基站通信電源系統(tǒng)知識科普

一 基站供電系統(tǒng)結構

基站供電系統(tǒng)主要由交流供電系統(tǒng)和直流供電系統(tǒng)組成。

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交流供電系統(tǒng):由一路市電電源、一路移動油機電源、浪涌保護器、交流配電箱(具備市電油機轉換功能)組成。

直流供電系統(tǒng):由高頻開關組合電源(含交流配電單元、監(jiān)控模塊、整流模塊、直流配電單元)、兩組(或一組)蓄電池組組成。

交流供電系統(tǒng)運行方式:

(1)市電正常時,由市電供電;

(2)市電停電后,移動油機未到站時,站內通信設備由蓄電池放電供電;

(3)移動油機到站,待油機啟動后,由油機供電;

(4)市電恢復后,由市電供電。

直流供電系統(tǒng)的運行方式:

在線恒壓充電的全浮充供電方式。

(1)當交流電源正常時,由整流器和蓄電池并聯(lián)浮充供電(整流器一方面給通信設備,一方面又給蓄電池充電,以補充蓄電池因自放電而失去的電量);

(2)當交流電源中斷后,由蓄電池單獨向通信設備供電;

(3)當交流電源恢復供電時,開關電源的監(jiān)控模塊自動啟動整流器向通信負荷供電,并對蓄電池進行充電。

蓄電池組既為備用電源,又可以吸收高頻紋波電流。

二 基站電源系統(tǒng)實物布局

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基站內電源相關設備主要有：交流配電箱、浪涌保護器、室內地線排、高頻開關組合電源、蓄電池組。

三 交流供電部分

3.1 交流供電系統(tǒng)分為兩種型式

1. TN型：系統(tǒng)中，電源端有一點與地直接連接，電氣裝置的外露可導電部分與電源端接地點用保護線直接連接；又可分為：TN-C、TN－S、TN-C-S三種。

2.TT型：在此系統(tǒng)中，電源端有一點與地直接連接，負荷側電氣裝置外露可導電部分直接接地，此接地點在電氣上獨立于電源端的接地點。

移動基站中常用TT型式供電

3.2 對市電的要求

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新建基站要求引入一路三類以上（年停電次數(shù)≤54，每次停電時長≤8小時）的市電電源。

鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農村基站交流電源引入容量建議為15kW（自建變壓器的基站，變壓器容量建議按照20KVA選定）；

一般市區(qū)、城郊及縣城基站交流市電引入容量建議為20kW；

特大城市密集市區(qū)基站，交流市電引入容量建議為25 kW～30kW；

基站內電源電纜應采用銅芯非延燃聚氯乙稀絕緣及護套軟電纜。

3.3 浪涌保護器

1）功能

浪涌保護器(Surge Protective Devices, SPD):

通過抑制瞬態(tài)過電壓及旁路浪涌電流來保護設備的裝置。

最大通流容量Imax :

SPD不發(fā)生實質性破壞,每線(或單模塊)能通過規(guī)定次數(shù)、規(guī)定波形模擬雷電流的最大電流峰值。

2）配置原則

(1)通信基站的交流電源系統(tǒng)的雷電過電壓保護應使用分級保護。

(2)交流電源第一級SPD的最大通流容量,應根據(jù)局(站)性質、 地理環(huán)境和當?shù)乩妆┤沾笮泶_定。

當存在以下不利因素時,應提高交流電源第一級SPD的最大通流容量:

●局(站)設在高層建筑、山頂、水邊、礦區(qū)和空曠高地;

●局(站)設有鐵塔或塔樓;

●無專用變壓器;

●地處少雷區(qū)或者中雷區(qū),根據(jù)歷年統(tǒng)計,時有雷擊發(fā)生;

●交流供電線路無法按要求埋地引入;

●大地電阻率較高致使站內接地電阻偏大。

說明:

1、城市指市區(qū)一般公共建筑物、專用機房;

2、郊區(qū)指包括城市中高層孤立建筑物的樓頂機房、城郊、居民房、水塘旁以及 無專用配電變壓器供電的基站;

3、山區(qū)指包括丘陵、公路旁、農民房、水田旁的易遭受雷擊的機房。

(3)在使用分級保護時,各級浪涌保護器之間應保持 必要的退耦距離或增設退耦器件,以確保各級浪涌保 護器協(xié)調工作。氧化鋅SPD與氧化鋅SPD之間退耦距離 (電纜長度)應不小于5m。

(4)在SPD的引接線上,應串接保護空開,防止SPD故 障時引起系統(tǒng)供電中斷。保護空開的標稱電流不應大于前級供電線路空開的1/1.6倍。

3）接線方式

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4）導線選擇

說明:

