮的問題也不同。


小型獨立光伏發電係統的太陽能電池方陣可以安裝在室外杆上或塔架上,太陽能電池方陣以固定在杆塔上的鐵架支撐


中型光伏發電係統不論是獨立的還是混合的,其太陽能電池方陣多放在建築物的屋頂平台上或水泥柱支撐的鐵梁上,少數安裝在地麵上


大型光伏發電係統的太陽能電池方陣占地較多,宜安裝在地麵上




太陽能供電係統-容量計算




P:太陽能電池方陣總容量(W)


Up:一個太陽能電池組件在標準測試條件下取得的工作點電壓(V)


I:負載電流(A)


ηb:蓄電池充電安時效率,鉛酸蓄電池取0.84


T:當地每年日照時數(h)


Uo:每隻蓄電池的浮充電壓(V)


Nb:每組蓄電池隻數


U1 :串入太陽能電池至蓄電池供電回路中的元器件和導線在浮充充電式引起的壓降(V)


Fc :影響太陽能電池發電量的綜合修正係數,一般取1.2-1.5


η :根據當地平均每天日照數折合成標準測試條件光照時數所取得的光強矯正係數,一般取0.6-2.3


α :一個太陽能電池組中單體電池的電壓溫度係數,其值為-0.002— -0.0022V/°C


t1 :太陽能電池組件工作溫度( °C )


t2 :太陽能電池標準測試溫度( °C )


Nm :一個太陽能電池組件中單體太陽能電池串聯隻數


8760:平均每年小時數( h )




太陽能基站





風力發電係統組成


風力發電機


風機控製器                  


風力發電機假負載


配電裝置


儲能裝置:一般為閥控式鉛酸蓄電池


通信設備


電壓變換裝置:在同時供給不同電壓的通信設備時才使用




風力發電機-原理


風力發電機主要由風能收集裝置、傳動機構和發電機組成,風能收集裝置及傳動機構因發電容量不同而各不相同,我國通信用風力發電機容量為小型機,多用常規的槳葉式風輪作為風能收集裝置,並將發電機固定在同一轉軸上,從而省略傳動機構,槳葉式風輪的旋轉,有阻力型、升力型、阻力升力結合型三種


風力發電機發電受氣候條件的影響,隻有風力大於風力機起動風速時才能轉動發電,為充分利用風力,當風向改變時,風輪也要隨之調向對風,小型或微型風力機可以采用尾翼調向,中型和大型風力機多采用輔助風輪調向


風力發電機在大於起動風速的情況下運行時,在一定的風速範圍內,風速越大,發電就越多,為了使風輪在風速變化時轉速不出現大的波動,也為了使大風時不致超速造成損壞,風輪一般都有調速裝置。調速係統有兩種類型:


一種是葉片漿距固定,當風速增加時,通過輔助側翼或傾斜鉸接的尾翼及其他氣動機構,使風輪繞垂直軸回轉,偏離風向,減少迎風麵,達到調速的目的


一種是葉片漿距可以變換,當風速變化時,利用氣動壓力或風輪旋轉引起的離心力改變漿距,實現調速,當風速超過極限值時,風力機可以實現“折尾”保護,使風輪平麵與風向平行,停止發電


通信用風力發電機,通常采用無刷的三相永磁交流發電機(也有采用永磁式直流發電機的),繞組固定在非鐵磁合成材料製成的獨立定子上,由於沒有鐵心,永久磁鐵不會鎖住運轉的風力渦輪,因而消除了鐵損,且能使風力發電機在常見的低風速情況下以最高的效率工作




風力發電機-分類


通信局(站)一般使用小型水平軸式三相交流風力發電機及其配套的風機假負載,還有整流、控製、配電設備。


按發電容量不同,分為大型(50kW以上)、中型(10-50kW) 、小型(1-10kW) 、微型(1kW以下)。


按風機的形式可分為:垂直軸式、水平軸式(常見)和自由式(容量較小)三種。


按發電機額定電源不同,可分為交流和直流,交流又有單相、三相之分,三相交流風力發電機較為常見。




風力發電機-風機控製器


風機控製器包含整理器和控製器兩部分。


整流器是利用半導體整流原理,在通信設備需要時將風力發電機發出的交流電變成直流電。


控製器采用單片機接收主控機發出的指令信號,對風力發電機控製。


控製風力發電機投入或撤除對通信設備的供電。撤除供電時提前投向風機假負載,以確保風機避免在開路狀態下運行而造成飛車。




風力發電機-風機假負載


風機假負載就是一個電阻箱,利用電流通過電阻產生熱量的原理和散熱的方法,把風力發電機產生的多餘的電能轉化為熱能,並散發到空氣中,從而保證風力發電機始終運行在帶載狀態。


