直流供电系统的分散方式
内容:直流电源集中供电方式是传统的方法。新型的供电方式是采用分散供电，依据通信机房楼的层次及不同的通信系统可有多种分设方法，具有综合投资少、扩容方便、运行更可靠、容易实现智能管理与无人值守等优点。一、直流供电系统的集中方式
1．概述
案中方式的交流电源是由市电（主用电源）、油机发电机组（备用电源）及转换屏组成。直流系统是由整流器（主用电源）、蓄电池（备用电源）及直流屏组成，集中安装在电力室和电池室。由电力室馈送出来的低压基础在流电源，接至各个通信机房，即安装在楼房底层的电源设备为整栋大楼的通信设备供电。集中供电是大容量的供电系统，系统负荷电流往往高达数千至上万安培，如果某部分设备出了故障不能运转，则整个通信可能会瘫痪，故整个通信网的运行可靠性较差。
结合国外和国内通信设备的实际需要，XT005－95《通信局（站）电源系统总技术要求》已规定单个直流供电系统最大电流，不能超过五万门市话数字程控交换机的耗电量，旨在减轻集中供电系统故障，达到缩小通信系统中断所带来的直接经济损失及产生的社会影响。系统可靠性的保证还依赖于蓄电池的支持，即蓄电池组应确保交流电源中断后对该直流
电源系统负荷的供电。传统的肪酸型电池功率密度小，大电流放电性能及低压限流充电性能差，维护操作手续繁杂，容易酿成供电中断事故，因而降低了供电系统可靠性。在集中供电系统中，由于基础电源设备置于大楼底层的电力室或电池室内，而各类通信设备机房设于各层楼上，电源设备必须用很长且截面积很大的馈电线向远距离负载供电，大多数局（站）采用无绝缘层的汇流排平行铺设馈电线，很容易造成雷击短路或人为故障短路，甚至发生火灾。
（2）长距离供电问题多在集中供电方式中，由于电源设备独居一室，所以从电力室至供电目的地的能量传输成
本高（配电电缆和机械结构附件），安装成本（墙、天花板上打洞、架设电缆及安装配件）也较大。在大容量直流电源系统中，过长的馈电回路上增加的电感量会影响电源及电路的稳定性。为保持电池放电接近终止时能维持最低负载电压，还需采用多级配电，或采用升压装置或采用大容量蓄电池。
（3）多种通信设备混装影响了使用性能程控数字交换设备允许电压变化范围较窄，大多数在-41.7V～-58V之间。可满足《通信局（站）电源系统总技术要求》的机架电源输入端子电压允许值-40V一-57V的要求，而数字微波和有线传输设备电压允许范围也很窄，且各种设备电压允许范围不一致。如果将多种设备混装于同一电源系统，便将多种设备机架电源输入端于允许的电压范围都统一到某一种设备电压允许范围，则降低了机架电源上功率器件耐热和耐压性能。在整流器输入端，雷击、静电放电、快速瞬变电脉冲群及电压暂停或中断等所产生的电磁尖脉冲信号或晶闸管整流器的移相触发脉冲等，不仅影响整流器自身的运行，而且会以电磁场传送方式破坏各种通信设备的机架电源，乃至功能元器件。
二、直流供电系统的分散方式
英国是较早实施分散式供电的国家，1982年首次将生产的高频开关整流器与阀控式密封铅酸电池同装在一个机架内组合成电源系统，以分散方式向交换机供电。两年后，分散供电系统在公用通信网正式启用，以后逐渐取代集中供电系统。
1．分散供电方式的类型
（1）半分散供电方式
将电源设备（整流器、蓄电池、交流和直流配电屏）搬至通信机房内，为本机房的各种通信设备及空调机供电，这是国外目前普遍采用的方式（如日本、瑞典等）。把电源设备在机房中分成若干小的独立电源系统，每个小电源系统包合整流模块和蓄电池组，向本机房部分通信设备供电，英国、法国等采用这种供电方式。上述两种情况都是把整流器与蓄电池以
及相应配电单元等设备安装在同一室（通信机房或邻近房间），属半分散供电方式。此方式中电源机柜包含整流模块和交直流配电单元及保护装置，柜中直流配电单元用于将直流电源分配到每行通信模块系统最末端。馈电线路短，而且可用小线径的电缆。
（2）全分散供电方式
在每行通信设备的机架内都装设了小基础电源系统（包含整流模块、交流和直流配电单元、蓄电池），澳大利亚、美国等较多采用这种全分散供电方式。
2．优缺点
（1）分散供电可靠性高
据国外专家在通信电源系统可靠性理论研究中表明：市话端局电源系统的不可用度指标与电源系统故障所产生的社会影响有关，大电源系统故障产生的社会影响大，小电源系统故障所产生的社会影响小。日本NTT公司研究认为：交换机可靠性取决于社会影响L（X）和交换机规模X（爱尔兰），
其关系为：
L（X）=CX15（C为常数）
规模越大，占线小时通信业务越大，L（X）越大。若将X供电系统计为N个，则分散供电系统使社会影响减少到1／ˇN。邮电部科技司 1992年下达邮电部设计院制定电源系统可靠性指标的工作，从长达5年的研究中得出：可靠性的定量指标是可靠度，它与故障率及可用度或不可用度因素有关，若电 源系统分为多个小系统并联互为冗余，只有在各个小系统全部发生故障时，系统才会瘫痪，这说明采用外散并联方式的可靠性显著提高了。
（2）分散供电有明显的经济效益
日本NTT公司统计了1990－1994年实施分散供电电源系统的经济效益（从节能与占地面积统计），结果如下：供电系统容量分别为300A、600A900A，当采用集中供电方式时，各种客量的耗能或占地面积为100％，而采用分散供电时各种容量的耗能或占地面积均有大幅度的减少。
