现代通信电源系统

1现代通信电源系统第一章概述…………………………………………………………4第一节电源在通信中的地位与组成………………………………4第二节通信设备对电源的要求……………………………………4第三节通信电源供电系统方框图……………………………………6第四节通信电源供电系统的技术指标………………………………7第二章贮能设备………………………………………………………9每一节铅酸蓄电池……………………………………………………9第二节铅酸蓄电池……………………………………………………11第三节铅酸蓄电池的工作特性………………………………………16第四节现代贮能设备………………………………………………20第五节蓄电池的维护………………………………………………24第三章开关型整流器………………………………………………27第一节脉宽调制技术………………………………………………28第二节脉宽调制（PWM）型稳压电源……………………………31第三节功率转换电路………………………………………………33第四节输出整流滤波电路…………………………………………37第四章不间断电源（UPS）…………………………………………38第一节UPS的工作原理……………………………………………38第五章自备交流电源（油机发电机组）……………………………43第一节油机的基本类型………………………………………………43第二节油机的基本结构………………………………………………43第三节内燃机的工作原理……………………………………………49第四节同步发电机…………………………………………………512第五节油机发电机组的维护………………………………………57第六章通信配电………………………………………………………58第一节通信系统低压交流供电原则和方案………………………58第二节通信接地………………………………………………………59第三节变配电设备的维护…………………………………………64第七章现代通信供电系统…………………………………………66第一节通信供电系统的改革………………………………………66第八章用电安全技术………………………………………………69第一节电气事故……………………………………………………69第二节电流对人体的作用……………………………………………70第三节安全电压……………………………………………………72第四节对直接和间接接触电的防护………………………………74第五节直接接触触电防护……………………………………………75第六节间接接触触电防护……………………………………………773第一章概述第一节电源在通信中的地位与组成众所周知，通信电源在通信工作中占有极为重要的位置，一旦通信电源发生故障而停止供电，必将造成通信中断。同时，随着通信技术的发展，通信设备的不断更新，现代通信对通信电源的要求也越来越高。通信电源是整个通信设备的重要组成部分，就像人体的心脏一样，电源设备的质量及供电的可靠性，将直接影响整个通信及其质量，电源设备如发生故障，就会阻断通信或降低通信质量。从而影响国家的经济建设和人民生活，以及国际交往。因此，通信电源设备的作用是供给各种通信设备和机房可靠的交、直流电源，保证通信畅通。同时要求电源工作人员全面掌握电源设备的基本性能，工作原理和运用方法，做好电源设备的维护工作。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、整流设备、蓄电池、直流变换器和交流逆变器设备，以及各种交直流配电设备等。第二节通信设备对电源的要求为了保证通信可靠、准确、安全、迅速，根据目前通信设备状况，供电设备应满足以下要求：一．保障供电可靠一般通信设备发生的故障影响面较小，是局部性的。如果电源系统发生故障常会造成整个电话局枢纽通信的全部通信中断。因此，平时应建立起对电源故障的应急措施，保证供电可靠。为了保证通信可靠，必须有可靠的电源，电源设备的故障停电，或瞬间断电都是不允许的。