風機假負載是根據風力發電機的要求生產的專用設備,其使用電壓、功率和使用壽命都與風力發電機相匹配。由於工作時不斷有熱量散出,在安全和通風方麵都有考慮。




風力發電機-容量計算


風力發電機在風力小於風力機起動風速時不能轉動,在起動風速時開始轉動發電,在大於起動風速的情況下運行時,在一定的風速範圍內,發電量與風速按一定曲線規律(近似成正比)變換,在風速超過極限值時,風力機停止轉動,不再發電。


在發電風速範圍內,風輪功率的表達式為:


W=CpApv3/2


Cp:風輪的功率係數(風能利用係數),其理想值約等於0.593,現代風力機值可達0.40


A :風輪工作麵積(葉片掃掠麵積)


p :空氣質量密度


v :氣流速度


現代水平軸風力發電機通常采用高轉速升力型風輪




風力發電機的選擇


風力發電機的選用:風力發電機的容量要在年平均風速下滿足通信負荷要求。


風機控製器的選用:風機控製器是風力發電機生產廠生產的風力發電機配套設備,風力發電機一經選定,同時就把風機控製器選定了。


風機假負載的選用:風力發電機的假負載(電阻箱)的輸入電壓和功率要滿足風力發電機的要求。




風力發電基站




油機發電機組




發電機組作用




汽油發電機組


■汽油發電機組的選用


容量應滿足全站保證負荷供電的需要。


根據負荷大小決定,負荷小於10KW時,宜選用汽油發電機。


燃料供應方便的在同等條件下優先使用。




■汽油發電機組的安裝


一般不需要固定安裝,放在水平的混凝土地麵即可。


室內要求通風良好,並且消防符合有關規定。




柴油發電機組-分類


■柴油發電機組是燃燒柴油的內燃機拖動發電機發電的電源設備。


按安裝方式分:移動、固定


按散熱方式風:風冷、水冷


按操作情況和自動化程度分:手動操作、自動起停、無人值守


按汽缸中活塞運動情況分:四衝程、二衝程


按柴油機運行速度分:高速(n ≥1000r/min)、中速(300r/min<n<1000r/min) 、低速( n≤300r/min )


按啟動方式分:電啟動、手搖啟動、壓縮空氣啟動


按柴油機汽缸進氣情況分:一般型、增壓型


按發電機的電壓等級分:一般、高壓




柴油發電機組-組成


柴油發電機組的性能由組成柴油發電機組的各種係統所決定:


啟動係統,有手搖啟動、電啟動、壓縮空氣啟動


燃油(燃料)供給係統,由燃油箱、濾油器(粗、細)、燃油泵、限流閥和噴油器用油管連接構成


潤滑係統,由潤滑油泵(機油泵)、潤滑油濾清器、機油冷卻器、集油箱及發動機潤滑油輸送管路組成


冷卻係統,有風冷、開式循環水冷、閉式循環水冷


進、排氣(煙)係統,由空氣濾清器(粗、細)、汽缸和外接的排氣管、柔性連接(波紋管)、消聲器等組成


勵磁係統,有無刷勵磁、手動勵磁裝置、可控與不控相複勵裝置、晶閘管勵磁調節器、直流發電機勵磁、半導體勵磁係統(自勵、他勵)、諧波勵磁等




固定柴油發電機組容量確定




柴油發電機組選擇


■容量應滿足全站保證負荷供電的需要


■機組在下列環境條件下應能輸出額定功率並正常地工作:


海拔高度:≤1000m;


環境溫度:-5℃~+40℃;


空氣相對濕度:≤90%(25℃)。




■柴油發電機組在非標準大氣壓狀況下工作時,應將功率加以修正,簡易的計算方法為:


P=(NeC—Nf)K1n


P:柴油發電機組在非標準大氣壓狀況下的輸出功率(kW)


Ne:柴油機在標準大氣壓狀況下的額定功率(hp,1hp=0.7355kw)


