电源专业知识课件.docx

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电源专业知识课件

电源专业知识交流讲座

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一、系统构成

1.1通信电源在通信网的位置

通信电源在通信网中处理基层的位置，其属于内部基础系统，并非面对客户的系统，正因为其所处的位置，决定了其重要程度，行内人常常会把通信电源称作通信网的“心脏”。

1.2通信电源系统的组成:

通信电源设备和设施主要包括：

交流市电引入线路、高低压局内变电站设备、柴油发电机组、整流器、蓄电池组、直流变换器和交流逆变设备、以及各种交直流配电设备等。

二、设备介绍

2.1交流类

2.1.1变压器

变压器是把10KV高压电源变换到380V/220V低压的电源设备。

较常使用的有油浸式变压器和干式变压器。

2.1.2、避雷器

主要尽量避免设备给雷击，或当线路发生过载、短路、过电压故障时，对电源设备起到保护工作。

通常将通信电源交流系统低压电缆进线作为第一级防雷，交流配电屏内作第二级防雷，整流器输入端口作为第三级防雷，这是通信电源系统防雷的最基本的要求。

2.1.3、交流配电屏（箱）

低压配电设备是将由降压电力变压器输出的低电压电源或直接由市电引入的低电压电源进行配电，用作市电的通断、切换控制和监测，并保护接到输出侧的各种交流负载。

2.1.4、开关

（1）刀开关

刀开关是一种带有刀刃楔形触头的，结构比较简单而使用广泛的开关电器。

（2）空气开关

是一种自动切断电路故障的保护电器，主要是用来保护交、直流电路内的电气设备，不濒繁地启动电动机及操作或转换电路。

（3）漏电开关

主要作用是防止人员或动物不小心触电，而能够自动切断供电的开关。

（4）熔丝

熔断器是借助熔体当电流超过限定值而融化，分断电路的一种用于过载和短路的保护电器。

2.1.5、柴油发电机

柴油发电机组属自备电站交流供电设备的一种类型，是一种中小型独立的发电设备。

一旦市电发生中断，交流负载同步断电，立即停止工作；蓄电池组提供直流负载工作的时间是有限的，为了保证长时间更安全的供电，因此引入了发电机作后备交流供电。

控制箱：

对柴油发电机进行启动、停机等控制

发电机：

进行能量的转换，输出交流电。

散热水箱：

进行柴油机的散热处理。

消声器：

消声处理，以达到环境要求。

柴油机：

产生热能量。

联轴器：

扶助柴油机产生热能量。

公共底座：

固定相关部件，并起到减振作用

启动电池：

一般为+24V。

燃油箱。

2.1.6、市电/油机转换屏

实现市电与油机供电间的转换，可分为自动转换及人工转换，内部主要元件为转换开关、控制模块。

2.2、整流直流部分

2.2.1、整流模块

主要将输入的交流电转换为稳定的直流电压。

2.2.2、监控模块

主要对整个整流配电系统进行信息收集、显示、参数设置及控制等多种功能，就像电脑的CPU一样。

2.2.3、干接点

也就是所谓的告警继电器，主要对指定的告警以继电器触点的通、断状态来表示。

2.2.4、智能接口

一般使用得较多的是常见的RS232接口（9针接口），通过该口进行电源监控不但可以实时地将电源的告警上传至监控平台，而且连系统的其它运行信息（电压、电流等）也可上传至平台，并且通过该接口可以对系统进行远程的控制。

2.2.5、直流配电屏

直流配电屏是连接和转换直流供电系统中整流器和蓄电池向电信负载供电的电源设备。

直流配电屏按照配线方式不同，分为低阻和高阻两种，高阻配电屏是把馈线改用小截面电缆出线，每路出线的负线上加装上一定的电阻，如爱立信交换机为26毫欧。

高阻配电的好处是：

当任何一路负载发生短路时，供电母线上的电压变动较小，不足以影响其他分路供电，供电系统的可靠性相对较高。

2.2.6、蓄电池

在电信电源中电池一般作为备用能源使用，即当市电中继柴油发电机未启动输出时，则负载就由蓄电池供电。

而在其它情况蓄电池也会作为启动驱动使用，如柴油发电机的启动电池。

另外，有些电缆型号上加上一个“R”的，是代表多股绞合导体，也就是我们平时常说的“软芯电缆”

