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I/O 設(shè)備

高頻逆變電源的保護與驅(qū)動電路的研究

2025China.cn   2009年09月28日
1、高頻逆變通信電源系統(tǒng)的組成
高頻逆變通信電源系統(tǒng)一般包括雙回路10 kV高壓系統(tǒng)、10 kV/380 V的低壓變配電系統(tǒng)、油機供電系統(tǒng)、高頻開關(guān)電源系統(tǒng)(直流整流及配電系統(tǒng))、UPS系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、集中監(jiān)控系統(tǒng)等。而在基站供電系統(tǒng)中,一般不包括10 kV高壓系統(tǒng),通常直接引入當?shù)氐?20/380 V電源,其他的基本相同。
2、提高高頻逆變通信電源安全可靠性的主要措施
根據(jù)通信電源系統(tǒng)的組成可知,盡管通信系統(tǒng)的安全可靠性已經(jīng)非常高,但要保證通信設(shè)備長期不間斷供電并不容易,需要我們腳踏實地,切實做好各項安全保障工作。下面就如何提高各主要設(shè)備的安全可靠性,從而提高整個移動通信電源系統(tǒng)安全可靠性的具體措施加以說明。
2.1 高低壓系統(tǒng)
(1)建立真正意義的10 kV雙回路供電系統(tǒng)。要建立真正意義的雙回路供電系統(tǒng),不能從同一個變壓器上引入雙回路10 kV供電,而應(yīng)分別從不同的變電所引入10 kV高壓供電,這樣才能提供更可靠的電源。當其中一條10 kV線路停止工作時,另一條10 kV線路仍能及時供電。
(2)在關(guān)鍵設(shè)備的供電瓶頸采取備份的措施。變壓器、供電開關(guān)、熔絲、電纜實現(xiàn)互為備用。例如,給整流器、UPS供電的斷路器應(yīng)有兩個,能夠獨立供電,當主供開關(guān)損壞時,能夠很快利用備用開關(guān)供電。
(3)實現(xiàn)三線分離,下走線改為上走線。在布放電纜時,應(yīng)實現(xiàn)交流電源線、直流電源線、信號數(shù)據(jù)線三線分離,不得交叉。因為不同的電纜對耐壓等級不同,絕緣和屏蔽程度也不同,實現(xiàn)分離后可有效地防止火災(zāi)的發(fā)生和防止電磁干擾。根據(jù)以往經(jīng)驗,發(fā)現(xiàn)下走線的電纜布放方式存在很多安全隱患,應(yīng)盡量改為上走線。
2.2 整流設(shè)備
在通信電源領(lǐng)域,高頻開關(guān)電源逐步代替了線性整流和相控整流設(shè)備。高頻開關(guān)整流器與相控整流器相比,具有體積小、噪聲低、效率高、功率因數(shù)高、動態(tài)性能好、可靠性高、對電網(wǎng)污染小等優(yōu)點。通信直流電源一般采取正極接地的方式,電壓通常為-48V。
(1)整流器的正極要可靠地接地,而且直流接地點要與防雷接地網(wǎng)相距5 m以上,避免雷電的干擾。
(2)要防止整流器的監(jiān)控單元控制整流模塊退出服務(wù)的現(xiàn)象發(fā)生。如果發(fā)生整流器退出服務(wù)的情況,則不能整流輸出,只能靠蓄電池維持。一旦出現(xiàn)整流器退服現(xiàn)象,其后果是蓄電池很快就會放空,造成通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓。其原因主要是控制單元出現(xiàn)了問題。往往由于高壓關(guān)機、雷電干擾、軟件/硬件故障等原因引起控制單元保護性關(guān)閉整流器輸出,只能靠有限的蓄電池維持0.5~2 h,蓄電池電量放空后,如果整流器還不能正常輸出,通信網(wǎng)絡(luò)一般就癱瘓了。應(yīng)急措施是快速到達現(xiàn)場,切斷控制單元的控制線或電源線,重新逐個啟動整流模塊;然后快速搶修監(jiān)控單元,以免整流模塊輸出不正常,引起通信設(shè)備或蓄電池的毀壞。