C:柴油機在非標準大氣狀況下的溫度、濕度和大氣壓力的綜合修正係數


Nf:風扇消耗功率(hp)


K1:功率換算常數


N:發電機效率




柴油發電機組的耗油量


機組在額定工況下,燃油、機油不超過以下範圍:







固定柴油發電機組的安裝




柴油發電機組安裝






固定柴油發電機組的降噪處理




柴油發電機組運行


■主備方式


主備方式工作的兩台機組,通過設置任意一台機組均可作主用或備用機組,兩台機組具備機械和電氣聯鎖。啟動主用機組失敗時自動控製啟動備用機組。市電來電信號經延時切掉機組輸出開關,運行的機組自動空載運行5min後自動停機。




■並聯方式


並聯方式工作的發電機組,當接到啟動信號同時啟動兩台機組,隻有在並聯成功後才帶負載供電,當負載小於單台機組的額定功率的80%時,自動解除一台機組;當負載達到85%時自動啟動另一台機組並入供電。市電來電信號經延時確認後,自動切掉機組輸的機組空載運行5min後自動停機。


兩台柴油發電機組並聯運行的條件是:電壓相等、頻率相等和相位相同




■ATS


市電和油機的轉換應采用機械和電氣聯鎖並具備市電優先供電功能,宜采用ATS。




油機房的設置


發電機房應盡量設置在建築物的背麵,不應設置在大樓的主要出入口、貼鄰或主出入口的上下


需考慮發電機的搬運,將發電機尺寸及重量提交土建專業,以便規劃搬運通道及樓麵荷載,其次考慮發電機進風、排風、排煙管道。對於設置在一樓的,條件允許情況下使柴油發電機房兩麵牆直接靠室外,一麵作進風,一麵作排風使用


設置自動滅火係統和火災自動報警係統,發電機房設一級普通溫度探測器(動作溫度為62℃)和一級普通光電煙感探測器,連接到氣體滅火控製盤。氣體滅火控製盤可獨立完成氣體防火區內火災探測和氣體滅火裝置係統的聯動控製,並把火災報警、故障狀態、鋼瓶噴氣、自動手動狀態通過模塊送到消防控製室,進行報警顯示和相關消防聯動控製。




油箱設置


根據JGJ/T16-92《民用建築電氣設計規範》第6.1.9.1條規定:按柴油發動機運行3-8h設置日用油箱;又根據GB50045-95《高層民用建築設計防火規範》第4.1.10.2條規定:中間罐的容積不應大於1m³。設計中,不論柴油發動機的容量大小,設置的油箱為一台發電機對應一個容積不應大於1m³的油箱,較大柴油發電機組1m³油箱僅能滿足運行3-4小時,不能滿足市電停電較長的要求,所以實際應用中,可通過設置地下油庫、移動油車解決長時間供油問題。




固定式燃氣輪機發電機組結構圖




固定式燃氣輪機發電機組結構圖






常見油機發電機組






防雷接地係統




雷電過電壓產生


直擊雷


感應雷


線路來波


地電位反擊




雷電過電壓造成的後果


電磁汙染


電磁幹擾


設備損壞


係統崩潰




雷電防護目標


自然界中一次雷擊的放電電流很大,從幾十千安到幾百千安。如果要防護所有可能發生的雷電,代價十分巨大。


合理的防護目標是:防止和減少雷電對通信設備造成的危害,確保人員安全和通信係統的正常運行。確保絕大多數情況下係統的安全正常,個別情況下雷電故障能限製在較小的範圍內。




雷電危害的途徑




雷電防護的基本原則


確保人身安全


執行規範綜合防護


安全性、可靠性並重


合理投資




接地係統分類


根據規範要求,交直流電源係統和建築物防雷等都要求接地,各種接地的分類一般可分為工作接地、保護接地和防雷接地。工作接地又分為直流工作接地和交流工作接地。防雷接地也稱過電壓保護接地。


直流工作接地:也可稱為電信接地或功能接地。最常見的有開關電源和蓄電池正極接地。


交流工作接地:在交流電力係統中,運行需要的接地(如中性點接地等)稱為交流工作接地。最常見的有三相四線中的零線接地。


保護接地:保護接地的作用是防止人身和設備遭受危險電壓的接觸和破壞,以保護人身和設備的安全。




接地係統圖




接地網簡圖




接地方式


■通信設備的保護接地


機房內通信設備及其供電設備正常不帶電的金屬部分、進局電纜的保安裝置接地端以及電纜的金屬護套均應做保護接地;


