电源系统建设.docx
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电源系统建设
1.电源系统建设
1.1基站电源设备的配置原则
基站电源系统由交流配电箱、组合式开关电源架，蓄电池组及基站接地系统组成。
基站采用交流380V市电作为主用交流电源，采用移动柴油发电机组作为备用交流电源。
基站交流引入容量、交流引入电缆及交流配电箱容量均应按基站远期负荷考虑。
宏基站的交流供电系统要求就近引入一路较可靠的380V交流市电电源，一般在机房外合适位置安装电度表，每站配置一个双电源转换箱、一个交流配电箱和一个过电压保护装置。
基站的交流供电系统主要负责机房内交流用电设备的供电，包括开关电源设备、机房空调设备、照明、仪表等等需要交流供电的设备。
为保证供电的可靠性，根据实际情况配置移动发电机组，作为市电故障时的备用电源，市电、油机的转换在交流配电箱上进行。
1）交流电源的引入，其功率和交流引入线均按远期考虑；交流配电箱的容量按远期考虑；一个供电系统远期发展负荷不大时，按远期负荷配置。
一个供电系统远期发展负荷超出现有配电设备容量时，交流配电按现有最大配电设备容量配置。
基站的交流负荷按照基站内的设备满负荷计算。
2）开关电源架的机架容量按远期考虑。
3）开关电源架内整流模块按照近期负荷配置，整流模块数按n+1冗余方式确定，其中n只为主用。
n≤10时，1只为备用；n>10时，每10只备用1只。
其n个主用整流模块的总容量应按负荷电流和均充电流（10小时率充电电流）之和确定。
4）蓄电池配置原则：
蓄电池配置按近期负荷考虑，并考虑一定发展负荷。
蓄电池容量按对基站负荷供电2～4小时以上、对传输设备供电20小时进行设计。
电池所在环境温度按15℃考虑。
电池容量应根据中华人民共和国通信行业标准YD/T5040-2005《通信电源设备安装工程设计规范》计算。
1.2电源线的选择原则
基站电源设备的交流进线宜按远期负荷计算，并据此选择导线型号与规格；出线应按被供负荷的容量计算，并据此选择导线型号与规格。
接地导线应采用多股铜芯导线，设备保护接地线的截面积应不小于16mm2，接地引入线的截面积应不小于95mm2。
室外防雷接地引入线采用40mmx4mm的镀锌扁钢或铜芯电线150mm。
交流导线应采用阻燃型电缆，除了考虑其载流量，在室外敷设时，应兼顾其敷设方式所要求的机械强度，考虑是否应采用铠装电缆。
通信用交流导线，其中性线应采用与相线相等截面的导线。
基站外市电引入电缆一般按4x25mm2规格交流线缆配置。
直流馈电导线的选取应按其连接设备的远期负荷，考虑其直流压降来选定。
根据规范中标准电压为-48V的电信设备受电端子上电压变动范围（-40V～-57V），以及每节蓄电池放电终止电压为1.8V的原则，48V直流放电回路的全程压降应不大于3.2V。
基站直流供电系统中各段的线路压降分配为：
蓄电池组内部线压降0.24V；蓄电池组输出端至组合式电源架电池熔丝输入端线压降1.2V；组合电源架内部压降0.5V；直流配电输出端至通信设备受电端线压降1.26V。
机房内直流导线按压降选择；交流导线按载流量选择。
为消防安全考虑，机房内导线均采用阻燃多股铜芯软电缆。
1.3电源设备的主要技术要求
1.3.1过电压保护装置
●保护模式：
具有相对中（L-N）、相对地（L-E）、中对地（N-E）保护。
●最大持续工作电压（Uc）:
≥系统额定电压的125％。
●每相最大通流容量（Imax）：
≥100KA，8/20s。
●残压峰值（Ures）：
≤1500V（标称通流容量40kA，8/20s）。
●状态指示：
提供设备状态指示，具有输出接点。
●具有多次浪涌抑制能力。