ZR-RVV：

阻燃聚氯乙烯绝缘材料聚氯乙烯护套材料软电缆

2.3、仪表类

2.3.1、地阻仪

一般用于地网的地阻测试，也可以用于大地地阻率的测量。

2.3.2、数字万用表

一般用于测量电压、电流和电阻，数字万用表一般还具有二极管、三极管测试，及可作为导通指示器（即当连接电路的电阻）小于几个欧姆时，可发出嘟嘟声（该功能可进行线路是否短路测试）。

2.3.3、兆欧表

兆欧表又称摇表，表面上标有符号“M配”（兆欧），是测量高电阻的仪表。

一般用来测量电机、电缆、变压器和其它电气设备的绝缘电阻。

因而也称绝缘电阻测定器。

设备投入运行前，绝缘电阻应该符合要求。

如果绝缘电阻降低（往往由于受潮、发热、受污、机戒损伤等因素所致），不仅会造成较大的电能损耗，严重时还会造成设备损伤或人身伤亡事故。

2.3.4、电流钳表

主要用于测量在用电缆、铜排等物体上通过的电流，也一般也可测量电压、电阻等，但准确度比数字万用表较低。

三、设计计算编

3.1、变压器的额定容量计算

变压器的额定容量S（KVA）与额定的相电压U（KV）、相电流I（A），线电压UL（KV）、线电流IL（A）有如下关系：

单相变压器：

S=UI；

三相变压器：

S=3UI=√3ULI==√3UIL；

即：

如某局安装一台20KVA三相变压器，则根据以上公式可计算出其输出相电流I=S/（3U）=20/（3*0.22）=30.3A。

3.2、蓄电池组设计配置

蓄电池组容量配置应按站点远期的直流负荷进行核算，其核算公式如下：

Q≥KIT/{n[1+a*（t-25）]}

公式中：

Q表示：

蓄电池组的总容量；

K表示：

安全系统，取1.25；

I表示：

负荷电流；

T表示：

放电小时数；

n表示：

放电容量系统，取值见下表

t表示：

实际电解液的最低温度。

蓄电池室有采暖设备时，可按15℃考虑，无采暖时按5℃考虑；

a表示：

电源温度系数，当放电小时率≥10时，取0.006；当1≤放电小时率＜10时，取0.008；当放电小时率＜1时，取0.01。

举例：

例如现有一电信枢纽局点，其远期直流用电负荷为250A，交流市电为二类供电方式、蓄电池组总放电小时数为2小时（查表可得），根据配置公式进行核算可得：

Q≥1.25X250X2/{0.61[1+0.008（5-25）]}=1073.38AH

则该局点蓄电池组至少应配置为两组600AH蓄电池组。

3.3、整流设备设计配置

整流设备应按局点近期负荷进行核算，其核算公式如下：

N=[（近期最大直流负荷+蓄电池急充电电流量）/整流模块电流量]+1

其中式中的蓄电池急充电电流量应按0.1C10进行取值，而当N≤10时，1只备用；N＞10时，每10只备用1只。

举例：

现有一局点，其近期最大直流负荷为150A，配置两组1000AH蓄电池组，采用的是珠江PRS5000整流设备（其每块整流模块电流量为100A），则该局点应配置整流模块数量为：

{[150+2X（0.1X1000）]/100}+1=5块（小数应取整）

3.4、直流线缆线径的选择

直流电力电缆的选用按线压降容许原则进行核算选择，而放电回路允许压降最大值应按受电负载允许输入电压下限值进行取定，一般总压降48V电源系统不能大于3.2V，而24V电源系统不能大于2.6V。

