6-基站通信电源及防雷系统解析

项目三移动基站电源系统电源在通信系统中的地位和组成通信电源通常被称为通信设备的心脏，是整个通信设备的重要组成部分。1、电源系统的组成组成：电源系统由交流供电系统、直流供电系统和相应的接地系统组成。通信电源：定义：通信局（站）电源系统是对局（站）内各种通信设备及建筑负荷提供用电的设备和系统总称。分类：可分为交流供电系统和直流供电系统。基站交流供电系统组成比较简单，通常情况下，市电进入基站后，通过一个设有发电机倒换功能的交流配电箱完成配电，应急供电通过移动发电机完成。直流供电系统由整流设备、蓄电池组合直流配电设备组成。直流供电系统向各种通信设备提供直流电源。基站交流供电系统通常由组合开关电源和蓄电池组组成。组合开关电源可以完成交流配电、整流和直流配电的作用。通信设备对电源的要求：（1）可靠性高，不允许瞬间中断；（2）稳定性高，电压波动、杂音电压及瞬变电压均应小于允许范围；（3）自动工作性能好，做到少人维护或无人维护2、电源系统主要设备（1）、交流配电箱主要作用是提供市电引入，并提供市电与油机的倒换，完成基站交流电接入和基站内配电作用。集合油机市电切换功能、防雷功能、交流配电功能于一体，构成基站电源系统的交流配电部分。交流配电部分（2）、开关电源组成：由交、直流配电模块、监控模块、整流模块等组成。工作形式：若干个整流模块安装在一个或几个整流机架上，以并联方式向负载供电。负荷均分，每台整流器能够平均分担电源系统输出的总功率，故输出电流要保持一致。直流配电部分图中：2，3为负载输出分路--分路可为熔断器型（小图左）或空开型（小图右），两者的效果类似，只是实现的方式稍有差异，熔断器在电流过高的状况下烧毁保护设备，空开在电流过高的状态下跳闸保护设备。（3）、蓄电池蓄电池是通信电源系统中直流及UPS供电系统的重要组成部分。充电方式：１、浮充：当市电正常时，由整流器提供微小的补充电流的方式；２、均充：当蓄电池深度放电或长期浮充供电时，单体电池的电压和容量都可能出现不平衡现象，为消除不平衡现象，适当提高充电电流为蓄电池充电的方式。《电信电源维护规程》规定，当阀控铅酸蓄电池组出现以下情况之一时，应进行均衡充电：1、两只以上单体电池的浮充电压低于2.18V2、放电深度超过20%（放出的电量超过额定容量的20%）3、闲置时间超过3个月4、全浮充电压超过3个月。３、常见故障分析（1）故障处理流程消音故障信息查询并记录（要全面，包括模块、面板指示灯及各种运行信息）故障分析、分类故障处理（注意安全，做标记）核实（2）、常见故障及处理交流停电交流停电为最常见故障，如停电时间较长，长时间用蓄电池供电，会造成开关电源一次下电启动，使基站通信中断，另一方面对蓄电池性能造成损害。因此，交流停电后，应按照要求及时发电。在使用发电机，应按以下步骤进行操作：1、启动发电机2、空载运行3~5分钟3、从交流配电箱上将基站供电有市电供电转换至油机供电4、检查开关电源工作状态5、查看用电设备工作情况交流缺相在三相供电情况下，如果其中一相或者两相交流供电没有到达机房，称为交流缺相。例如，基站采用动力源公司50B型开关电源，在交流缺相情况下，该型号设备只能以25%的负载能力工作，如不及时处理，容易造成模块烧坏，影响设备用电。另一方面，交流缺相会影响三相空调正常工作，造成基站高温。开关电源模块故障在电源模块故障时，该模块不能正常输出电流。开关电源模块配置数量应满足N+1配置，其中：N=（设备最大用电电流+蓄电池充电限流）/每个模块额定电流如基站负载电流为20A，蓄电池容量为1000AH，当电源模块额定电流为50A时，则N=3，基站模块配置为4。蓄电池性能恶化蓄电池性能恶化一般表现为容量不足，当容量低于80%时，蓄电池即达到报废指标。蓄电池性能恶化，原有主要有：使用年限过长、循环频繁充放电、过放电、过充电、环境温度过高或过低等，其中只有使用年限过长为正常恶化过程，其余均为非正常恶化过程。蓄电池维护就是要杜绝非正常恶化的情况发生。高温高温通常由于基站空调故障，交流缺相，相续不正确引起。在基站高温时，会导致基站主设备、传输设备、开关电源的设备宕机，引起蓄电池热失控、变形、性能下降等。环境监控通信失败当基站动力监控设备与监控中心不能正常通信时，称为通信失败。在此情况下，机房能及时了解基站的供电及环境情况，对正常维护造成隐患。4、负载下电和电池保护一次下电：因电池容量有限，市电停电时，对部分设备先断电，以确保有较大影响面的设备用电。二次下电：保护电池5、通信电源的安全防护必须具备高压交流电等作业资格。