數字通信設備的機架保護接地,應從接地總匯集線或機房內的分接地匯集線引入,並防止通過布線引入機架的隨機接地,天線、饋線的上端和進入機房的入口處均應就近接地。




■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;


機房的直流電源接地垂直引入線長度超過30m時,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,除應設保安防雷裝置外,宜采用三相五線製引入電力室。該變壓器機殼與低壓側中性點匯集後,就近接地,中性線不準安裝熔斷器;


引入大樓的交流電力線宜采用地下電力電纜,其金屬護套的兩端均應做良好接地;


大樓內所有交直流用電設備均應采取接地保護。交流保護地線應從接地匯流線上引,嚴禁采用中性線作為交流保護地線。




電力電纜及斷路器




電力電纜




電力線分類


裸電線:表麵不帶絕緣層的導體,分為電工圓銅杆、電工圓銅線、電工鋁線、鍍錫圓銅線、電工扁銅線、銅及鋁母線、硬銅絞線、鋁絞線、鋼芯鋁絞線、防腐鋼芯鋁絞線;


銅、鋁絞線:由多股單芯實體導線絞製而成,用於室外高、低壓架空線路;


銅、鋁母線:分為圓母線及矩形母線,矩形母線載流量大,廣泛用於高、低壓配電設備的屏間連接母線、屏內電氣元器件的布線及用於直流電源供電的電源屏到通信設備的電源饋線,最小截麵積15*10mm、最大截麵積120*10mm,當需承載較大負荷電流時,可采用兩根或多跟並接;


絕緣電線:在導體外麵包有絕緣層的電線,有橡膠及聚乙烯(PVC);


絕緣電線分為硬導線和軟導線,硬絕緣導線一般作為室內外架空明敷線路、建築照明管路敷設線路、建築設計的水泵及風機電動機管路敷設的電源線路、配電盤櫃間的配線線路、銅鋁絞線用於室外高低壓架空線路。


電力電纜:用於固定敷設的電力傳輸和電力配電線路,不同型號的電力電纜可以適用於不同的敷設方式,如直埋、穿管、架空走線架、地槽及隧道等,分單芯、雙芯、三芯、四芯、五芯等;


預製分支電纜:具有安裝簡單、環境要求低的特點,廣泛應用於住宅樓、賓館、醫院、商場、工廠配電係統、公路、橋梁、隧道的照明係統,在通信樞紐工程中,預製分支電纜主要用於高層建築照明、空調配電。費用較高,電纜製作需進行現場實地查勘,電纜製作完成後如安裝地點進行變更,原製作的預製分支電纜不能使用;


控製電纜:絕緣材料均采用聚乙烯(PVC)絕緣(有單護套、雙護套及鎧裝),按使用場所及用途分為一般控製電纜、屏蔽控製電纜和多芯屏蔽電子計算機電纜。控製電纜的額定電壓分為450/750V和0.6V/1KV兩個等級,分別適用於相應電壓等級的電器控製電路、監控電路、保護電路及電源信號的引接等;


控製電纜的截麵積係列為0.7、1.0、1.5、2.5、4、6、10mm2 ,推薦的芯數係列為2、3、4、5、7、8、10、12、14、16、19、24、27、30、37、42、44、48、52等。




電纜結構




電纜由導體(電纜芯線)、絕緣層和保護層(護套)組成;


導體:電纜的芯線,材料是由銅或鋁材製作,由多股小截麵積導線組合而成,具有一定的柔韌度;


絕緣層:材料分為勻質和纖維質兩類;


勻質材料:有橡膠、聚乙烯等,聚乙烯絕緣層具有很好的防潮性,但受溫度、環境的影響較大,長期在高溫及惡劣環境中使用容易老化,從而降低使用壽命;橡膠絕緣層不耐油,耐高溫性能差,在高電壓下橡膠容易受電暈作用而產生裂縫,適用於低壓配電。橡皮絕緣電纜柔韌性好,能在寒冷氣候下敷設;


纖維質材料:棉、麻、絲、綢、紙等,此材料不加處理極易吸水,為提高電纜的防潮性能,使用紙絕緣材料必須進行油浸(滴流和不滴流),絕緣層外采用金屬護套;


保護層(護套):作用是增加電纜機械強度,使電纜敷設時絕緣層不受損傷,電纜護套分單護套和雙護套兩種;