其核算公式如下：

S≥IL/（pU）

式中S表示：

线缆的线径；

I表示：

负载设计最大电流值；

L表示：

线缆的回路长度；

p表示：

线缆的电导率，铜线为57；

U表示：

对应的分段压降值；

举例：

某48V电源系统站点，1000AH蓄电池组至配电系统线缆单程长度为20米，该分段压降值为0.5V，则核算其选择的铜线线缆线径应为：

S≥100X2X20/（57X0.5）=140.35

3.5、交流电力电缆线径的选择

交流电力电缆的选用按发热情况选择导线截面。

其参考公式如下：

KI≥IJS

其中：

K为温度修正系统（K=Kt*K1*K2）

Kt为温度校正系数；

K1为电缆直埋地敷设多根并列校正系数；

K2为电缆穿管多根并列在空气中敷设校正系数；

I为导线持续容许电流（A）[即导线在考虑标准敷设条件（空气温度为25℃，土壤温度为15℃）和导线连续发热的容许温升条件下，所制定的导线持续容许电流。

]

IJS为最大设计负荷电流（A）

举例：

某局中，最大设计负荷电流IJS为50A，而预设导线敷设的环境温度为25℃，导线在空气中敷设，所选厂家导线连续发热的容许温升为70℃，根据查表运算的结果：

K=Kt*K1*K2=1*1*0.75=0.75，当线缆线径选取35mm2时，其持续容许电流为171.7A，则KI=0.75*171.7=128.775A>IJS；因些可选取该厂线径为35mm2的线缆。