●具有雷电流保护次数显示功能。
●环境温度：
正常环境温度：
-5℃～＋40℃
●异常环境温度：
-40℃～＋70℃
●相对湿度：
不大于95％（在室温条件下）
●海拔：
安装地点的海拔高度不应超过3000m。
1.3.2交流配电箱
●安装方式：
室内墙挂式安装。
●额定容量：
●宏蜂窝基站：
100A，AC380V
●总输入开关容量：
●宏蜂窝基站：
≥100A
●负载分路：
●宏蜂窝基站：
三相63AX2路,32AX4路；单相20AX3路，单相16AX3路（空气开关）。
●具备测量电流、电压的功能，具备电压、总电流显示，总输入开关具备表示开关状态的辅助干接点信号，供系统监控模块采集。
1.3.3开关电源
3.1一般技术要求
3.1.1每个整流模块的额定输出电压：
基站用组合开关电源：
ＤＣ48Ｖ；50A
3.1.2一台机架的最大装机总容量：
基站用组合开关电源：
不小于500A；
3.1.3输入电压
额定电压：
ＡＣ220Ｖ／380Ｖ三相五线制；
输入电压允许变动范围：
+10％，-15%。
输入电压的波形失真度不大于5%。
3.1.4输入频率范围：
50Ｈｚ±5％
3.1.5输出电压
浮充电压：
ＤＣ48Ｖ～56Ｖ
均充电压：
ＤＣ50Ｖ～58Ｖ
3.1.6稳压精度
不同交流输入电压与负载进行组合，各种情况下的直流输出电压与输出电压整定值的差值应不超过输出电压整定值的±0.6％。
3.1.7输出电流
输出电压在48V～56.4V范围内变化时，整流器应能输出额定电流。
3.1.8整流模块具有均流功能，当系统在大于半载状态下工作时，整流模块之间的不平衡度不大于±5％。
3.1.9整流器应具有软启动功能。
3.1.10整流器应具备限流功能，并可调。
3.1.11功率因数
满载状态下，功率因数不低于0.92。
3.1.12效率
满载状态下，效率不低于0.90。
3.1.13噪音：
55dBA；
3.1.14杂音电压（不接蓄电池组）
电话衡重杂音电压2ｍＶ（３００～3400Ｈｚ）
宽频杂音电压50ｍＶ（３．４～１５０ＫＨｚ）
宽频杂音电压20ｍＶ（０．１５～３０ＭＨｚ）
离散频率杂音电压5ｍＶ（３．４～１５０ＫＨｚ）
离散频率杂音电压3ｍＶ（１５０～２００ＫＨｚ）
离散频率杂音电压2ｍＶ（２００～５００ＫＨｚ）
离散频率杂音电压1ｍＶ（０．５～３０ＭＨｚ）
峰－峰杂音电压200ｍＶ
3.1.15电磁干扰应满足国标GB9254A级或CISPR22A级标准要求。
组合开关电源应具有交流配电单元
3.1.16负载分路（仅适用于基站用组合开关电源）：
第一级低电压分级切断分路（熔丝）：
100A*8路，63A*8，32A*4。
第二级低电压分级切断分路（空开）：
20A*4路，10A*2路，6A*2路。
3.1.17蓄电池组接入：
系统应能接入两组蓄电池，并装有两路熔断器，当其中一组不能工作时，另外一组应能正常供电。
直流配电单元的主回路、电池回路分别装有分流器，可分别测量总电流、电池充、放电电流和主要负载分路电流，并采用数字显示。
3.1.18组合开关电源机架内放电回路电压降在满载时应小于500mv。
3.1.19组合电源交流输入端应提供可靠的雷击浪涌保护装置，在下列模拟雷电波发生时，保护装置应起保护作用，设备不应损坏：
电压脉冲10/700s，5kV；
电流脉冲8/20s，20kA。
整流模块亦应提供可靠的雷击浪涌保护装置，在下列模拟雷电波发生时，保护装置应起保护作用，设备不应损坏：
电压脉冲1.2/50s，6kV；
电流脉冲8/20s，3kA。
监控模块与直流输出亦应采取相应的措施。
3.1.20设备应具有防潮措施。
3.1.21绝缘强度
交流电路对地、交流对直流电路应能承受，有效值为1500V的交流电压1分钟，无击穿或飞弧现象。