(3)每一套高頻開關(guān)電源系統(tǒng)都應(yīng)配備一定數(shù)量的開關(guān)電源模塊,防止高壓或強電磁侵入,燒毀在用的模塊。
(4)直流電纜的顏色要統(tǒng)一。通常直流正極一般用紅色的RVVZ型電纜,負極一般用藍色的RVVZ型電纜,保護地線用國際通用的黃綠雙色電纜。這些看似簡單的問題,有的機房卻不統(tǒng)一,這樣在設(shè)備加電或下電時,容易造成較大的事故。
(5)能用直流供電的設(shè)備盡量不用交流供電。直流電源的安全可靠性比交流電源好得多;另外,隨著3G和NGN的發(fā)展,設(shè)備的精細化程度越來越高,對電磁干擾的要求也越來越高。因此,在設(shè)備采購或設(shè)計時應(yīng)盡量采用直流供電的設(shè)備。
(6)采用新的供電方式,變集中放置、集中供電為集中放置、分散供電,即將基礎(chǔ)傳輸、交換機、高層網(wǎng)或較為重要的網(wǎng)與一般業(yè)務(wù)網(wǎng)分開供電。分開后,供電系統(tǒng)相對縮小,易于保證質(zhì)量,提高安全可靠性,減少維護工作量,防止全局性癱瘓。
2.3 蓄電池
(1)蓄電池宜以閥控式密封鉛酸蓄電池為主。它的主要優(yōu)點是:使用中幾乎無酸溢出,對環(huán)境和設(shè)備幾乎無污染和腐蝕,可以不單設(shè)蓄電池室,維護工作量少,可逐層放置,占地面積少。它的主要缺點是:電池電壓均勻性、一致性較差;使用壽命對環(huán)境溫度、浮充電壓有嚴格的要求;有些廠商的電池在技術(shù)上還不完善,存在落后電池、滲漏液、極板快速腐蝕、鼓肚等問題;大容量、長壽命使用還需實踐證明。
(2)蓄電池是應(yīng)急通信電源的生命線,也是導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓的重要因素,應(yīng)當引起特別重視。
(3)要及時發(fā)現(xiàn)落后電池,往往因為一兩只單體電池的電壓下降而引起整個系統(tǒng)電壓迅速下降,從而導(dǎo)致通信中斷。
(4)注意浮動充電參數(shù):一般電池的充電電壓為2.23 V/單格(25℃)(53.52 V/24PCS);最大充電電流≤0.25C10;溫度補償系數(shù)為-4 m V/℃·單格(以2 5℃為基點)。
(5)注意均衡充電參數(shù):充電電壓為2.35 V/單格(25℃)(56.4 V/24PCS);最大充電電流≤0.25 C10;溫度補償系數(shù)為-4 mV/℃·單格(以25℃為基點)。
(6)遇到下列情況之一可考慮采用均衡充電:放電容量超過額定容量的20%以上;擱置不用時間超過3個月;連續(xù)浮充3~6個月或電池組內(nèi)出現(xiàn)電壓落后的電池。
(7)影響蓄電池使用壽命的主要因素有:環(huán)境溫度、放電次數(shù)(頻度)、放電深度和充電電壓(浮充電流)等。必須注意克服這些因素的影響,才能有效延長蓄電池的使用壽命。
(8)必須按規(guī)范要求及時更換蓄電池。蓄電池的更換判據(jù):如果蓄電池電壓在放出其額定容量80%(對照相應(yīng)放電率的容量如C10等參數(shù))之前已低于1.8 V/單格,則應(yīng)考慮加以更換。
(9)為防止洪澇災(zāi)害,有些地區(qū)的電源室不宜放在一層或地下室。這就要求閥控式密封鉛酸蓄電池安裝時必須考慮樓板的承重,進行承重處理。
2.4 UPS設(shè)備
(1)對采用UPS供電的負荷要定期分析,凡是可以選用直流供電的設(shè)備,建議不宜采用交流供電的設(shè)備。
(2)UPS系統(tǒng)故障多發(fā)生在倒換瞬間,主要是由于存在感應(yīng)電動勢,所以要切實保障倒換的可靠性,必要時應(yīng)有應(yīng)急措施。