(1)使用模塊式SPD時,引接線長度應小于1m,SPD 接地線的長度應小于1.5m。

(2)使用箱式SPD時,引接線和接地線長度均應小于 1.5m。

3.4 交流配電箱

交流配電箱具備兩路電源轉換(一路市電、一路移動油機),并為開關電源、空調、照明等交流用電設備提供交流供電回路的功能。

一般為380V/100A (63A)交流電源總輸入。

當所需市電引入容 量小于5KVA時,可以引入單相220V交流電源。

設備容量、功率、電壓、電流之間的關系:

三相系統(tǒng):

S = U×I

P = U×I×Cosφ

其中:U=380V

單相系統(tǒng):

S = U×I ;

P = U×I×Cosφ

其中:U=220V

S:容量(kVA)

U:電壓(V)

Cosφ:功率因數(shù),取0.8(開關電源取0.95,空調設備取0.85)

P:功率(kW)

I:電流(A)

斷路器容量=計算電流×可靠系數(shù)(取1.25 ~ 1.5)

四 高頻開關組合電源

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高頻開關組合電源由交流配電單元、直流配電單元、整流模塊、監(jiān)控模塊組成。

交流配電單元：輸入市電或油機電源,將交流電能分配給開關電源整流模塊使用;含有浪涌保護器,作為基站電源系統(tǒng)的第二級防雷保護。

直流配電單元：通過直流匯流母排,將開關電源整流模塊輸出的直流電能提供給通信設備用電,并對電池進行充電。

整流模塊：從交流配電取得交流電能,將交流電整流成直流電,輸出到直流母排。

監(jiān)控模塊：實時監(jiān)測和控制電源系統(tǒng)各部分工作,對電池進行自 動管理,具有標準的RS232或 RS485通信口,作為后臺監(jiān)控的接口。

4.1 交流配電單元

交流配電介紹

4.2 整流模塊

整流模塊電路基本結構

高頻開關整流模塊的電路技術發(fā)展至今，基本形成如下圖所示的電路結構

面板讀數(shù)

4.3 直流配電單元

直流配電回路需有一次下電、二次下電之分,基站設備接在一次下電回路,傳輸設備、監(jiān)控設備接在二次下電回路.

電壓繼電器在板背面,已經(jīng)標識出負載分路特性

斷路器容量=計算電流×可靠系數(shù)(取1.25 ~ 1.5)

熔斷器容量=計算電流×可靠系數(shù)(取1.5 ~ 2)

內部直流銅排

整流模塊輸出

4.4 監(jiān)控模塊

監(jiān)控單元電路原理

架內信號線連接

監(jiān)控模塊介紹

蓄電池管理

浮充、均充

●浮充充電應解決的兩個問題：

1. 補償電池因自放電而產(chǎn)生的容量損失

2. 避免過充造成電池壽命的縮短

●浮充電壓一般在2.23～2.28V/只范圍內選定（溫度為25℃時 ）

●均衡充電電壓 2.30～2.35V/只

●整流設備應能浮充／均充方式的自動轉換。蓄電池放電后，整流設備自動向蓄電池進行均充電，當充電電流小于每安時50mA或充入電量是放出電量的1.2倍時，均充自動轉為浮充。

五 蓄電池組

蓄電池是儲存電能的一種設備。

它能將充電時得到的電能轉變?yōu)榛瘜W能保存起來,需要電能時又能及時將化學能變?yōu)殡娔茚尫懦鰜?供用電設備使用;這種轉換可以反復循環(huán)多次。

內部結構

1）電池槽、蓋:超強阻燃塑料;

2）提手:便于搬運;

3）正負極群:板柵采用鉛鈣合金;

4）微細玻璃纖維隔板;

5）匯流排:耐大電流沖擊;

6）端子:內嵌銅芯,電阻最小化,極柱密封技術;

7）安全閥:進口閥帽,具有耐酸和良好的彈性恢復能力。

內含電解液

影響壽命的因素

密封閥控鉛酸蓄電池的浮充壽命為10年左右,充放電次數(shù)為1000—1200次。

除了電池本身的設計、工藝水平和 充放電循環(huán)周期以外,影響蓄電池使用壽命的因素還包括:

(1)放電深度:電池的過放電會嚴重的縮短電池的 使用壽命,因此要嚴禁電池的過放電。

(2)充電電流:充電電流過大會使電池內盈余氣體 增多,升高電池內壓,而且滯留在正極周圍的氧會竄入 PbO2內層,引起極板氧化腐蝕。

(3)環(huán)境溫度:環(huán)境溫度越高,電池的壽命越短。

(4)電池的不均衡性:多節(jié)串聯(lián)的電池在運行過程 中有時會發(fā)生容量、端壓不一致的情況,通常采用均充的 方法來解決。

電池單體間連接

安裝方式

1）單層立放

2）雙層立放

多層安裝時需要注意機房地面承重能力。

3）雙層臥放

多層安裝時需要注意機房地面承重能力。

4）四層臥放

多層安裝時需要注意機房地面承重能力。

銘牌標志

六 室內地線排

七 移動油機用快速插頭

八 日常維護

1）運行狀態(tài)

