基站通信電源系統(tǒng)知識(shí)科普

一 基站供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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(dòng)油機(jī)電源、浪涌保護(hù)器、交流配電箱(具備市電油機(jī)轉(zhuǎn)換功能)組成。

直流供電系統(tǒng):由高頻開關(guān)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(yùn)行方式:

(1)市電正常時(shí),由市電供電;

(2)市電停電后,移動(dòng)油機(jī)未到站時(shí),站內(nèi)通信設(shè)備由蓄電池放電供電;

(3)移動(dòng)油機(jī)到站,待油機(jī)啟動(dòng)后,由油機(jī)供電;

(4)市電恢復(fù)后,由市電供電。

直流供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式:

在線恒壓充電的全浮充供電方式。

(1)當(dāng)交流電源正常時(shí),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(shè)備,一方面又給蓄電池充電,以補(bǔ)充蓄電池因自放電而失去的電量);

(2)當(dāng)交流電源中斷后,由蓄電池單獨(dú)向通信設(shè)備供電;

(3)當(dāng)交流電源恢復(fù)供電時(shí),開關(guān)電源的監(jiān)控模塊自動(dòng)啟動(dòng)整流器向通信負(fù)荷供電,并對(duì)蓄電池進(jìn)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(shí)物布局

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基站內(nèi)電源相關(guān)設(shè)備主要有：交流配電箱、浪涌保護(hù)器、室內(nèi)地線排、高頻開關(guān)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(diǎn)與地直接連接，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分與電源端接地點(diǎn)用保護(hù)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(diǎn)與地直接連接，負(fù)荷側(cè)電氣裝置外露可導(dǎo)電部分直接接地，此接地點(diǎn)在電氣上獨(dú)立于電源端的接地點(diǎn)。

移動(dòng)基站中常用TT型式供電

3.2 對(duì)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(shí)長(zhǎng)≤8小時(shí)）的市電電源。

鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農(nóng)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(nèi)電源電纜應(yīng)采用銅芯非延燃聚氯乙稀絕緣及護(hù)套軟電纜。

3.3 浪涌保護(hù)器

1）功能

浪涌保護(hù)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(hù)設(shè)備的裝置。

最大通流容量Imax :

SPD不發(fā)生實(shí)質(zhì)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(hù)應(yīng)使用分級(jí)保護(hù)。

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

當(dāng)存在以下不利因素時(shí),應(yīng)提高交流電源第一級(jí)SPD的最大通流容量:

●局(站)設(shè)在高層建筑、山頂、水邊、礦區(qū)和空曠高地;

●局(站)設(shè)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(jì),時(shí)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(nèi)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(jī)房;

2、郊區(qū)指包括城市中高層孤立建筑物的樓頂機(jī)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(nóng)民房、水田旁的易遭受雷擊的機(jī)房。

(3)在使用分級(jí)保護(hù)時(shí),各級(jí)浪涌保護(hù)器之間應(yīng)保持 必要的退耦距離或增設(shè)退耦器件,以確保各級(jí)浪涌保 護(hù)器協(xié)調(diào)工作。氧化鋅SPD與氧化鋅SPD之間退耦距離 (電纜長(zhǎng)度)應(yīng)不小于5m。

(4)在SPD的引接線上,應(yīng)串接保護(hù)空開,防止SPD故 障時(shí)引起系統(tǒng)供電中斷。保護(hù)空開的標(biāo)稱電流不應(yīng)大于前級(jí)供電線路空開的1/1.6倍。

3）接線方式

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4）導(dǎo)線選擇

說明:

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

(2)使用箱式SPD時(shí),引接線和接地線長(zhǎng)度均應(yīng)小于 1.5m。

3.4 交流配電箱

交流配電箱具備兩路電源轉(zhuǎn)換(一路市電、一路移動(dòng)油機(jī)),并為開關(guān)電源、空調(diào)、照明等交流用電設(shè)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(dāng)所需市電引入容 量小于5KVA時(shí),可以引入單相220V交流電源。

設(shè)備容量、功率、電壓、電流之間的關(guān)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(guān)電源取0.95,空調(diào)設(shè)備取0.85)

P:功率(kW)

I:電流(A)

斷路器容量=計(jì)算電流×可靠系數(shù)(取1.25 ~ 1.5)

四 高頻開關(guān)組合電源

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高頻開關(guān)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(jī)電源,將交流電能分配給開關(guān)電源整流模塊使用;含有浪涌保護(hù)器,作為基站電源系統(tǒng)的第二級(jí)防雷保護(hù)。

直流配電單元：通過直流匯流母排,將開關(guān)電源整流模塊輸出的直流電能提供給通信設(shè)備用電,并對(duì)電池進(jìn)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制電源系統(tǒng)各部分工作,對(duì)電池進(jìn)行自 動(dòng)管理,具有標(biāo)準(zhǔn)的RS232或 RS485通信口,作為后臺(tái)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(jié)構(gòu)

高頻開關(guān)整流模塊的電路技術(shù)發(fā)展至今，基本形成如下圖所示的電路結(jié)構(gòu)

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(shè)備接在一次下電回路,傳輸設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備接在二次下電回路.