(3)要警惕UPS的蓄電池組高壓危險,電壓會高達400 V以上。
(4)要及時發(fā)現(xiàn)落后的單體電池。
2.5 發(fā)電機
(1)要防止啟動電瓶失效。平時應(yīng)定期檢查維護啟動電瓶,必要時備用應(yīng)急啟動電池和充電器。
(2)要備用應(yīng)急柴油,以防止油荒和意外災(zāi)害。
(3)要備用應(yīng)急活動油機接口,避免發(fā)電機發(fā)電失敗或切換失敗。
(4)油機室內(nèi)應(yīng)光線充足、空氣流通,注意清潔、不存放雜物。根據(jù)環(huán)保要求,還應(yīng)采取必要的降低噪音的措施。
(5)油機室內(nèi)溫度應(yīng)不低于5℃。若冬季室溫過低(0 ℃以下),油機的水箱內(nèi)應(yīng)添加防凍劑,如未加防凍劑,在油機停用時,應(yīng)放出冷卻水;同時,更換成-10號柴油。
(6)機組及其附近放置的工具、零件及其他物品,開機前應(yīng)進行清理,以免機組運轉(zhuǎn)時發(fā)生意外危險。
(7)環(huán)境溫度低于5℃時應(yīng)給機組加熱。
(8)電壓、頻率(轉(zhuǎn)速)達到規(guī)定要求并穩(wěn)定運行后方可供電。
(9)當機組出現(xiàn)油壓低、水溫高、轉(zhuǎn)速高、電壓異常等故障時,應(yīng)能自動或手動停機。
(10)當出現(xiàn)轉(zhuǎn)速過高(飛車)或其他有可能發(fā)生人身事故或設(shè)備危險情況時,應(yīng)立即切斷油路和進氣路,緊急停機。
2.6 防雷接地
  雷電過電壓會產(chǎn)生直擊雷、感應(yīng)雷、線路來波和地電位反擊,會造成電磁污染、電磁干擾、設(shè)備損壞和系統(tǒng)崩潰等嚴重后果,所以必須做好各項防雷接地措施。
(1)一個交流供電系統(tǒng)中應(yīng)考慮多級避雷措施。
(2)基站內(nèi)應(yīng)在交流引入側(cè)安裝浪涌抑制器和防雷開關(guān)。
(3)直流供電系統(tǒng)的整流器、控制器應(yīng)安裝避雷器;集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備本身也應(yīng)采用防雷裝置。
(4)定期測量接地電阻值(非濕地),并做好記錄。
(5)地線系統(tǒng)使用20年以上的局站,即使接地電阻值滿足要求,也應(yīng)增設(shè)新的接地裝置,新增的接地裝置電阻值應(yīng)滿足要求,并與原有的接地系統(tǒng)相連接。
(6)對遭受雷擊的局站應(yīng)迅速查明原因,并采取相應(yīng)措施解決。
(7)保護地線應(yīng)選用黃綠雙色相間的塑料絕緣銅芯導(dǎo)線。
(8)保護地線上嚴禁接頭,嚴禁加裝熔斷器或開關(guān)。
(9)接地端子必須經(jīng)過防腐、防銹處理,其連接應(yīng)牢固可靠。
(10)通信設(shè)備到用戶接地排的距離不應(yīng)超過30 m,且越短越好。當超過30 m時,應(yīng)要求用戶重新就近設(shè)置接地排。
2.7 集中監(jiān)控
(1)集中監(jiān)控是觀察眾多局站的“眼睛”,應(yīng)具備快速修復(fù)的能力,系統(tǒng)軟件應(yīng)具有較強的抗誤操作性能。
(2)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)有自診斷功能,隨時了解系統(tǒng)內(nèi)各部分的運行情況,能夠?qū)收霞皶r反應(yīng)。
(3)非專線方式,通過撥號進入監(jiān)控主機用的號碼資源不對外公開。
(4)監(jiān)控系統(tǒng)使用的計算機系統(tǒng)應(yīng)具備防病毒和網(wǎng)絡(luò)攻擊等系統(tǒng)保護。
(5)根據(jù)不同的權(quán)限,設(shè)置不同的密碼。
3、提高通信電源安全可靠性的幾種小技巧