2）交流配電維護

交流缺相

整流模塊內部DSP芯片由交/直流兩端供電，因此關閉整流模塊的輸入空開，此時模塊內部DSP芯片仍由直流母牌供電，該整流模塊測量其輸入市電為0，則上報監(jiān)控單元M500F，系統(tǒng)可能出現(xiàn)“市電缺相”或者“整流模塊＃市電故障”

系統(tǒng)輸出總電流減少

整流模塊在市電85V~170V是輸入功率是線性增長，因此在市電輸入小于170V的情況下，系統(tǒng)的總輸出電流/輸出功率是隨著市電而變化的

交流接觸器不吸合

（1）交流接觸器控制板件故障

交流采樣板故障：A14C3S1，輸入兩路市電、輸出一路1.5V，一路6.2V；

邏輯控制板：A14C3C2，兩路市電采樣6.2V輸入，邏輯比較后將選擇信號送到A14C3C1板；

邏輯驅動板：A14C3C1，兩路市電A相輸入，輔助電源，交流接觸器的工作電源（220VDC，9VDC)，A14C3C2板選擇信號輸入，放大后驅動交流接觸器工作；

測量各板件的輸入輸出接口，定位故障板件，更換；

（2）接觸器本身故障：

斷開市電，接觸器的驅動線圈電阻阻值為120～130歐姆；

若為0，則已經(jīng)短路燒壞；若原大于120歐姆，則已經(jīng)燒壞開路；

3）整流模塊維護

模塊故障

直接用新模塊更換即可。無需設置任何參數(shù)。

如果暫時拔出故障模塊，

需要清除當前“模塊通信中斷”則需同時按”ESC”與“ENT”鍵復位監(jiān)控模塊。

若需清除“模塊丟失”告警，則需按“
”鍵并按”ENT” 鍵確認清除。

風扇故障

風扇根據(jù)環(huán)境溫度運行（27~40攝氏度）。

現(xiàn)場可更換，需將模塊拔出后，用起子拆卸蓋板。

風扇故障時，模塊紅指示燈閃爍，并將信息送到監(jiān)控。

4）直流配電維護

（1）直流配電日常維護要求

負載重要性區(qū)分

負載供電與電池保護優(yōu)先性

注意溫升

注意電池維護

（2）常見故障處理

電池支路斷：

電池支路檢測是通過壓差來判斷的。當壓差超過400mV時，就會觸發(fā)電池支路斷告警。

負載支路斷

負載支路斷告警只有在負載支路端接有負載的情況下斷開熔斷器或開關才會觸發(fā)告警。

電池測試

（3）整流模塊維護

●整流模塊是具備全套告警保護功能和有源均流整合功能，故不需要按時檢查或調整參數(shù)。其完善的自檢功能能夠及時發(fā)現(xiàn)早期產(chǎn)生的問題。

●均流 反映整流模塊運行品質的參數(shù)

●在常規(guī)條件下，每個整流模塊輸出電流變動在平均電流值的±2A或±3%之內。這是內部環(huán)路電路參數(shù)來調整每個單元所占之份額。一般而言，如有1～2個整流模塊漂移，均流參數(shù)超出指標, 多半可認為漂移的整流模塊內電路上存在漂移組件。這也就是模塊出現(xiàn)故障的前兆. 必須加以特別的關注.

●多個整流模塊均流都未達要求，則很可能問題出在監(jiān)控模塊上。

●風冷型整流模塊因環(huán)境空氣不斷吹入模塊中, 對一般室內環(huán)境而言, 整流模塊就是長時間運行, 所吹入的塵埃是不會影響模塊運行的.

●但如處在塵埃特大的環(huán)境中 (如基建環(huán)境), 整流模塊被吹入過量的塵埃, 這會影響整流模塊運行. 需要加以除塵. 請通知本公司, 由本公司技服人員來現(xiàn)場除塵. 請勿擅自打開模塊外殼除塵! 以免損壞模塊.

4）蓄電池維護

蓄電池的保養(yǎng)維護重點

（1）保證蓄電池及時充足電量. 經(jīng)常處在充電不足的蓄電池是嚴重影響使用壽命的.

措施：利用三段式充電, 提高充電效果, 盡量在較短的時間內完成充電.

（2） 保證蓄電池處于活潑狀態(tài), 長時期蓄電池不通過大容量的充放電,蓄電池會活性降低. 導致容量下降.

措施：定期做蓄電池的放電測試.

（3）注意是蓄電池的環(huán)境溫度

審核編輯：湯梓紅