直流电路对地应能承受50Hz，有效值为500V的交流电压1分钟，无击穿或飞弧现象。
3.2自动控制功能
3.2.1系统应具有过压、过流、欠压、短路、过温自动保护功能，部分状态具有自动恢复功能（过压、过流、欠压、过温）。
3.2.2当系统在断电之后重新启动时，应按电池的放电容量或放电时间确定进行均充或浮充，均充结束后自动转入浮充状态，充电过程自动控制。
3.2.3系统应具有温度自动补偿功能；随着蓄电池环境温度变化，系统的浮充电压应能按１～５（可调）ｍＶ／ｃｅｌｌ／℃自动调节，电池温度越高，浮充电压越低，反之亦然。
3.3其它技术要求
3.3.1系统应具有遥信性能
遥信项目：
输入电源故障；输出电压过高、过低；整流模块故障；控制模块故障；熔丝故障；均衡工作方式。
遥信输出条件：
每一告警提供一副继电器干接点，告警发生时接点应闭合。
接点额定容量为1A/60VDC（或0.5A/125VDC）。
3.3.2系统应具备RS－232及RS－485通信接口，并能通过这两个接口实现3.1条及其他开关量、模拟量的本地和远端监控功能，接口的通信协议应符合电总《通信电源和空调集中监控系统技术要求》的规定。
提供系统远端监控软件。
3.4环境条件
设备应在下述条件下连续工作满足其所有性能指标
工作温度：
0～40℃
相对湿度：
≤90％（40℃±2℃）
3.5可靠性指标（MTBF）
卖方所提供的整流模块的平均无故障工作时间应能达到100000小时或更长；风扇的平均无故障工作时间不小于50000小时；控制模块及告警模块的平均无故障工作时间不应小于160000小时。
1.3.4阀控式蓄电池
4.1应符合邮电部YD/T799-2002《通信用阀控式密封铅酸蓄电池技术要求和检验方法》
4.2使用环境温度：
-15℃～+45℃条件下应能正常使用。
4.3蓄电池结构：
蓄电池正负极应便于连接，有明显标志，其极性端子外形尺寸应符合厂家产品图样。
蓄电池内部结构应符合厂家的设计及工艺要求。
4.4蓄电池外观：
蓄电池外观不得有变形、漏液、裂纹及污迹。
4.5气密性：
蓄电池应能承受50kPa的正压或负压而不破裂、不开胶、压力释放后壳体无残余变形。
4.6阻燃性能：
蓄电池壳、盖应符合GB/T2408-1996中的第8.3.2FH-1（水平级）和第9.3.2FV-0（垂直级）的要求。
4.7重量：
应符合邮电部YD/T799-2002中第5.7的要求。
4.8容量：
蓄电池10h率容量第一次循环不低于0.95C10，在第三次循环应达到C10。
放电单体终止电压为1.80V（3h～10h放电率）。
4.9大电流放电：
电池以30I10（A）放电3min，极柱、内部汇流排不应熔断，其外观不得出现异常。
4.10容量保存率：
蓄电池静置28天后，其容量保存率不低于96%。
4.11密封反应效率：
蓄电池密封反应效率不低于95%。
4.12防酸雾性能：
电池在正常浮充工作过程中应无酸雾逸出。
4.13安全阀要求：
安全阀应具有开启和自动关闭的功能，其开阀压应是10kPa～35kPa，闭阀压应是3kPa～15kPa。
4.14蓄电池耐过充电能力：
蓄电池按规定要求实验后，其外观应无明显变形及渗液。
4.15蓄电池端电压的均衡性：
由若干个单体组成一体的蓄电池，其各单体间的开路电压最高与最低差值不大于20mV（2V）、100mV（12V）；蓄电池进入浮充状态24h后，各蓄电池之间的端电压差应不大于90mV（2V）、480mV（12V）。
4.16蓄电池的连接电压降△U≤10mV。
4.17防爆性能：
蓄电池在充电过程中遇有明火，内部不应引燃、不引爆。
4.18封口剂性能：
采用封口剂的蓄电池，在温度-30℃～+65℃之间，封口剂不应有裂纹与与溢流现象。