電纜命名





電纜型號


通常通信電力電纜均采用的是銅芯阻燃聚氯乙烯絕緣護套軟電纜RVVZ-600(1000):


常用單芯電纜RVVZ-600(1000):10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240、300mm2。


常用二芯電纜RVVZ-600(1000) :10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240mm2。


常用三芯電纜RVVZ-600(1000):1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240mm2。


常用四芯電纜RVVZ-600(1000):3*1.5+1*1、 3*2.5+1*1、 3*4+1*2.5、  3*6+1*4、   3*10+1*4、  3*16+1*6、   3*25+1*10、 3*35+1*10、 3*50+1*16、  3*70+1*25、 3*95+1*35、 3*120+1*50、 3*150+1*70、3*185+1*95、3*240+1*120mm2


常用五芯電纜RVVZ-600(1000):       3*1.5+2*1、 3*2.5+2*1、 3*4+2*2.5、  3*6+2*4、   3*10+2*4、  3*16+2*6、   3*25+2*10、 3*35+2*10、 3*50+2*16、  3*70+2*25、 3*95+2*35、 3*120+2*50、 3*150+2*70、3*185+2*95、3*240+2*120mm2。




斷路器




空氣開關型號規格


根據電流分:


1A、2A、3A、4A、5A、6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A、80A、100A等係列。


常用的有:


6A、10A、16A、20A、32A、63A、100A等係列。


根據極數分:


單極、雙極、3極、4極。




DNC係列小型斷路器




RT20係列高分斷能力(HRC)刀型觸頭熔斷器





低壓熔斷器的選擇




動力環境監控係統




監控係統的作用


通信局(站)電源、空調和環境集中監控管理係統(以下簡稱監控係統)是提高通信局(站)電源係統穩定、可靠、安全供電和集中維護管理的一個重要環節。監控係統的目標是對監控範圍內的電源係統、空調係統和係統內的各個設備及機房環境進行遙信、遙測、遙控、遙調,實時監視係統和設備運行狀態,記錄和處理監控數據,及時檢測故障並通知維護人員處理,實現電源、空調的集中維護和優化管理,提高供電係統的可靠性和通信設備的安全性,達到通信局(站)少人或無人值守。同時對通信局(站)的基本環境參量(如溫濕度、水浸、門禁等)進行檢測,及時發現火災、水災和非法入侵,保衛通信機樓安全。具體內容為:對各種電源、空調、動力設備的運行狀態及機房環境參數實行集中監控。




監控對象


動力設備:高低壓配電、通信機房的電源、整流器、穩壓器、油機、逆變器、 蓄電池組、UPS以及太陽能供電設備、風力發電設備等。




環境參量:溫度、濕度、煙感、紅外、玻璃破碎、水淹、門磁開關、智能門禁、手動報警開關、空調以及各個局站的現場視頻等。




名詞解釋


監控中心Supervision Center(SC):本地網或者同等管理級別的網絡管理中心。


區域監控中心Supervision Station(SS):區域管理維護單位。


監控單元Supervision Unit(SU):監控係統的最小子係統,由若幹監控模塊和其它輔助設備組成,監控範圍一般為一個獨立的通信局(站)或大型局站內一套相對獨立的電源係統。


監控模塊Supervision Module(SM):完成特定設備管理功能,並提供相應監控信息的設備。




監控係統三級網絡結構和接口




監控係統兩級網絡結構和接口




監控中心PSC/SC




基站現場監控單元SU




組網方式


■在監控係統中,省監控中心(PSC)與監控中心(SC)之間、監控單元(SU)與監控中心(SC)之間傳輸通信應根據實際的傳輸資源狀況,選擇穩定、可靠、合理的傳輸組網方式


單向鏈形組網


E1雙向保護環方式


IP組網


無線組網


E1單獨組網


    貴州UPS電源


■組網建議


對於具有E1傳輸資源的基站,若E1傳輸資源豐富並能夠組成E1傳輸環路保護的,應首選獨立E1或E1雙向保護環組網


如果條件不具備的,可選擇E1單向鏈組網。采用E1傳輸組網時,優選基於IP組網的方式


對於提供IP傳輸的基站,建議使用IP組網方式


貴州USP電源對於邊際站等傳輸資源匱乏、又需要進行動力環境監控的基站,可以采用無線傳輸方式組網




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