机房动力供电基础知识

动力产品技术培训
基础篇
通信机房动力供电基础知识
讲师：魏榜红
机房动力供电基础培训
知识能使您的工作更
有效、使您更具信心
主要内容
通信机房动力供电介绍
机房直流供电系统
机房交流供电系统
通信机房防雷接地系统
机房动力供电安全知识
培训目的
1、通过学习从宏观角度了解动力设备在通信机房的作用；
2、通过学习了解通信机房供电的流程、供电安全；
3、通过学习更深刻地理解动力设备所涵盖的内容，为合理的商务配置、高效的工程施工奠定基础。

核心机房动力设备所包含的内容
高压配电、低压配电、柴油发电机、通信电源、UPS、蓄电池、交流配电屏、直流配电屏、精密空调、防雷接地、动力环境监控、电力线缆共12个部分。

任何一个部分出现问题，均会影响到核心机房通信设备的安全运行。

通信机房动力供电介绍
机房供电包括两部分：交流供电和直流供电
交流供电包括高低压配电、柴油发电机、UPS不间断电源，提供220/380Vac，给交流输入的设备提供供电。

例如空调、照明、服务器、会议电视、网管计算机、消防、应急照明等
通信机房交流供电系统
交流电的基础知识
如图一所示，交流电是电流和电压呈正弦变化的。

我国交流电的供电电压是220Vac（相电压）和380Vac（线电压），频率为50HZ。

U线=√3 ×U相。

交流供电分单相和三相两种，单相供采用三线制（零线、火线、保护地线），三相供电采用五线制。

在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压器的三相绕组的接法通常采用星形联接方式。

当从中性点引出中性线时，就形成了三相四线制系统。

在三相四线制基础上将中线接地，并增加保护地线，就是三相五线制。

交流电是矢量，每相电压之间相位差120°，如下图所示，U
B +U
A
=U
C
，
中心点O的电压为零。

所以，如果变压器的零线接地不好的话，当三相负载不平衡时零地电压就会偏高，造成交流供电某相电压偏高，某相电压偏低，电源有可能不能正常工作。

因而，通信行业要求交流供电系统的零地电压不能大于10Vac。

对于交流的功率来说有视在功率（S），无功功率（Q），有功功率P和功率因数，下文对这几个概念做一个详细的说明。

交流电的连接
交流电一些概念
①有功功率（Acitive power):电能转换成其他能量所消耗的功率，单位为瓦（W），用P表示。

②无功功率(Unactive power):没有消耗功率，只是能量在电感和电容之
间转换的功率部分，单位为VAR，用Q表示。

③视在功率(Aparent power):指的是交流输入功耗，也叫表观功率，其单位是VA，用S表示。

S2=P2+Q2
④功率因数(Power factor):有功功率与视在功率的比值，它表示交流电转化成其他能量的能力。

功率因数＝P/S。

功率因数校正后为0.9999。

伏安（VA）和功率（W）之间的换算关系：对于变压器或油机来说，其输出功率因数一般在0.7左右，所以1W＝1.5VA。

例如变压器的额定功率为10KVA，那么实际也只有7KW有功功率。

直流供电包括交流配电屏、整流器柜、直流配电柜、蓄电池、监控单元、直流列头柜。

电压等级为
－48V，给直流输入的设备供电。

例如交换机、传输、BSC、微波等。

通信机房直流不间断供电系统
直流电的基础知识
直流电的电压和电流不发生变化（方向不变），有正负之分。

例如电池的电压，通信电源的输出等。

对于通信电源来说，最常用的直流电压等级是48V，且采用的是-48V供电。

下面介绍几个电压概念。

浮充电压：开关电源为了补偿蓄电池自放电的能量，所需要提供的电压，浮充电压一般设定为53.5V。

均充电压：指的是蓄电在均衡充电时，开关电源需要提供的电压，均充电压一般设定为56.4V。

负载的驳接
对于基站电源，为了延长主要设备（微波、传输）的工作时间和保护蓄电池不被过放，在直流输出将负载分两组，分两次下电。

即LLVD1（Low－level Voltage Disconnect），LLVD2。

在安装时，传输或微波必须接在二次下电负载组上，BTS/BCS必须接在一次下电负载组上。

