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第8章直流配电本章内容·直流电源供电方式概述。·直流供电系统的配电方式。·直流配电作用和功能。·典型直流配电屏原理。本章重点·直流电源分散供电方式特点。·低阻配电原理。·直流配电作用和功能。本章难点·高阻配电原理。·典型直流配电屏原理。本章学时数2课时。学习本章目的和要求·理解集中供电方式的特点，掌握分散供电方式的特点和注意事项。·理解高阻配电的优点，以及高阻配电在实际设计时应注意的问题。·掌握直流配电的作用和一般具有的功能。·理解直流配电屏的工作原理。8.1直流电源供电方式概述直流电源供电方式主要分为集中供电方式和分散供电方式两种。传统的集中供电方式正逐步被分散供电方式所取代，我们接下来较详细地描述这两种供电方式的特点。8.1.1集中供电方式集中供电系统是将包括整流器，直流配电屏以及直流变换器和蓄电池组等在内的直流电源设备安装在电力室和蓄电池室，如图8-1所示。在一个电力室里可能集中了多种直流电源，显然，传统集中供电具有电源设备集中，具有便于维护人员集中维护的优点。但是，随着现代通信网逐步向数字化、宽带化、个人化方向发展，通信设备对通信电源供电系统提出了更高的要求，集中供电系统已经不能再适应通信发展的要求，正逐渐被分散供电体制所取代。一般来说，集中供电方式存在以下缺点：（1）供电系统可靠性差。在集中供电系统中，由于担负着全局通信设备的供电任务，如果其中的某部分设备出现故障，影响范围很大，甚至造成通信全阻。所以从整个通信网的可靠性来看，运行可靠性很差。（2）在集中供电系统中，电源设备到通信设备采用低压直流传输，距离较长，从而造成直流馈电线路压降过大，线路能耗加大等后果。另外，过长的馈电回路还会影响电源及电路的稳定性。（3）由于各种通信设备对电压的允许范围不一致，而集中供电量由同一直流电源供电，严重影响了通信设备的使用性能。同时还会使系统的电磁兼容性（EMC）变差。（4）集中供电系统需按终期容量进行设计。集中供电系统在扩容或更换设备时，往往由于设计时的容量跟不上通信发展的速度而需要改建机房，造成很大浪费。另外，由于集中供电系统设计时电源备选型在容量上至少预计了10年的负载要求，这样在工程结束的初期，大量电源设备搁置待用或轻载运行，也造成极大的浪费。（5）需要达到技术要求的专用电力室和电池室。集中供电系统需要符合技术规范的电力室和电池室，基建投资和满足相关技术规范的装备投资都很大。（6）需要24小时专人值班维护，维护成本很高。8.1.2分散供电方式1．分散供电方式的类型（1）半分散供电方式所谓半分散供电方式，就是把整流器与蓄电池以及相应的配电单元等设备安装在通信机房或临近房间中，向该通信机房中的通信设备供电的方式。在实际运行中，又可以分为两类：①将电源设备（整流器、蓄电池和交直流配电屏）安装在通信机房内，为本机房的各种通信设备供电。这是国外目前普遍采用的方式（如日本、瑞典等）。②电源设备在通信机房中分成若干个小的独立电源系统，每个小电源系统都包含了整流模块蓄电池组和配电模块，向本机房中部分通信设备供电，目前英国和法国采用这种供电（2）分散供电有明显的经济效益。采用分散供电系统后，各种容量的能耗以及占地面积都会有较大幅度的减少。（3）承受故障能力强。由于采用较短且较细的电缆将电源设备与负载连接起来，故短路后的瞬变电压小，因此大多数分散供电系统不需用高阻配电来限制故障电流。即使发生严重故障时，如电池端或主配电单元发生短路，以及电池组中出现故障电池等，也仅会导致部分电源供电中断，而不会引起对所有通信设备供电的中断。（4）能合理配置电源设备。在实施分散供电系统的设计时，由于与通信设备同时计划安装，不需考虑扩容等问题，节约了初期投资、减少了设备和系统资源的浪费。分散供电存在的问题：由于分散供电是将蓄电池与通信设备放在同一机房，故要求电池密封程度很高，同时考虑到楼板的承受力，一般电池容量按0.1H～1H配备，对交流供电要绝对保证。8.2直流供电系统的配电方式传统的直流供电系统中，利用汇流排把基础电源直接馈送到通信机房的直流电源架或通信设备机架，这种配电方式因汇流排电阻很小，故称为低阻配电方式。如图8-3所示，假设RL1发生短路（用S1合上代表短路）则当F1尚未熔断前，AO之间的电压将跌落到极低（约为AB间阻抗与电池内阻Rr之比，F1电阻很小，故电压接近于0），而且短路电流很大（基本上由电池电压及电池内阻决定）。