4.19蓄电池寿命：
2V系列的蓄电池的折合浮充寿命不低于8年；6V以上系列的蓄电池的折合浮充寿命不低于6年。
4.20蓄电池充电管理：
蓄电池在使用前一般应进行补充充电，蓄电池最大充电电流不大于2.5I10（A），最大补充充电电压不大于2.35V/单体；均衡充电单体电压为2.30～2.35V（25℃）；浮充电单体电压为2.23～2.27V/单体（25℃）。
4.21蓄电池供货方应提供安装电池时需铁件和配件，并提供“安装指南”与抗震能力等技术数据。
1.4交流供电系统和设备配置
1.4.1基站交流供电系统
各新建独立基站应引入一路稳定可靠的市电电源作为主用交流电源，以移动柴油发电机组作为备用交流电源。
市电经计量装置、过电压保护装置、市电/油机电转换装置引入基站，然后通过交流配电箱为基站内各交流负荷供电。
为抄表方便，目前计量装置即三相电度表大都安装在基站机房外的专用电表箱内，本期工程新建基站的电表可根据当地实际情况，与基站所在地供电部门或业主协商后，安装在基站外安全、容易抄表的地方。
三相电度表在基站配套的外市电部分计列。
基站内所有交流负荷如组合式电源架、空调、插座、照明、塔灯等均由交流配电箱上相应输出分路上引接。
由于各基站所处的位置不同，市电的供电情况和引入方式各不相同，大致分为以下几种：
1）变压器基站：
需引入一路高压市电，变压器安装于基站机房外；
2）其他公用变压器的配电屏引入一路低压交流380V市电电源；
3）基站所在建筑物的原交流配电屏（箱）引入一路交流380V市电电源；如果建筑物内设有双电源，应从两路电源转换后的配电设备接引。
不论采用何种引入方式，各基站要求引入一路较为可靠的市电电源，考虑为基站的远期发展预留一定的容量，市电引入的交流容量要求不小于30KW（引入开关不小于100A/3P），外电电缆规格为铜芯（室外部分用铠装）4X25mm2规格。
基站远期功耗统计如下：
远期基站耗电量按48V/200A，每基站按2组-48V/500AH电池组，1台5P空调，再考虑照明和仪表用电，综合计算基站交流负荷如下：
基站设备远期功耗估算表
基站类型
设备名称
功率及电流（W）
备注
C/G/D网共机房
蓄电池
4100
按两组-48V/500Ah蓄电池
基站设备
11280
负荷按-48V/200A
空调
5200
一台5P空调
照明
100
仪表
500
功率小计
24480
根据查勘及分公司提供的资料，目前各宏蜂窝基站交流引入为3相380V电源，引入交流配电箱进线开关为100A，引入交流电力电缆大多为铜芯3x25+1x16mm2，基本能够满足现有交流用电需求。
1.4.2宏蜂窝基站交流设备配置
新建基站每个基站配置一个380V/100A双电源转换箱、一个380V/100A交流配电箱、一个100KA过电压保护装置。
对于基站或扩容基站，原有交流设备不满足要求的本期根据实际情况更换。
1.5直流供电系统和设备配置
基站的直流供电系统主要由组合式高频开关电源（架内含交流配电单元、高频开关整流模块、监控模块、直流配电单元）和阀控式铅酸蓄电池组等组成。
基站的直流供电系统主要负责机房内直流用电设备的供电，包括基站设备、传输设备、监控设备等等需要直流供电的设备。
直流供电系统运行方式采用并联浮充供电方式，市电正常时，由组合式高频开关电源架上的整流模块供电给通信设备用电，同时对蓄电池组浮充供电。
当交流电源停电后，由蓄电池组直接给通信设备供电。
为确保市电停电后基站设备与传输设备的合理运行，在组合式高频开关电源中设置了两级低电压切断装置，当蓄电池放电电压达到第一级保护电压时，切断基站设备负荷，蓄电池组只为传输设备供电；当蓄电池放电电压达到第二级保护电压时，再切断传输设备的供电，以避免电池过放电。