一般情况下（10小时放电率），一次下电电压设置为44.5V，二次下电电压设置为43.2V，在设备开通调试时需要进行设置。

另外为了保证蓄电池的正常充电，需要正确设置蓄电池的容量、蓄电池的充电电流比率（0.10－0.15C）。

蓄电池知识
阀控密封蓄电池是利用阴吸收原理使电池得以密封。

电池充电时，正极会析出氧气，负极会析出氢气。

正极析氧是在正极充电量达到70%时就开始了。

析出的氧气达到负极，跟负极起下述反映，达到阴极吸收的目的。

2Pb+O2=2PbO 2Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
负极析氢则要在充电达到90％时才开始，再加上氧在负极的还原作用及负极本身氢过电位的提高，从而避免了大量析氢反应。

蓄电池的放电
蓄电池放电包括两个方面，一方面是市电停电后蓄电池给设备供电，此时蓄电池将化学能转换成电能；另一方面蓄电池在静态情况下会自放电，消耗化学能。

蓄电池的充电
蓄电池的充电包括浮充和均充。

浮充电压为2.23－2.25V，补充蓄电池自放电的能量和短时间放电的能量；均充电压为2.30－2.35V，在蓄电池安装初期、蓄电池组出现落后电池或蓄电池放出较多能量时，对蓄电池进行均充。

蓄电池充电时必须限流，充电电流一般规定在0.1C－0.15C，充电电流过大或过小均不利于蓄电池的工作寿命。

充电电流过大会造成蓄电池过充，导致蓄电池鼓肚子（膨胀变形），大量酸雾溢出；充电电流过小，需要较长时间才能将蓄电池充足，在充电过程中如果市电再次停电，那么会造成蓄电池长时间充电不足，蓄电池会出现硫酸盐化现象。

蓄电池的寿命
蓄电池使用寿命的定义：正极板栅的腐蚀速度确定蓄电池使用命。

蓄电池的四种失效模式：正极板腐蚀、失水、热失控、硫酸盐化。

010
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2025303540
455055temp ℃B A T l i f e %高温对蓄电池寿命的影响
局（站）直流供电说明
中心机房交流（UPS）供电说明
通信机房防雷接地系统
通信机房采用联合接地：直流工作地、设备保护地、防雷地、建筑物防雷地接在一个地网上
直流工作地
保护接地
防雷接地
交流工作地
联合接地
接地的概念和系统组成
接地的要求
根据YD5098-2005和IEC要求，通信局（站）应采用联合接地，通信设备的工作接地、保护接地、建筑物防雷接地，共同用一个接地地网。

基站接地地阻不大于10欧姆，中心机房接地地阻不大于5欧姆。

每个设备的保护地单独就近接到接地排上，不得串接，如下图所示。

为什么？
在共用地网时，各种功能的接地既相互联系，又相互排斥，暂态干扰及接触部分产生电磁波会给信号线带来辐射杂讯，引起误码和记忆体数据丢失。

所以要注意信号电路、电源电路、高电平电路、低电平电路地应采用并联直接接地而避免直接接在同一点上。

各设备地接点电位只与本设备地工作电流和接触电阻有关，各点间的电位差小，并且消除了公共地线的阻抗，各设备间的参考点也不易改变。

通信机房动力安全知识人身安全、施工安全、供电安全
人身、施工安全知识
工具必须绝缘
在施工前需要对所使用的螺丝刀、扳手、套筒毛刷等用绝缘胶布缠好，在不影响操作的情况下尽量多缠一些。

在进行交流部分操作时避免身体接触高压，人体和地面需要保持绝缘。

如下图所示。

人身安全
在施工操作前必须将金属手表、戒指、手链等饰物从身上脱下，在维护或施工过程中用手握住螺母或螺杆，避免螺母、螺杆跌落到机架内而引起短路。

在夏天避免用人体同时接触电源柜的正极和负极，预防人体触电。

供电安全
供电安全对于通信机房来说非常重要，特别是中心机房尤为重要。

要确保这一点，需要有可靠的动力供电方案、合理的容量配置、科学的工程设计与防护措施、符合规范的施工、精心的运行维护。

可靠的动力供电方案
合理的容量配置
科学的工程设计与防护措施 规范的工程施工
精心的运行维护
交流供电方案
对于核心机房来说，交流输入高压采用双路供电，从不同的变电所引入10KV或6.6KV，并备有后备2套自动切换的柴油发电机，油机与市电之间采用ATS自动切换。