3.6、交流电力电缆线径的经济算法

交流进线电缆截面积选择的原则是：

输入电流按电源设备输入电压允许工作的最低值和输出功率最大的情况来考虑。

一般按经济电流密度来计算交流电缆线径：

S=Im/Ji

Im——最大负载电流

Ji——经济电流密度，一般取2.25

对于短距离的应该按照经济电流密度算法，但是如果是长距离，那么就要考虑电压损失，低压不超过5％。

3.7、UPS容量和UPS蓄电池容量计算方法

（1）UPS容量计算：

P入=P出／（COSφ×ц）

COSφ----功率因数（一般取0.8）

P出-------额定输出功率（KVA）（注：

计算时负载多为W）

P入-------输入功率（KVA）（UPS容量）

ц--------保险系数（一般取0.8）

（2）UPS蓄电池容量计算：

1）Q=KCI

C----电池容量计算系数（见表1）

I-----电池放电电流

K----保险系数（新电池取1，旧电池取1.25）

2）电池放电电流计算：

I=（S×COSφ）／（n×V×ц逆）

S----------UPS额定输出容量（或实际或预期负载）（VA）

ц逆-------逆变器效率（一般取0.8～0.85）

n----------蓄电池只数

V---------蓄电池放电终止电压（2V电池对应1.8V；12V电池对应10.8V）

COSφ----UPS（或负载）功率因数（1～20kVA为0.7，20～120kVA为0.8）

四、测试编

4.1设备通电前的检验

4.1.1通电前应对机架、部件、布线进行绝缘电阻、绝缘强度的检查，并应符合要求。

4.1.2接触器与继电器的可动部分动作灵活、无松动和卡阻，其接触表面应五金属碎屑或烧伤痕迹。

4.1.3接触器和闸刀的灭弧装置完好。

各种开关、闸刀、熔断器容量规格应符合设计要求。

4.1.4布线和接线正确，无碰地、短路、开路、假焊等情况。

机内各种插件连接正确、无松动。

4.1.5机架保护地线连接可靠。

4.1.6各种电压、电流表应进行校验和铅封。

4.1.7测试机内布线及设备非电子器件对地绝缘电阻应符合说明书规定，无规定时，应不小于2MΩ／500V。

4.1.8交流、直流配电设备及开关电源、变换设备等通电检验项目应符合产品技术说明书要求，无规定时可按以下各节所列项目进行。

4.2交流配电设备通电检验

4.2.1能自动（人工）接通、转换“市电”和“油机”电源，并有指示信号。

4.2.2“市电”停电时能自动接通事故照明电路，并发出可见可闻信号，“市电”恢复供电时能自动（人工）切断事故照明电路。

4.2.3各种电压、电流测试显示正确。

4.2.4事故、过压、欠压、缺相等自动保护电路应能准确动作并能发出指示信号。

4.3直流配电设备通电检验

4.3.1各种输出电压、电流测试显示正确。

4.3.2“浮一均”充电测试显示正确。

4.3.3电压过高、过低、熔断器熔断均能发出可见可闻信号。

4.3.4配电设备内部电压降应符合设计要求（屏内放电回路压降不大于0.5V）。

4.3.5同设备多台并联使用时，具有均分性能。

4.3.6监控接口性能正常。

4.4UPS通电测试检验

4.4.1输入、输出交流电压、稳压精度、输出波形、谐波含量、频率精度应符合技术指标要求。

4.4.2市电与UPS输出的转换时间应符合技术指标要求。

4.4.3UPS设备过载能力应符合技术指标要求。

4.4.4输入电压过高、过低，输出过压、欠压、过欠流，UPS设备过载、短路、蓄电池欠压、熔断器熔断等自动保护电路动作应准确动作，声光告警电路工作正常。

4.4.5本地和远地监控接口性能应正常。

4.5整流设备通电测检验

4.5.1通电前应将整流模块输入、输出开关和监控电源开关、电池、负载断路器全部关断。

检查交流引入线、输出线、信号线、机柜内配线连接应正确。

所有螺钉不得松动，输入输出无短路。

检查绝缘电阻应符合要求。

4.5.2接通交流电源，检查三相电压值应符合要求。

观察通电后模块显示器信号、指示灯应正常。

4.5.3检测整流设备输入交流电压电流、输出直流电压电流、输出限流、均流特性，自动稳压及稳压精度、浮充、均充电压值和自动转换、电池充电限流值、输出过流保护值、输出杂音电平等技术指标。