1.5.1基站通信设备负荷
由于各基站实际负荷与理论值存在一定差异，为节约工程建设投资，使设计及施工方案更符合现网实际情况，由亳州移动分公司基础网络部组织设计院及各基站设备供货厂商对基站设备功耗进行分析讨论，并得出一个经验值（考虑到供电的安全性等因素，以设备最大实际负荷为依据）作为设备的直流设计负荷。
本期新建基站新增耗电量统计表
单位：
－48V
序号
厂家名称
经验值电流（A）
备注
1
阿尔卡特
39.69
为计算方便，本期对于新增机架的宏蜂窝基站，耗电量统一取40A。
本期扩容基站包括扩载频、增加机柜和更换机柜三种情况。
增加机柜基站按每增加一个机柜约增加40A耗电量。
基站传输及数据业务设备：
2A/站。
1.5.2新建站址基站电源设备配置
各新建站址宏蜂窝基站直流供电系统由高频开关组合电源（含交流配电单元、高频开关整流模块、监控模块、直流配电单元）和阀控式铅酸蓄电池组组成。
停电后，为保证基站设备及传输设备的合理供电运行及保护电池，直流配电系统应具有两级电压切断装置，第一级先切断基站负荷（优先保证传输设备用电），第二级为电池放电至终止电压时切断电池（保护电池）。
系统具有RS232或RS485通信接口，以便实现本地及远端监控功能，从而达到通信基站电源设备的无人值守。
（1）蓄电池容量选取计算
根据蓄电池放电原则：
按基站设备放电供电3～4小时，传输设备放电供电20小时。
KIT
蓄电池的容量:
Q≥-------------
η[1+α（t-t0）]
式中：
Q－蓄电池的额定容量;
I－负荷电流（A）;
T－放电小时率（h）;
α－容量温度系数，1~10小时取0.008，大于10小时取0.006。
t－放电时实际电解液的最低温度，通常取蓄电池安装地的最低环境温度;本期对于室内型宏蜂窝基站取15℃，对于室外型宏蜂窝基站取5℃。
t0－蓄电池额定容量的电解液温度;通常取25℃。
η－放电容量系数，3小时取0.75，4小时取0.79，20小时取1。
k－安全系数，通常取1.25。
蓄电池的容量（后备时间为4小时）:
1.25x40x41.25x2x（20-4）
Q=------------------+---------------
0.79[1+0.008（15-25）]1[1+0.006（15-25）]
≈275+43=318（Ah）
蓄电池的容量（后备时间为3小时）:
1.25x40x31.25x2x（20-3）
Q=------------------+---------------
0.75[1+0.008（5-25）]1[1+0.006（5-25）]
≈207+48=255（Ah）
考虑到近期内一定的发展余量，本期新建宏蜂窝基站蓄电池每站均按2组48V/500Ah配置。
在此种配置下站址比较偏远的基站可以满足5～7小时的后备时间，传输设备均可满足20小时后备时间。
（2）开关电源容量选取计算
对于宏蜂窝基站，本期通信设备耗电量按40A计算，蓄电池均充电流2组500Ah蓄电池按10小时率充电电流计算为100A，需要开关直流模块输出电流150A，考虑到近期负荷的发展及开关电源整流模块的不平衡度，本期50A的模块共需8个。
开关电源的总容量取400A，主要考虑到省内仅有两种类型（即400A、600A）。
新建宏蜂窝基站电源设备配置见下表：
新建宏蜂窝基站直流电源设备配置汇总表
序号
设备名称
规格容量
单位
数量
备注
1
蓄电池组
-48V/500AH
组
100
2组/站，新增设备
2
组合开关电源
-48V/400A
架
55
1架/站，新增设备
3
地线排
个
26
新增设备
1.6接地