对于机房的交流供电，根据重要性分开供电，在停电后确保重要设备安全供电。

办公用电、照明用电、空调用电、通信设备用电可以分开控制供电。

对于基站交流供电，采用市电、市电/油机、太阳能/油机、太阳能等方式，满足机房供电。

UPS供电方案
据负载的重要性和运营成本，可采用单机、主从串联热备份、N＋1并联方式（1＋1、2＋1）。

单机给计算机、营业厅工作计算机和打印机等设备供电，对于重要设备的供电采用主从串联热备份或并联方式供电。

对于特别重要设备采用双电源（双母线）供电，例如计费系统服务器、重要业务的服务器和承载关键业务设备等。

另外对于重要设备采用单独供电，或要和其他相对次要的设备供电分开，避免次要设备影响重要设备。

对于双母线（双总线）连接方式如下图所示，可以根据经济状况选用不同的方式
双母线与双总线
直流供电方案
通信局站供电方式应保证稳定可靠供电，电源设备应靠近通信设备布置，且供电系统的组成和电源设备的布置应当在通信局站增容时，电源设备能相应和灵活的扩充容量，并有利于设备的安装和维护。

交换局容量较大、或有两个以上交换系统时，应采用两个或多个独立的直流供电系统。

根据这一原则，中心机房的供电，采用ZXDU3000大容量供电，主机房采用列头柜（高阻柜或普通柜）分别给不同设备供电，采用多级保护，避免个别设备影响全局。

重要设备需要采用双路馈电（双总线）的方式供电。

基站直流供电，根据设备的不同，采用不同的基站电源。

重要设备和次要设备分别接在不同的负载组上（一次下电和二次下电）。

可靠的动力供电方案
合理的容量配置
科学的工程设计与防护措施 规范的工程施工
精心的运行维护
交流供电容量
对于UPS、开关电源、柴油发电机、变压器容量的配置不能太大，也不能太小，满足3-5年的扩容即可。

对于通信用机房供电建设成本比较大的高低压配电部分、电力变压器，其负荷率一般在40%-60%；柴油发电机的容量不能按照UPS、开关电源的最大容量配置，在停电后柴油发电机并不给所有交流负载供电，可以在规划设计时针对交流负载的重要性加以控制。

而且对用中心机房的发电机并不是经常使用，其负荷率可以在80％。

对于基站交流供电的柴油发电机来说，负载基本固定（开关电源、空调），每年工作时间比较长，负荷率可以在60％－70％选择。

UPS供电容量
单机工作的UPS，其初期的负荷率应在30%以内，最终的负荷率不超过80%；串联热备份供电方式，和单机的情况相同；N+1并机供电方式（一般是采用1+1），在建设初期的负荷率小于20%，最终的负荷率不大于40%。

对于UPS的后备电池来说，不能通过增大蓄电池容量来延长后备供电时间，一般是30分钟-2小时（最大4小时），需要通过市电、油机来保障供电的持续性。

直流电源容量
对于中心机房来说，蓄电池容量配置按照4-10小时配置，容量太大占地面积和运营成本均为增加。

配置太小，供电风险相当大。

直流电源的容量按照静态（不给蓄电池充电），初期负荷率在20-30%，最终负荷率在40-50%。

由于可以通过增加整流器方式来扩容，只要选择合适的电源型号满足后期扩容空间即可。

对于基站电源来说，由于站点较远、发电不能及时，蓄电池的容量按照2-
3天的放电时间配置，不能再超过这个时间。

不然不但增加蓄电池的投资，而且还要增加开关电源的投资，另外蓄电池在小电流放电的情况下容易损坏。

电源初期负荷率在20-30%，最终负荷率在40-50%。