为了保证各类通信设备可靠和安全地工作,通常在各种电气设备设置零电位点,该点在物理上与大地有良好的电气连接,这种连接称为接地。构成接地的一切装置称为接地系统。
接地系统通常由接地体、接地引入线、接地汇集线(接地母排)和接地线组成。
接地体:埋入地中并直接与大地接触的金属导体(或钢筋混凝土建筑物基础组成的金属导体)。
接地引入线:为了减少接触电阻,通常安装多根金属接地体。把多根接地体用一条金属导体连接成一组并接入室内接地母排,该连接导体称为接地引入线。
接地汇集线:为了接地的安全和可靠,把不同方向、不同物理位置的接地汇集成一条接地干线,该干线成为接地汇集线或称为接地母线。
接地线:被接地的设备或电源系统与接地母线可靠连接的导体称为接地线。
电信电源按照接地系统的用途可分为工作接地、保护接地和防雷接地。
工作接地按照电源性质分为直流接地和交流接地。
保护接地按保护功能分为设备保护接地和屏蔽接地。
近年来由于微电子技术和计算机技术在通信设备中的大量应用,通信电源瞬时中断,也会丢失大量信息,所以通信设备对电源可靠性的要求也越来越高。同时,由于通信设备的容量大幅度提高,因此,电源中断将会造成更大的影响。比如,许多大、中城市的电话局容量普遍在2万~3万门以上,电信综合枢纽的装机容量和规模更大,担负的通信任务非常重要,一旦电源中断,将造成巨大的经济损失和极坏的政治影响。
为了确保可靠供电,交流供电系统中应加入不间断电源(UPS)或通信逆变器。直流供电系统应采用整流器与蓄电池并联的浮充供电方式。此外还必须提高各种通信电源设备的可靠性,为此,较先进的开关整流器都采用多只整流模块并联工作,某一个模块发生故障不会影响供电。目前,先进的通信电源设备和平均无故障时间可达20年。
为贯彻国家能源政策并保证通信网可靠运行,各级通信部门都在尽快把可靠性较差且效率很低的通信电源设备更换下来。
传统的通信电源系统以直流供电为主,为了保证不间断供电,必须配备两组很大容量的蓄电池。近年来大量应用的阀控铅酸蓄电池的价格较高,体积和重量也较大。因此,若以直流供电为主,势必造成电源投资很大,同时,电源机房占用面积也很大。
许多先进通信设备对环境温度的要求很高,机房空调设备的供电非常重要,为了确保空调设备正常工作,必须保证交流电源不间断。此外,许多计费设备,显示设备也需要交流电源,采用交流不间断供电后,蓄电池驵的容量可以大幅度降低,蓄电池组的提供供电时间可降到1小时以内。
近年来,交流不间断电源,通信逆变器,交流稳压电源和无人值守油机发电机组的技术水平迅速提高,大大提高了交流供电的可靠性和供电质量,一旦市电中断,几分钟内,油机发电机组即可正常供电,为交流电提供了有力的技术保障。
通信电源系统按照电源设备与其供电负载所处的相对物理位置分类,分为集中供电和分散供电两种方式:
(一)集中供电
传统的供电方式采用集中供电,即供电设备集中和供电负荷集中。采用集中供电方式电源系统组成方框图如图1-1-2所示。
图1-1-2 集中供电方式系统方框图
1、集中供电的优点是:由于整流器、控制屏、变换器、逆变器都集中放置在电力室,各类电压的电池组都集中放置在电池室,因而供电容量大,且无需考虑兼容问题,供电设备的干扰也不会影响通信设备。
2、集中供电的缺点:
(1)供电设备集中,体积大,重量重,故电力室和电池室必须建在电信大楼的底层,土建工程大。同时由于负载集中,若出现局部故障,则影响到全局。
(2)电力室至机房的馈电线截面积很大,且随着不断扩容而增大,造成安装的困难,也消耗铜材太多,且线路压降大。
(3)需在基础电源引出端至负载端装设中间滤波器,否则电磁干扰射频干扰将通过汇流线进入通信设备,影响通信质量。
(4)扩容困难。
(二)分散供电
分散供电系统是指供电设备独立于其他供电设备的负载,即负荷分散或电池与负载都分散。