根据中华人民共和国通信行业标准YD5098-2005《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》的要求，本阶段工程的接地采用联合接地方式。
按单点接地原理设计，即通信设备的工作接地、保护接地（包括屏蔽接地和建筑物防雷接地）共同合用一个接地体。
移动通信基站所在地区土壤电阻率低于700欧米时，基站地网的工频接地电阻宜控制在10欧姆以下；当基站的土壤电阻率大于700欧米时，可不对基站地网的工频接地电阻予以限制，此时地网的等效半径应≥20米，并在地网四角敷设20~30米的辐射型水平接地体。
基站地线系统可根据实际情况分别采用以下不同接地方式，并使基站内所有设备外壳、铁架等金具与地网做有效的等电位连接：
（1）对于自建机房铁塔的基站，在建房和建塔时需统一制作联合接地体并引入室内；
（2）租房的基站若原有建筑物采用联合接地方式，且接地电阻满足要求的，可利用原有联合接地系统；
（3）租房的基站若原有建筑物接地系统不能满足要求，需新设置一组接地体，使接地电阻满足要求；
鉴室外接地线采用40X4的扁钢或1X150mm2的软电缆。
原先安装在馈线窗外的地线排，用防盗栏加以保护。
1.7防雷
新建宏蜂窝基站，基站交流引入端采用最大通流容量不小于100KA的限压型SPD；开关电源交流引入端采用最大通流容量不小于40kA的限压型SPD；通信设备的直流电源输入端应具有浪涌吸收装置。
对于基站，各级过电压保护装置的残压要求应符合《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》中的相关规定，各级过压保护装置之间参数相互配合，确保通信设备安全。
此外，为防止雷电引入基站机房，要求进入基站的低压电力电缆采用直埋方式从地下引入机房，其长度不宜小于15m（变压器高压侧已采用电力电缆时，低压侧电力电缆长度不限），地埋电力电缆金属护套两端应就近接地。
交流配电箱内引出的零线不做重复接地。
基站电源设备正常情况下不带电的金属部分、避雷器的接地端，均应作保护接地，严禁作接零保护。
本期工程中采用三级防雷措施，在各级防雷点做好必要的改造工作，市电引入电缆受条件限制采用架空方式引入基站时，应在市电引入电缆进入机房处加装避雷装置；增大该级过电压保护器的通流容量，选择100KA的保护器。
1.8抗震加固
为满足抗震要求本期工程电源设备均需抗震加固。
配电设备采用膨胀螺栓加固，设备与设备之间用屏间连接螺栓连成一体，蓄电池采用抗震铁架与地面加固。
1.9环境保护
本期工程中各新建站均采用阀控式铅酸蓄电池，正常情况下无酸雾溢出，对环境无污染。
1.10其他需要说明的问题
9.1材料表中的电缆长度不作为施工时的下料依据，施工时以实际测量为准。
9.2工程中所需的各种螺栓、螺母和铜鼻子等费用已列在其他材料费中，由施工单位根据实际需要购买。
9.3阀控式蓄电池的安装请施工单位参照到货设备的安装指南进行，由于电池出厂时已充好电，安装时要防止极间短路，电池的补充充电参照到货说明书进行。
9.4图纸中各种设备的安装尺寸需与实物核实后再进行施工。
9.5考虑到移动建设速度快、建设规模大，若建立电源及环境的集中监控系统，有利于实现对各站电源设备的集中维护和管理，及时监测各站电源系统的运行情况及故障状态，尽可能快地分析和排除故障，这将使维护工作处于主动。
建议建设单位在选取主要电源设备时应选用带干接点及智能接口的设备，为今后的集中监控实施打下基础。
9.6由于本期工程新增负荷可能导致原有蓄电池容量不能满足要求，故本期工程对于原有基站中以下类型的基站进行蓄电池容量测试：
增加机柜基站、替换机柜基站和增加载频基站中新增载频数超过3个的基站。
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