3.1 “零電流+電吹風(fēng)”電源割接保險法
  在日常維護管理中,通信電源割接經(jīng)常發(fā)生。有時可能因為標簽或其他的錯誤,在設(shè)備下電時停錯了電,造成人為的停電事故。對此,可采用“零電流+電吹風(fēng)”電源割接保險法來解決這個問題。
  首先,測試“零電流”。將要下電的設(shè)備關(guān)閉,用鉗型電流表在配電柜的開關(guān)處測量電流是否約為“0”,如果不為“0”,則應(yīng)懷疑該開關(guān)可能不是該設(shè)備的開關(guān)。
  其次,用“電吹風(fēng)測量法”。在即將下電的設(shè)備上,測試完“零電流”后,再接入電吹風(fēng),做開/關(guān)電吹風(fēng)實驗的同時,用鉗型電流表在設(shè)備側(cè)的開關(guān)處測量電流變化:電吹風(fēng)開啟時,電流增加10 A左右(以交流2200 W電吹風(fēng)為例);電吹風(fēng)關(guān)閉時,電流又回落到OA左右。然后,再按照其他割接程序進行(注:如果割接直流設(shè)備,則備用直流電吹風(fēng))。
這種方法的保險系數(shù)較大。
3.2 防漏水法
(1)“防水壩”防漏水法。此法雖然簡單,但是卻比較實用和保險,即在專用空調(diào)等供水比較集中的區(qū)域內(nèi),攔截一圈約10 cm高的防水壩,并內(nèi)設(shè)多個過濾地漏。
(2)水路增加“護套”法。因為水管內(nèi)有很高的水壓,一旦閥門、接口或管路噴水,將沖出“防水壩”,若噴向設(shè)備,就會造成事故。因此,應(yīng)在幾乎所有的水路中增加“護套”,防止漏水噴濺。在水路中纏繞護套,可使漏水流在防水壩內(nèi),避免了事故擴大。
3.3 線纜標簽規(guī)范法
  通信電源專業(yè)和傳輸、數(shù)據(jù)、交換等專業(yè)涉及的線纜和開關(guān)較多,如果沒有統(tǒng)一的線纜標簽規(guī)范,則在顏色、格式、內(nèi)容等多方面容易混淆和引起停錯電事故。為此,我們制定了線纜標簽規(guī)范。

  例如,由華瑞公司負責(zé)施工的華為公司的設(shè)備,其網(wǎng)絡(luò)邏輯名為SCP 7,設(shè)備電源引自機房第2號交流(AC)分配柜/第3排第6號開關(guān),該設(shè)備位于機房內(nèi)第A排第4列(此路電源為該設(shè)備第2路電源)。
其電纜標簽格式如下:
華瑞-華為-SCP7
AC2/3.6-A4/2
3.4 監(jiān)控數(shù)據(jù)共享法
  現(xiàn)在,已經(jīng)有很多局(站)安裝了集中監(jiān)控系統(tǒng),并安排了值班人員24 h監(jiān)控。但有些地方監(jiān)控系統(tǒng)中強大的數(shù)據(jù)報表功能并沒有被有效利用,有的地方每天只做一些簡單的通知、觀察、操作以及簡單的值班記錄。
筆者認為,應(yīng)建立監(jiān)控數(shù)據(jù)分析共享機制,多做一些設(shè)備性能分析,減少值班記錄內(nèi)容。首先,值班人員應(yīng)將當天各主要局(站)的重要數(shù)據(jù)或截圖進行匯總;其次,將匯總的數(shù)據(jù)在每天早上上班前發(fā)送到郵箱,供各分管班組長、主任或經(jīng)理等人共同對數(shù)據(jù)進行分析,共同查找或處理設(shè)備隱患,并能對各班組的維護程度進行監(jiān)督。
4、小結(jié)
  高頻逆變電源專業(yè)分管設(shè)備眾多,責(zé)任重大,越來越受到領(lǐng)導(dǎo)和業(yè)界的重視。因此,進一步提高通信電源的安全可靠性,提高預(yù)警、預(yù)檢、預(yù)修的能力,降低故障率,是今后工作的重點和努力的方向。

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