1、分散供电的类型
(1)在通信机房内设一个集中的电源系统,包括整流设备和蓄电池,向全部通信设备供电。
(2)在通信机房内设多个电源系统(包括整流设备和蓄电池),分别向通信设备供电。
(3)通信设备每个机架内设独立的子电源系统,仅供本机架通信设备使用。
2、分散供电的优点:
分散供电方式电源系统组成方框图如图1-1-3所示。
图1-1-3 分散供电方式电源通信系统方框图
同一通信局(站)原则上应设置一个总的交流供电系统,并由此分别向各直流供电系统提供低压交流。
交流供电系统的组成和要求同上所述。各直流供电系统可分层设置、或分机房设置,也可按通信设备系统设置。设置地点可为单独的电力电池室,也可与通信设备同一机房。使用分散供电,主要优点体现在以下几个方面:
(1)占地面积小,节省材料。
(2)节能、降耗。如在分散供电系统中,整流设备采用的高频功率整流模块,控制单元采用微机技术,便可大量节省能耗。(PWM高频整流模块cosφ≈1),效率90%以上)。
又如集中供电时,从电力机房到通信机房馈电线压降为1~2V,故电能损耗大,而分散供电,电源设备与通信设备同装一室,故馈电线压降极小。
(3)运行维护费用低。由于电源设备不需要一开始按终期容容量配置,机动灵活,有利于扩容,加之巡视工作量少,所以运行维护费用少。
(4)供电可靠性高。由于采用多个电源系统,因而故障率小,即全局通信瘫痪的概率相对减小。
近年来,大型枢纽和高层局(站)内通信设备的容量迅速增加,所需的供电电流大幅度提高,有时需要几千安培,集中供电系统很难满足通信设备的要求。同时,采用集中供电系统时,万一电源出现故障,将造成大范围通信中断,从而造成巨大的经济损失和极大的社会影响。
采用分散供电系统后,可以大大缩短蓄电池与通信设备之间的距离,大幅度减小直流供电系统的损耗。同时,从电力室到各通信机房可采用交流市电供电,线路损耗很小,可以大大提高送电效益。
总之,将大型通信枢纽或高层通信局(站)设备分为几部分,每一部分由容量适当的电源设备供电,不仅能充分发挥电源设备的性能,还能大大减小电源设备故障的影响。同时,能大量节约能源。因此,目前许多国家的通信大楼都采用分散供电方式。
采用分散供电方式时,交流供电系统仍采用集中供电方式,交流供电系统的组成与集中供电方式相同,直流供电系统可分楼层设置,也可按各通信系统设置。目前各通信局(站)直流供电系统都采用了高频开关整流模块和阀控式铅酸蓄电池组,由于开关整流器为模块化结构,扩容很方便。因此,可根据当前用电负荷,合理化配置整流模块的数量,尽可能使每个模块输出电流达到欲定值的60-70%,以便获得较高的效率。为了确保供电可靠,还可备用一~二块整流模块。考虑到远期扩容要求,开关整流器机架应留有一定的安装空位。
阀控式铅酸蓄电池组可设置在电池室内,也可设置在通信机房内。在各直流供电系统中,都应采用子容量阀控蓄电池。目前,阀控蓄电池的寿命大约为十年,因此,阀控铅酸蓄电池的配置应满足8~10年通信设备扩容的要求。
通信设备和电源设备(包括一次和二次电源设备)装在同一机架内,由外部交流电源供电的方式,称为一体化供电方式。采用这种供电方式时,通常通信设备位于机架的上部,开关整流模块和阀控铅酸蓄电池组装在机架的下部。目前光接入单元(ONU)和移动通信基站都采用这种供电方式,应当说明,在可靠性较高的通信设备中,都应设置备用整流模块。
为了确保通信电源系统可靠工作,除了提高通信电源设备的可靠性外,供电系统的日常监控和维护极为重要。电源维护人员必须及时了解各种设备的运行状况和出现的问题,及时采取措施,提高供电可靠性。此外,采用集中监控管理系统,也可大大提高通信电源的现代管理水平。
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