（3）承受故障能力强
用于采用较短而城经又较小的电缆将电源设备与负载连起来。放短路时的电流瞬变电压小（200V）左右），因此大多数分散供电方式不需用高阻配电来限制故障电流。当发生严重故障时，如电池端头或主配电单元发生短路，以及电池组中出现象故障电池等，仅会导致部分电源供电中断，而不会象集中供电方式那样，引起对交换设备供电的整个电源中断。
（4）合理配置电源设备
在实施分散供电方式设计中，与通信设备同时计划与安装，不需为预计的负载而扩容增加电源设备数量，从而节约设备投资。同时电源设备采用单一机架或模块、操作简便，减少维修。由于在这种电源系统中，各电源设备仅对指定的负载配电。所以针对该负载的需要能 合理地设置电源设备。
（5）存在的缺陷
分散供电的不足之处：半分散式因蓄电池容量应按0.1h－1h放电配置，不能超过楼板对蓄电池荷重要求，且电源故障引起的影响仍有一定的范围。与此同时虽然电池可以按15min放电考虑，减少了对地面荷载的要求，但不能充分利用蓄电池的相互支持作用，故一旦发生故障，所引起的影响范围很广。而全分散式所需小客量蓄电池个数增多。此外在实施过程中先
决条件多，如对交流电源可靠性、电磁兼容性、电源设备使用性能以及维护人员技术水平等 均有较高要求。
二、分微供电的实施技术措施
1．实施步骤
通信局（站）电源要求同一通信局（站）原则上设置一个总的交流供电系统，由此分别向各直流供电系统提供低压交流电，各直流供电系统可分房设置，也可为单独的电力和电池室间用）。
（1）已开通的局（站）
1）通信业务已到终期的局（站）
进行新旧通信电源设备换代，用阀控铅酸电池取代传统防酸型铅酸电池，用高频开关整流器取代晶闸管整流器。有关规范限定了阀控铅酸电池使用寿命为7—8年，高频开关整流器使用寿命为10年，可见及时更换旧的通信电源设备是必须的。
将大容量直流电流系统，按通信系统逐一分散为小直流电源系统，向某一部分通信设备分散供电。
在《通信局（站）电源系统总技术要求》文件上，已明文规定凡电话交换局客量超过5万门者，或者两个以上交换系统时，应采用两个以上独立的直流供电系统，所以即使原在流电流电源系统设置的电力室或电池室面积很大，也应将扩容的电源设备组成新的小电源系统，以单独对扩容通信设备供电。
2）对于近期通信业务已饱满需要增容的局（站），最好将依据通信增容业务量所配置电源设备，安装到邻近通信机房的专设电力电池室。
（2）新建局（站）
1）通信设备容量大于 10K线时，电源设备可以直接安装在通信机房内。
2）通信设备容量大于 10K线而小于20K线时，直流电源设备可安装在与通信设备邻近电力电池室内。
3）通信设备容量大于50K线时，则直流供电系统应按楼层分设。
每个分设的直流供电系统采用小客量蓄电池组，以减轻对建筑物的行重，电源设备视情况可直接安装于通信机房，或者将蓄电池和其它直流电源设备一起装入邻近的电力电池室。目前，国内交流供电的可用度仍然较低，蓄电池容量选择较大，一般能以电池供电1h为宜。
这样，过渡的办法是在通信机房周围设置电池室或电力室，以向同一层约两万门程控数字设备以分散方式供电。在交流供电的可用度明显提高后，蓄电池单独供电减少至0.5h，可采用单独的电源架设置一个供电系统，再与通信设备同装一室，所以分散供电系统的分散程度，应因地制宜，灵活选择。实施分散供电要牵涉到机房设计，电源设备选型，与通信设备布局的配合及管理维护等诸方面，应加强领导和协调。
2．需要解决的几个问题
（1）提高交流电源系统的可靠性
当采用分散供电方式时，由于考虑到楼层的荷载，要求电源设备体积小、重量轻，蓄电池容量也受到限制。除了机房的各个电源系统及其它保证电源接受交流配电外，还有空调设备。配电交流负荷的增多使导线敷设繁杂，直接影响了交流系统可用度。高频开关整流器作为交流电源负载之一，是非线性高频骚扰源。由于市电电网容量大（内阻小）时谐波电流有吸收作用，所以受到的干扰比较小。当自备发电机组供电时，因容量远比市电小，所以整流器的谐波电流注入到同步发电机定于绕组中，使交流输出电压严重略变，对供电系统发生破坏性影响，对策是加大自备发电机组容量，或启用新颖交流电源设备，如燃汽轮发电机组或自动化程度高的柴油发电机组。
（2）电源设备与通信设备共装一室的电磁兼容问题
从模拟到数字通信系统的转换，防止电磁场干扰的问题比以往更为重要。而电磁场干扰与接地在通信大楼中是相辅相成的。国外采用两种策略提高电磁兼容指标：一是短路法，二是开路法。前者是增加干扰源和负荷之间的地网导线数量，迫使干扰源中干扰信号迅速泄放入地。后者是使负载跟其它地网绝缘，只允许与机楼地网络有个连接点（即单点接地）。
（3）人员和设备安全保护问题
在分散方式电源系统中，通信交流屏也靠近负荷安装，负荷切断产生的瞬变电压，由馈电线传入的雷击及其他高脉冲电压对邻近通信设备及操作人员的人身安全带来影响。目前，通信局（站）推行交流电网三相五线制方式（TN－S）是行之有效的，在这个系统中，应确保中性线N和保护专用地线（PE）互联，且不中断。
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