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浅谈通信电源配电的可靠性

来源:www.eefocus.com2008.02.11阅读 3576

1、当前通信用配电设备的特点

  1.1 配电设备的重要性

  在通信电源系统中,70%以上的维护工作是因配电设备的异常和功能失效引起的,由于整流器采用了并联冗余工作模式,而配电设备没有冗余措施,几乎90%的通信电源供电中断直接或间接来自于配电设备故障。从这个角度来看,配电设备的合理设计、正确选择、精心维护,对保证通信设备供电的安全性有着十分重要的意义。

  1.2 配电设备的发展特点

  (1)选择性增强

  用户可根据自身电力环境状况、地理情况、技术要求、发展要求和维护值守水平,有选择性地提出配电方案。

  (2)供电安全可靠性增强

  同样基于维护力量和人力资源的相对不足,无人值守的通信局(站)对配电设备供电的可靠性要求也越来越高。为适应这一点,目前通信用配电设备在配电可靠性设计上的考虑明显增强,如通过合理设计提高了防雷击和市电浪涌的能力;提高了配电部分对市电过压的耐受能力;功能选择合理,尽可能去掉不使用而对系统可靠性有严重影响的环节。

  (3)电状态集中监控功能更加完善

  当前通信电源配电设备已通过系统监控实现了本地和远程集中监控,监控范围也逐渐拓宽,已

能实现分路分断、超范围告警、防雷设备状态监控等功能。监控手段也实现了通过节点信号的开关量监测和通过监控单元RS-232/RS-485的数据量监测。

2、通信用配电设备可靠性

  2.1 影响配电系统可靠性的主要因素

  在通信配电设备中,影响配电回路可靠性的因素有:配电分路(断路器质量)、防雷接地状况、市电转换/切除装置可靠性、市电检测控制电路可靠性、电气接触状态。

  2.2 防雷与接地对配电可靠性的影响

  作为通信电源设备必不可少的一部分,防雷的设计愈来愈受到重视。必须指出的是,并不是加装了防雷器件,系统就完全具有防雷功能了。在实际应用中,经常发现后级防雷器件动作而前级没有动作的情况。一些用户以防雷模块未损坏作为防雷模块质量可靠的判据,这是不科学的。

  关于雷电的形成、危害和雷电冲击波,此处不再赘述。对于通信电源来说,要使整流设备得到可靠的保护,归根结底就是要使雷击和浪涌时防雷设备的残压抑制在规定的水平。配电系统中防雷设备的残压要求见表1,但在实际应用中,尤其是早期设备,如果防雷器件配合选用不当,很容易导致残压过高或后级防雷器件提前损坏。

表1 配电系统中防雷设备的残压要求

浅谈通信电源配电的可靠性如图

  通信局站一般属于第三类防雷建筑物,部分预计雷击次数大于0.3次/年的雷电频繁地区可按第二类防雷建筑物考虑。根据表2,通信电源端引入线的电流分配Iv可达12.5 kA。如果在通信电源系统中防雷模块与电源设备内压敏电阻直接并联www.cechina.cn,则得到的残压和电流分配情况如图1所示。

表2 首次雷击后在低压配电线路上的电流分配

浅谈通信电源配电的可靠性如图

浅谈通信电源配电的可靠性如图

图1 无串联协调电感情况下防雷模块与电源设备内压敏电阻间的电流分配及残压

  从图1可以看出,如果前级用385 V的防雷模块CONTROL ENGINEERING China版权所有,后级用320 V的压敏电阻,则大部分电流分流到后级的压敏电阻,而前级的防雷模块却分流较少;如果前级用385 V的防雷模块CONTROL ENGINEERING China版权所有,后级用385 V的压敏电阻,虽然后级分流减少,但在同等总分流容量下,残压明显升高CONTROL ENGINEERING China版权所有,并超过规定的1.3 kV。

  为解决此矛盾,在防雷模块与电源设备的压敏电阻间串联协调电感,则可大大协调两级间的电流分配和后级的残压要求。

  在防雷模块与整流模块的压敏电阻间串联一个协调电感L1,该电感可使进入设备的雷电流主要由防雷模块泄放,使I1>I2,以确保后级压敏电阻仅承担与之相称的峰值电流,延长后级压敏电阻的使用寿命,并同时确保整流模块输入端的残压抑制在规定范围内。当然,要使协调电感更好地发挥作用,并保证进入电源模块内的残压最低,则在配电设备内部CONTROL ENGINEERING China版权所有,接地电缆应尽可能保持短和直。目前此种设计已广泛应用于组合电源的交流配电系统中。

  2.3 交流过欠压保护

  为保护通信电源设备控制工程网版权所有,在一些交流配电系统中,采用过欠压保护装置,的确可起到一定的保护作用。对于交流过欠压保护,一方面可采用外接稳压器进行调压保护,另一方面也可采用配电设备内过欠压切除进行保护。但启用交流过欠压保护装置,并不一定能解决问题,某些情况下如使用不当,反而给系统供电安全带来不可靠因素。

  某些地方使用稳压器,故障率反而增高,这是因为使用如图2所示的机械补偿式稳压器后,当市电电压由低压到高压瞬间波动时(如某些地方的石材加工、民用电空调设备的集体保护等),调整电机来不及调整,输出电压将会突升,例如:交流输入为150 V,稳态调整时输出220 V,若电压突然回升至240 V,则输出电压将迅速升至240×220/150=352 V,这对电源设备来说是非常危险的。

浅谈通信电源配电的可靠性如图

图2 机械补偿式稳压器原理

  对于采用交流过欠压切除进行保护装

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