例如市话局直流电源瞬间停电，将使机件全部复原，所有通话中断。又如，常常由于电源瞬间停电早成传真机所传画面出现缺损，电码数字通信错乱丢失。保证供电可靠，要在设计和维护两方面来宾实现。其一是要求市电可靠，尽量采用两路供电，一路主用电与一路备用电。其二是交流和直流供电都应有备用设备。从维护方面来讲，操作和使用必须正常无误，经常检修预防故障，确保可靠供电。4二．保证供电电压稳定各种通信设备都要求电源电压稳定，不允许超过容许的变化范围。尤其是计算机控制的通信设备，数字电路工作速度高，集成电路的工作电压较低，对电压波动，杂音电压，瞬变电压等非常敏感。对于普通的通信设备，如果电源电压过低，通信设备不能正常工作；电源电压过高，会损害通信设备中的电子元器件。特别的直流电源电压中的脉动杂音必须低于允许值，否则，对长话、市话、微波及传真通信质量影响很大。交流电源应该具有良好的正弦波形，市电的谐波成分应不超过1%，而对柴油发电则要求谐波成分不超过10%，否则影响整流器输出稳定度及其他设备的稳定工作。交流频率的变动范围：市电为50HZ±1HZ，柴油发电机则应小于50HZ±2~3HZ。三．提高电源设备的效率为了节约电能，必须提高电源设备的效率。在保证供电质量的前提下，要尽量降低设备的费用，近年来，出现了各种类型的开关稳压电源，大大提高了设备的效率；另外，在高层通信大楼中，直流电源开始采用分散供电方案分层供给，这样，不仅可以节省大量的馈电线，而且还可以节约大量的电能。四．要求设备小型化随着集成电路的迅速发展和运用，通信设备向小型化、集成化方向发展，电源装置也必须实现小型化、集成化，以便适应现代通信供电系统的改革。此外，为适应移动通信、卫星通信、航天通信、系统的电源只能体积小、重量轻。另外，在通信电源系统中，电信时直流电源需求的基础电压常见的有：24V、60V，48V等。对这些基础电压指标如下：1．-24V：电压范围21.6~26.4V；脉动电压为2.4（mv）。2．-60V：55~66（V）；脉动电压2.4（mv）。3．程控数字交换机的基础电压，各国都统一在-48V，但电压范围不同。大多数国家基础电压范围较宽，不用调压装置即可。部分程控交换机的直流电压指标为：（1）S-1240：38.4~56.5（V）允许误差系数0.19。（2）ESWD：44~58V。允许误差系数0.14。（3）AXE—10：41.5~54（V），允许误差系数0.13。（4）NEAX-61E：43~58（V），允许误差系数0.15。（5）FETEX—150：45~53（V），允许误差系数0.08。（6）SESS（美国）：42.75~53.5（V），允许误差系数0.10。（7）ELOB（法国）：41.7~54.4（V），允许误差系数0.13。（8）DX200（芬兰）：40~58（V），允许误差系数0.13。第三节通信电源供电系统方框图5通信电源的供电系统方框图如图1-1所示。通信局、站电源设备的交流电源，是由电网上的交流市电供给的。为了减少电能的损耗，交流电都采用高压输送输入电信局、站时，必须建立降压变电站，一般将10KV高压降至380/220V低压。由于各局、站的等级不一样。一般较大的局、站有两个或两个以上的电网引入，其中通信设备及保证供电设备，接入可靠程度较高的电网系统；一般办公楼，生活用电等非保证供电。可接在可靠性较差的供电系统上。用电量较少的局、站，如市电稳定可靠，可不设置降压变电站，直接以380/220V低压进线。如果局、站一路高压进线，一路低压进线，则高压进线为主用电源，低压进线为备用电源。图1-1通信供电系统图油机发电机组是一种备用电源。安装在油机室内，在市电停电时启动工作，保证交流电不中断。一般电力室都配备两台或两台以上的油机发电机组。通信设备所需直流电源，通常是通过换流设备（整流器）供给的。常用各类换流设备一般不少于两台，以便轮换使用。电力室除设有换流设备以外，还有交直流配电屏，进行交、直流电源的配电，集中控制、测量、保护、告警等。