4.5.4整流设备输出杂音应符合下表的规定：

4.5.5市电或油机发电机组供电时应工作稳定、不振荡。

4.5.6浮充、均充方式应能自动转换，输出应能自动稳压、稳流。

4.5.7同型号整流设备应能多台并联工作，并具有按比例均分负载性能，其不平衡度不应大于5%输出额定电流值。

4.5.8功率因数、效率和设备噪声应满足技术指标要求。

4.5.9按照技术指标要求和技术说明，对监控模块告警门限参数、管理参数进行设置和检验：

交流输入过压、欠压、缺相告警。

直流输出过压、欠压、输出过流、欠流告警。

蓄电池欠压告警。

充电过流告警。

负载过流告警。

输出开、短路告警。

模块熔丝告警。

自动保护电路动作应准确动作，声光告警电路工作正常。

应能提供满足“三遥”性能要求的本地和远地监控功能接口。

4.6蓄电池容量测试

4.6.1.放电测试应在电池初充电完毕，静置lh后进行。

4.6.2.放电开始时应立即测试电池组总电压、总电流，并记录开始时间，后每1小时进行标测，每2小时全测，但当电压降至1.9V以下时，应每15分钟全测一次。

4.6.3.初放电应符合出厂技术说明书的规定。

无规定时，蓄电池以10小时率放电。

4.6.4.放电时应符合以下要求：

①为了防止放电过量，初次放电终止，其终止电压应不小于1.8V。

②放电容量应大于或等于额定容量的70%。

4.6.5.放电完毕，在3小时内应以10小时率电流进行二次充电，直至电流、电压在5至8小时内稳定不变。

4.6.6.使用前应检查各单体开路电压，若低于2.13V或储存期超过6个月则应运用恒压限流法进行充电，或按说明书要求进行。

4.6.7.充电电压宜取2.35V／单体，充电电流取0.1C10A，充电终期电压为2.23～2.25V／单体，若连续3h电压不变，则认为电池组已充足。

4.6.8.初充电应按出厂技术说明书规定进行，放出额定容量的30％～40％，应立即进行补充电。

4.7发电机的测试

4.7.1试机前的检查应符合以下要求：

①控制配电屏及各种仪表应完好、齐全，接线正确牢固。

相线排序一致。

②各零部件螺栓及管路接头牢固。

③油箱（罐）底壳应清洁，油路、缸体与缸盖水套孔眼应畅通。

水箱内应用纯水清洗，在冬季应加人防冻液。

④由电动机启动油机时，启动蓄电池电压应正常，接线正确。

⑤机组接地良好，管路畅通，阀门关闭严密。

⑥测量、调整各汽缸进、出气门间隙应符合说明书规定。

⑦燃油、机油要符合油机说明书的规定。

4.7.2空载试验

①运转平稳、均匀，调速器调速准确，转速稳定，无异常响声及异常发热情况。

②电压表、电流表、频率表、温度表、油压表指示应正常。

③排烟及噪声应正常，符合GB3096—93《城市区域环境噪声标准》。

④润滑油压力与温度，冷却水进出口温度应符合技术说明书规定。

⑤空载试验时间不少于0.5h。

4.7.3带载测试

①发电机组在进行负载试验时，可在额定转速下，使油机输出功率分别在额定功率的25%、50%、75%、100%的条件下各运转1小时。

②发电机在进行负荷试验时，必须进行自动电压调节或调速性能、连续运转下的油机水温、油压、机械运转及声响、发电机输出三相电压的平衡程度、转速及发电频率、燃油系统、润滑系统、冷却系统及排气情况等项目的检查。

③在油机的监控开通后，应能实现油机的自动启动、停机、自动调整输出电压、频率及故障显示、油位显示等。

4.7.4油机控制屏功能检查

①当市电停电、过压、欠压或断相时，应能自动起动主用机组。

②当主用机组起动失败，应能自动起动备用机组。

③当起动机组电压、油压达到正常值时，应能自动倒换到由机组向负载供电。

④当市电恢复到正常值时，应能自动停机，由市电向负载供电。

⑤输出过、欠压、转速过高、发电频率过高、油机过载、冷却水温过高、油压低、油位低、启动蓄电池电压低等自动保护电路工作正常，应能发出声光告警信号。

⑥本地和远地监控接口性能应正常。

4.8馈电母线、电源线通电检验

4.8.1馈电母线、电源线安装完毕，在相对湿度不大于80%时，其单线对地及线间绝缘电阻应大于1MΩ/500V。

4.8.2用负载模拟满负荷的条件下，通电1h后，测量馈电母线接头部位连接处的温度应不大于70ºC。

馈电母线、电源线与设备电源端子连接处温度应不大于65ºC（可用点温计测量）。

直流电源线、交流电源线、信号线必须分开布放，应避免在同一线束内。

其中直流电源线正极外皮颜色应为红色，负极外皮颜色应为蓝色。

4.8.3截面在10mm2以下的单芯或多芯电源线可与设备直接连接，即在电源线端头制作接头圈，线头弯曲方向应与紧固螺栓、螺母的方向一致，并在导线与螺母间加装平垫片和弹簧垫片，拧紧螺母。

4.9地网

4.9.1接地体埋深宜不小于0.7m（接地体上端距地面的距离）。

在严寒地区，接地体应埋设在冻土层以下。

在土壤较薄的石山或碎石多岩地区可根据具体情况决定接地体埋深，在雨水冲刷下接地体不应暴露于地表。

4.9.1垂直接地体，宜采用长度不小于2.5m（特殊情况下可根据埋设地网的土质及地理情况决定垂直接地体的长度）的热镀锌钢材、铜材、铜包钢或其他新型的接地体，垂直接地体间距为垂直接地体长度的1~2倍具，体数量可以根据地网大小、地理环境情况来确定，地网四角的连接处应埋设垂直接地体。