電壓繼電器在板背面,已經(jīng)標(biāo)識(shí)出負(fù)載分路特性

斷路器容量=計(jì)算電流×可靠系數(shù)(取1.25 ~ 1.5)

熔斷器容量=計(jì)算電流×可靠系數(shù)(取1.5 ~ 2)

內(nèi)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(nèi)信號(hào)線連接

監(jiān)控模塊介紹

蓄電池管理

浮充、均充

●浮充充電應(yīng)解決的兩個(gè)問題：

1. 補(bǔ)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(nèi)選定（溫度為25℃時(shí) ）

●均衡充電電壓 2.30～2.35V/只

●整流設(shè)備應(yīng)能浮充／均充方式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。蓄電池放電后，整流設(shè)備自動(dòng)向蓄電池進(jìn)行均充電，當(dāng)充電電流小于每安時(shí)50mA或充入電量是放出電量的1.2倍時(shí)，均充自動(dòng)轉(zhuǎn)為浮充。

五 蓄電池組

蓄電池是儲(chǔ)存電能的一種設(shè)備。

它能將充電時(shí)得到的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能保存起來,需要電能時(shí)又能及時(shí)將化學(xué)能變?yōu)殡娔茚尫懦鰜?供用電設(shè)備使用;這種轉(zhuǎn)換可以反復(fù)循環(huán)多次。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1）電池槽、蓋:超強(qiáng)阻燃塑料;

2）提手:便于搬運(yùn);

3）正負(fù)極群:板柵采用鉛鈣合金;

4）微細(xì)玻璃纖維隔板;

5）匯流排:耐大電流沖擊;

6）端子:內(nèi)嵌銅芯,電阻最小化,極柱密封技術(shù);

7）安全閥:進(jìn)口閥帽,具有耐酸和良好的彈性恢復(fù)能力。

內(nèi)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(shè)計(jì)、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(huì)嚴(yán)重的縮短電池的 使用壽命,因此要嚴(yán)禁電池的過放電。

(2)充電電流:充電電流過大會(huì)使電池內(nèi)盈余氣體 增多,升高電池內(nèi)壓,而且滯留在正極周圍的氧會(huì)竄入 PbO2內(nèi)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(yùn)行過程 中有時(shí)會(huì)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(shí)需要注意機(jī)房地面承重能力。

3）雙層臥放

多層安裝時(shí)需要注意機(jī)房地面承重能力。

4）四層臥放

多層安裝時(shí)需要注意機(jī)房地面承重能力。

銘牌標(biāo)志

六 室內(nèi)地線排

七 移動(dòng)油機(jī)用快速插頭

八 日常維護(hù)

1）運(yùn)行狀態(tài)

2）交流配電維護(hù)

交流缺相

整流模塊內(nèi)部DSP芯片由交/直流兩端供電，因此關(guān)閉整流模塊的輸入空開，此時(shí)模塊內(nèi)部DSP芯片仍由直流母牌供電，該整流模塊測(cè)量其輸入市電為0，則上報(bào)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(zhǎng)，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(hào)送到A14C3C1板；

邏輯驅(qū)動(dòng)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(hào)輸入，放大后驅(qū)動(dòng)交流接觸器工作；

測(cè)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(qū)動(dòng)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(hù)

模塊故障

直接用新模塊更換即可。無需設(shè)置任何參數(shù)。

如果暫時(shí)拔出故障模塊，

需要清除當(dāng)前“模塊通信中斷”則需同時(shí)按”ESC”與“ENT”鍵復(fù)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(rèn)清除。

風(fēng)扇故障

風(fēng)扇根據(jù)環(huán)境溫度運(yùn)行（27~40攝氏度）。

現(xiàn)場(chǎng)可更換，需將模塊拔出后，用起子拆卸蓋板。

風(fēng)扇故障時(shí)，模塊紅指示燈閃爍，并將信息送到監(jiān)控。

4）直流配電維護(hù)

（1）直流配電日常維護(hù)要求

負(fù)載重要性區(qū)分

負(fù)載供電與電池保護(hù)優(yōu)先性

注意溫升

注意電池維護(hù)

（2）常見故障處理

電池支路斷：

電池支路檢測(cè)是通過壓差來判斷的。當(dāng)壓差超過400mV時(shí)，就會(huì)觸發(fā)電池支路斷告警。

負(fù)載支路斷

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

電池測(cè)試

（3）整流模塊維護(hù)

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

●均流 反映整流模塊運(yùn)行品質(zhì)的參數(shù)

●在常規(guī)條件下，每個(gè)整流模塊輸出電流變動(dòng)在平均電流值的±2A或±3%之內(nèi)。這是內(nèi)部環(huán)路電路參數(shù)來調(diào)整每個(gè)單元所占之份額。一般而言，如有1～2個(gè)整流模塊漂移，均流參數(shù)超出指標(biāo), 多半可認(rèn)為漂移的整流模塊內(nèi)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(guān)注.

●多個(gè)整流模塊均流都未達(dá)要求，則很可能問題出在監(jiān)控模塊上。

●風(fēng)冷型整流模塊因環(huán)境空氣不斷吹入模塊中, 對(duì)一般室內(nèi)環(huán)境而言, 整流模塊就是長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行, 所吹入的塵埃是不會(huì)影響模塊運(yùn)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(huì)影響整流模塊運(yùn)行. 需要加以除塵. 請(qǐng)通知本公司, 由本公司技服人員來現(xiàn)場(chǎng)除塵. 請(qǐng)勿擅自打開模塊外殼除塵! 以免損壞模塊.

4）蓄電池維護(hù)

蓄電池的保養(yǎng)維護(hù)重點(diǎn)

（1）保證蓄電池及時(shí)充足電量. 經(jīng)常處在充電不足的蓄電池是嚴(yán)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(shí)間內(nèi)完成充電.

（2） 保證蓄電池處于活潑狀態(tài), 長(zhǎng)時(shí)期蓄電池不通過大容量的充放電,蓄電池會(huì)活性降低. 導(dǎo)致容量下降.

措施：定期做蓄電池的放電測(cè)試.

（3）注意是蓄電池的環(huán)境溫度

審核編輯：湯梓紅