操作时不戴导体物品，有水或潮湿时关闭电源电源电缆标签与实际安装必须相符工具：使用专用工具雷雨天气禁止工作，良好接地注意静电第七章移动通信基站的防雷雷电的产生原因目前学界仍有争论，普遍的解释是地面湿度很大的气体受热上升与冷空气相遇形成积云，由于云层的负电荷吸附效应，在运动中聚集大量的电荷。当不同电荷的积云靠近时，或带电积云对大地的静电感应而产生异性电荷时，宇宙间将发生巨大的电脉冲放电，这种现象称为雷电。一、雷电的分类：1、感应雷：是指由于闪电过程中产生的电磁场与各种电子设备的信号线、电源线以及天馈线之间的耦合而产生的脉冲电流。也指带电雷云对地面物体产生的静电感应电流2、直击雷：是带电云层（雷云）与建筑物、其它物体、大地或防雷装置之间发生的迅猛放电现象直接击在建筑物或防雷装置上的闪电。二、雷电的危害1、直击雷破坏当雷电直接击在建筑物上，强大的雷电流使建筑物水份受热汽化膨胀，从而产生很大的机械力，导致建筑物燃烧或爆炸。另外，当雷电击中接闪器，电流沿引下线向大地泻放时，这时对地电位升高，有可能向临近的物体跳击，称为雷电“反击”，从而造成火灾或人身伤亡。简而言之，直击雷破坏就是雷电直接击中人体和物体，造成人身伤亡或物体损坏2、感应雷破坏感应雷破坏也称为二次破坏。它分为静电感应雷和电磁感应雷两种。由于雷电流变化梯度很大，会产生强大的交变磁场，使得周围的金属构件产生感应电流，这种电流可能向周围物体放电，如附近有可燃物就会引发火灾和爆炸，而感应到正在联机的导线上就会对设备产生强烈的破坏性。简而言之，感应雷破坏，就是由于云块静电感应作用，致使出现的局部高压或脉冲电流对周围导体产生电磁感应而产生高压的现象，主要对电器发生危害。二、雷电的危害【基本概念】接地所谓“接地”，就是为了工作或保护的目的，将电气设备或通信设备中的接地端子，通过接地装置与大地作良好的电气连接,并将该部位的电荷注入大地，达到降低危险电压和防止电磁干扰的目的。接地系统所有接地体与接地引线组成的装置，称为接地装置，把接地装置通过接地线与设备的接地端子连接起来就构成了接地系统。三、通信基站的防雷1、接地系统1）、分设接地系统考虑到各接地系统（交流工作接地、直流工作接地、保护接地）在电流入地时可能相互影响，传统做法是将各接地系统在距离上分开20m以上，称为分设接地系统。缺点：（1）侵入的雷浪涌电流在这些分离的接地之间产生电位差，使装置设备产生过电压。（2）由于外界电磁场干扰日趋增大，无法满足通信的电磁兼容标准的要求。（3）接地装置数量过多，受场地限制易造成接地系统间相互干扰。（4）配线复杂，施工困难。联合接地系统分设接地系统接地系统（2）联合接地（CommonEarthing）基于均压理论。当直接雷的雷电流通过基站的铁塔入地时，为了减小承载在基站地网上的所有通信设备、设施之间的电位差，将基站范围内的机房地网、铁塔地网地网和变压器地网相互连通形成一个共用地网，并将机房的工作接地、保护接地、机房外部的防雷接地分别接至地网，机房的工作接地与保护接地也可通过接地汇集线接至地网。即将工作接地、保护接地和防雷接地连接在一起接地网，并和建筑物基础主钢筋焊接在一起。1.2基站接地方式：移动通信基站必须采取联合接地、站内等电位连接、馈线接地分流、雷电过压保护和直击雷防护的综合防雷措施。1.3接地电阻YD5068-98：要求基站接地电阻值应小于5欧姆。YD5098-2005：对接地电阻值没有严格要求，而是根据土壤电阻率的情况对地网分别做不同的要求。具体要求为“所在地区土壤电阻率低于700Ω·m时，基站地网的工频接地电阻宜控制在10Ω以内；当基站的土壤电阻率大于700Ω·m时，可不对基站的工频接地电阻予以限制，此时地网的等效半径应≥20m，并在地网四角敷设20m～30m的辐射型水平接地体。”相关资料：1、日本对419个中继站经三年雷电损害调查发现，损害仅与雷暴日数、海拔高度呈正相关关系，而与站的接地电阻几乎无关。2、国内基站的防雷实践证明：“接地电阻的大小对基站设备技术参数以及信号传输没有任何影响”。2、直击雷的防护2.1天线的防护：避雷针应架设在天线桅杆或铁塔的顶部，并应设有专门的引下线直接接入地网（引下线用40mm的镀锌扁钢）2.2铁塔接地的两种情况：1）若铁塔在楼顶上，则铁塔地应接入楼顶的钢筋网或用三根以上的镀锌扁钢焊接在避雷带上。2）若铁塔在机房侧面，则建议单独作铁塔地网，地网距机房地网应大于十米。否则两地网间应加隔离避雷器。3、感应雷的防护1）原则：将电子设备上电源线、信号线或天馈线上感应的雷电流通过相应的防感应雷避雷器引导入地。2）措施：P1022.1）天馈线系统的防雷与接地2.2）供电系统的防雷与接地2.3）信号线路的防雷与接地思考：1、移动基站采用什么方式的接地系统？2、接地电阻的大小有什么要求？