4.9.1在大地土壤电阻率较高的地区，地网的接地电阻值难以满足要求时，可设置辐射形接地体、使用液态降阻剂或使用专用接地棒。

4.9.1水平接地体应采用热镀锌扁钢（或铜材），扁钢规格不小于40mm*4mm。

4.9.1垂直接地体宜采用长度为2.5m的不小于50mm*50mm*5mm热镀锌角钢$使用钢管时壁厚应不小于3.5mm。

4.9.1接地体之间的所有连接，必须使用焊接。

焊点均应做防腐处理（浇灌在混凝土中的除外）。

接地体应避开污水排放口和土壤腐蚀性强的区段。

难以避开时，其接地体截面应适当增大，镀层不宜小于86um。

也可选用混凝土包封电极或其他新型材料。

4.10地网接地电阻测量

4.10.1电流极与接地网边缘之间的距离dGC一般取接地网最大对角线长度D的4~5倍，以使其间的电位分布出现一平缓区域。

在一般情况下，电压极到接地网的距离dGP约为电流极到接地网的距离的50%~60%。

测量时，沿接地网和电流极的连线移动三次，每次移动距离dGC的5%左右，如三次测得值接近即可。

4.10.2若dGC取4~5D有困难，在土壤电阻率较均匀的地区，可取2D，dGP取D；在土壤电阻率不均匀的地区或城区，dGC可取3D，dGP取值1.7D。

五、

其它经验编

5.1蓄电池的符号说明

C10—10h率额定容量A·h，数值应符合GB/T13337.2标准，一般为蓄电池壳上所标容量值。

C3—3h率额定容量A·h，数值为0.75C10；

C1—1h率额定容量A·h，数值为0.55C10；

Ct—蓄电池实测容量A·h，是放电电流I（A）与放电时间t（h）的乘积；

I10—10h率放电电流，数值为1I10（A）；

I3—3h率放电电流，数值为2.5I10（A）；

I1—1h率放电电流，数值为5.5I10（A）；

5.2几种电压间的区别定义

浮充电压：

在通信电源供电系统中,整流器和蓄电池并接于馈电线上,当市电正常时,  由整流器供电,同时也给蓄电池微小的补充电流。

这种供电方式称为浮充。

  这一过程中整流器输出的电压称为浮充电压。

均衡电压：

为了使蓄电池储备足够的容量，视需要升高浮充电压，使流入电池的补充电流增加，称为均衡工作这一过程中整流器输出的电压称为“均衡”电压。

终止电压：

 一旦市电中断，整流器停机，蓄电池单独向负荷供电，蓄电池放电允许的最低值，称为终止电压。

5.3几种开关的区别

刀开关：

只进行电源隔离，以确保线路和设备维修的安全，无过载等保护作用，会产生电弧。

熔丝：

主要是在发生过载或短路时，电流过大通过熔体过热而溶化把电路切断，从而起到过载、短路保护。

空气开关：

它相当于刀开关、熔丝、继电器的组合，因此其可以起到过载、短路、欠压等保护。

5.4铜铝过渡问题

在工程中（特别是接入网工程），会经常遇到铝铜相接的问题，如外电引入电缆是铝线，而需要安装的设备接线处往往是铜质材料，这样一来就存在铜铝接线的问题。

如果工程中铜铝相接时，不经过任何的处理而直接连接时，由于铜、铝的电阻系数不一，电流经过其接触面时就会产生发热现象，若电流足够大时，就会产生足够的热量从而使接线处热熔损坏，导致电气事故设备损坏。

因此铜、铝不同物质连接时，必须采用铜铝过渡接头进行连接。

同样道理，在机房地网挖建时，施工单位时时使用到所谓的“铜焊铁”的材料就是为了防止该问题的发生。

5.5高阻配电问题

直流配电屏按照配线方式不同，分为低阻和高阻两种，高阻配电屏是把馈线改用小截面电缆出线，每路出线的负线上加装上一定的电阻，如爱立信交换机为26毫欧。

高阻配电的好处是：

当任何一路负载发生短路时，供电母线上的电压变动较小，不足以影响其他分路供电，供电系统的可靠性相对较高。

详细图解如下：

5.6软线与硬线的区别

我们工程中经常会在同一个工程中使用到硬件及软线，那在什么情况下使用硬线，什么情况下使用软线呢，这就需要我们先清楚硬线与软线的重要区别。

5.6.1耐压：

一般情况下，硬线的耐压都会比软线的高；

5.6.2载流：

一般情况下，软线的载流会比硬线的好；

5.6.3发热：

由于软线是由多股比硬线更细的股线组成，根据电阻计算，其每线股电阻会比硬线的大，因此软线的发热量会比硬线的高，但同时软线的散热会比硬线的好。

5.6.4压降：

虽然软线的每线股电阻比硬线的高，但整根线缆来看，则软线的比硬线的低，因此软线的压降会比硬线的小。

5.7联合接地

根据《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》要求，通信局（站）必须采用联合接地，但为什行呢？

首先，我们必须清楚什么叫联合接地。

联合接地就是指使局（站）内各建筑物的基础接地体和其他专设接地体相互连通形成一个共用地网，并将电子设备的工作接地、保护接地、逻辑接地、屏蔽体接地、防静电接地以及建筑物防雷接地