电力室还必须配备蓄电池，安装在电池室内。它一方面可以和整流设备并联供电，起到平滑滤波作用，另一方面市电停电时，油机发电机组还没供电以前，保证向负载供电。一般每一组电压配备二组蓄电池。对于电压高、容量小的直流电源，为了减少电池种类和维护量，采用直流—直流变换器获得。以上电源设备，用符合规定容量的导线把它们依次连起来，组成通信电源供电系统。6第四节通信电源供电系统的技术指标一．基础电压指标决大多数数字通信供电系统的基础电压为-48V，也有少量的-24V等。这种负性基础电压，是指电源正馈线接地，做为参考电位零伏，负馈线接地熔断器后，与机架电源连接。基础电压范围内的工作电压三种：浮充电压、均充电压和终止电压。在通信电源供电系统中整流器和蓄电池并接于电力馈线上，当市电正常时，由整流器供电，同时给蓄电池微小的补充电流。这种充电方式称为浮充，这一过程中整流器输出的电压称为浮充电压。为了使蓄电池储存足够的容量，按需要升高浮充电压，使流入电池的补充电流增加，称为均充工作过程，这一过程整流器输出的电压为均充电压。一旦市电中断，整流器不工作，蓄电池单独向负载供电，蓄电池放电允许最低值，称为终止电压。基础电压的下限是蓄电池的终止电压。二．杂音电压指标由于数字通令设备，采用了大量集成电路，它们对各种频率的干扰信号比较敏感，加之整流电压的脉动分量，三相交流电源的不对称性及其他用电设备对电网的干扰，使整流设备输出的直流电压不可能很纯净，必然包含有杂音电压（即直流电压中的脉动成分）。所以对整流设备提出了如下几种杂音电压要求：1．电话衡重杂音电压对于电话通信来说，需应用电话衡重杂音的概念，这是因为脉动电压的各次谐波必须通过耳机或人耳者能构成可听杂音，而耳机和人耳对不同频率声波的响应（或灵敏度）是不同的。例如人耳对800—1200HZ的声音最敏感，而对其他频率则较为迟钝。为了反映人耳对不同频率所感觉的响试的差别，国际上统一将800HZ杂音电压为标准值，其他频率的杂音电压值等值为800HZ的电压值后，取其均方根值。60V整流器的电话衡重杂音为小于2MV。2．峰—峰值杂音电压它是指叠加在直流输出上的交流分量峰值。如市频开头电路中幅度较大的针状脉冲，能使逻辑电路误动作。国际规定，在0—300HZ范围内峰-峰值杂音电压小于400MV。3．宽频杂音电压不同频率的杂音电压有效值的均方根。分为两个频段，3.4-150HZ，宽频率杂音电压小于100MV，0.15-300MHZ，宽频杂音电压小于30MV。4．离散频率杂音电压7指3.4—30HZ频段中任一频率的杂音电压有效值分为4个频段，3.4HZ-150HZ范围内杂音电压小于5MV，150-200KHZ范围内杂音电压小于3MV，200-500KHZ范围内杂音电压小于2MV，0.5-30MHZ范围内杂音电压小于1MV。第二章贮能设备8第一节铅酸蓄电池一．蓄电池的用途和分类（一）用途蓄电池是通信电源系统中，直流供电系统的重要组成部分。由于它是一种电压稳定、安全方便，不受市电突然中断影响，安全可靠的直流电源，因此，一直在通信系统得到了十分广泛的应用。浮充供电、直流升压、事故照明、信号指示、遥控、遥供、油机发电机组和汽车等的启动点火等都离不开蓄电池。近年来，更因为交流不间断电源和太阳能电池供电系统在通信部门中的推广使用，作为储能装置的各种蓄电池在通信电源中的地位日益提高。蓄电池在邮电企业中的重要性越加显明。（二）分类1．按不同用途和外型结构分有：（1）固定型蓄电池，它又分为开口式、封闭式、防酸隔爆式、消氢式等。（2）移动型，它有分为汽车启动用、火车用、摩托车用、船舶用、电瓶车用等。2．按极板结构分为涂膏式（或涂浆式）、化成式（又称形成式）、半化成式（或半形成式）、玻璃丝管式（或叫管式）。3．按电解质的不同分为：（1）铅酸蓄电池：以酸性物质作为电解质，如现在邮电企业广泛采用的蓄电池，大都属这类。（2）碱性电解质电池：以碱性物质作电解质，但电解质并不消耗，仅完成导电的作用。实用的有铁镍