在F1熔断时，由于短路电流大，使di/dt也很大，在AB两点的等效电感上产生的感应电势Ldi/dt，会形成很大尖峰，因此AO之间的电压将首先降到接近于0，而后产生一个尖峰高电压，如图8-3（b）所示波形。这些都会对接在同一汇流排上的其他通信设备产生影响。图8-4（a）所示是在低阻配电系统基础上发展起来的高阻配电系统原理图。可以选择相对线径细一些的配电导线，相当于在各分路中接入有一定阻值的限流电阻R1，一般取值为电池内阻的5～10倍。这时如果某一分路发生短路，则系统电压的变化——电压跌落及反冲尖峰电压都很小，这是因为R1限制了短路电流以及Ldi/dt也减少的原因，图8-4（b）所示是AO电压变化示意图。R1与电池内阻Rr合适的选配，可使AO电压变化在电源系统允差范围，使系统其他负载不受影响而正常工作。换而言之，达到了等效隔离的作用。方式的转换等。其目的既要保证负载要求，又要保证蓄电池能获得补充电流。并联浮充供电方式的原理如图8-5所示。整流器与蓄电池并联后对通信设备供电。在交流电正常情况下，整流器一方面给通信设备供电，另一方面又给蓄电池补充充电，以补充蓄电池因自放电而失去的电量。在并联浮充工作状态下，蓄电池还能起一定的滤波作用。当交流中断时，蓄电池单独给通信设备供电，放出的电量在整流器恢复工作后通过自动（或手动）转为均充来补足。并联浮充供电方式的优点是：延长电池寿命、工作可靠（因电池始终处于充足状态）、供电效率也较高。目前无论是集中供电系统还是分散供电系统都采用了这种方法。2．告警提供系统输出电压过高、过低告警；整流器输出电压过高、过低告警；蓄电池组充（放）电电压过高、过低告警；负载回路熔断器熔断告警等。3．保护在整流器的输出线路上，各蓄电池组的输出线路上，以及各负载输出回路上都接有相应的熔断器短路保护装置。此外，各蓄电池组线路上还接有低压脱离保护装置等。8.4典型直流配电屏原理对应小容量的供电系统，比如分散供电系统，通常交流配电、直流配电和整流、监控等组成一个完整、独立的供电系统，集成安装在一个机柜内。相对大容量的直流供电系统，一般单独设置直流配电屏，以满足各种负载供电的需要。图8-7所示是一张独立的直流配电屏电路图。整流器输出直流电压由配电屏的正、负汇流排接入，两组蓄电池由直流屏的电池排接入。根据负载的容量，各路输出电压可经过熔断器或空气开关接到负载。图中，AP569为信号集中告警电路板，当电池主熔断器FU1(1)或FU2(2)熔断后，相应的信号熔断器FU17(36)或FU18(37)迅速熔断，该信号熔断器的一组接点3、4闭合，接通发光管HL1(38)的电源，发光管发出电池熔断器熔断灯光告警。同时，信号熔断器FU17(36)或FU18(37)的另一组接点3、4闭合后，AP569告警板的34-16端变为负电位，该板的继电器K1吸合，其一组接点闭合，蜂鸣器HA(41)发出声音告警。与蜂鸣器串联的开关SA13(42)用于维修时停止声音告警。负载熔断器熔断时，信号加到AP646上，经过处理后，电路板AP646的32-18端输出熔断信号给告警板AP569的34-1端，从而驱动发光管HL2，发出负载熔断器熔断灯光告警，同时还使得蜂鸣器HA(41)发出声音告警信息。信号集中告警板AP569可提供直流系统各种告警信息，分别通过告警输出插座X3(35)的1、2、3、4、5、6脚向外电路传递“负载熔断器熔断告警”和“电池熔断器熔断告警”（比如送往开关电源的监控模块的用户接口板上，以提供监控模块的控制和显示）。此外，告警输出插座X3(35)的9、10脚提供直流电压取样信号。小结1．直流电源供电方式主要分为集中供电方式和分散供电方式两种。分散供电方式具有可靠性高、经济效益好、承受故障能力强、电源设备配置合理等优点，同时应注意要求使用阀控密封电池，并考虑楼板的承受力。2．直流供电系统的配电方式有低阻配电和高阻配电。低阻配电的汇流排电阻小，相应线路损耗和线路压降小，但当某一负载发生短路事故后，可能使得直流总输出电压发生瞬间的跳变，从而影响其他负载的正常工作甚至损坏。高阻配电选择线径较细的配电导线，相当于在各分路中接入有一定阻值的限流电阻，克服了低阻配电负载发生短路事故后影响面大的缺点，达到了等效隔离的作用。在实际使用中，高阻配电应注意蓄电池放电终止电压应稍高于常规电压。3．并联浮充供电方式是目前普遍采用的一种方式，前提是供电负载是宽电压负载。4．直流配电屏除了具有直流汇接和分配的作用以外，通常还具有测量、告警和保护等功能。5．对应小容量的供电系统，通常将交流配电、直流配电和整流、监控等组成一个完整、独立的供电系统，集成安装在一个机柜内。相对大容量的直流供电系统，一般单独设置直流配电屏。