直流供電系統的分散方式
2019-11-03 09:54:25
供稿：網友
直流供電系統的分散方式<1>（區炎光） 直流電源集中供電方式是傳統的方法。新型的供電方式是采用分散供電，依據通信機房樓的層次及不同的通信系統可有多種分設方法，具有綜合投資少、擴容方便、運行更可靠、容易實現智能管理與無人值守等優點。一、直流供電系統的集中方式 1．概述 案中方式的交流電源是由市電（主用電源）、油機發電機組（備用電源）及轉換屏組成。直流系統是由整流器（主用電源）、蓄電池（備用電源）及直流屏組成，集中安裝在電力室和電池室。由電力室饋送出來的低壓基礎在流電源，接至各個通信機房，即安裝在樓房底層的電源設備為整棟大樓的通信設備供電。 集中供電是大容量的供電系統，系統負荷電流往往高達數千至上萬安培，如果某部分設備出了故障不能運轉，則整個通信可能會癱瘓，故整個通信網的運行可靠性較差。 結合國外和國內通信設備的實際需要，XT005－95《通信局（站）電源系統總技術要求》已規定單個直流供電系統最大電流，不能超過五萬門市話數字程控交換機的耗電量，旨在減輕集中供電系統故障，達到縮小通信系統中斷所帶來的直接經濟損失及產生的社會影響。 系統可靠性的保證還依賴于蓄電池的支持，即蓄電池組應確保交流電源中斷后對該直流電源系統負荷的供電。傳統的肪酸型電池功率密度小，大電流放電性能及低壓限流充電性能差，維護操作手續繁雜，容易釀成供電中斷事故，因而降低了供電系統可靠性。 在集中供電系統中，由于基礎電源設備置于大樓底層的電力室或電池室內，而各類通信設備機房設于各層樓上，電源設備必須用很長且截面積很大的饋電線向遠距離負載供電，大多數局（站）采用無絕緣層的匯流排平行鋪設饋電線，很容易造成雷擊短路或人為故障短路，甚至發生火災。 （2）長距離供電問題多 在集中供電方式中，由于電源設備獨居一室，所以從電力室至供電目的地的能量傳輸成本高（配電電纜和機械結構附件），安裝成本（墻、天花板上打洞、架設電纜及安裝配件）也較大。 在大容量直流電源系統中，過長的饋電回路上增加的電感量會影響電源及電路的穩定性。 為保持電池放電接近終止時能維持最低負載電壓，還需采用多級配電，或采用升壓裝置或采用大容量蓄電池。 （3）多種通信設備混裝影響了使用性能 程控數字交換設備允許電壓變化范圍較窄，大多數在-41.7V～-58V之間。可滿足《通信局（站）電源系統總技術要求》的機架電源輸入端子電壓允許值-40V一-57V的要求，而數字微波和有線傳輸設備電壓允許范圍也很窄，且各種設備電壓允許范圍不一致。如果將多種設備混裝于同一電源系統，便將多種設備機架電源輸入端于允許的電壓范圍都統一到某一種設備電壓允許范圍，則降低了機架電源上功率器件耐熱和耐壓性能。 在整流器輸入端，雷擊、靜電放電、快速瞬變電脈沖群及電壓暫停或中斷等所產生的電磁尖脈沖信號或晶閘管整流器的移相觸發脈沖等，不僅影響整流器自身的運行，而且會以電磁場傳送方式破壞各種通信設備的機架電源，乃至功能元器件。二、直流供電系統的分散方式 英國是較早實施分散式供電的國家，1982年首次將生產的高頻開關整流器與閥控式密封鉛酸電池同裝在一個機架內組合成電源系統，以分散方式向交換機供電。兩年后，分散供電系統在公用通信網正式啟用，以后逐漸取代集中供電系統。 1．分散供電方式的類型 （1）半分散供電方式 將電源設備（整流器、蓄電池、交流和直流配電屏）搬至通信機房內，為本機房的各種通信設備及空調機供電，這是國外目前普遍采用的方式（如日本、瑞典等）。把電源設備在機房中分成若干小的獨立電源系統，每個小電源系統包合整流模塊和蓄電池組，向本機房部分通信設備供電，英國、法國等采用這種供電方式。上述兩種情況都是把整流器與蓄電池以及相應配電單元等設備安裝在同一室（通信機房或鄰近房間），屬半分散供電方式。此方式中電源機柜包含整流模塊和交直流配電單元及保護裝置，柜中直流配電單元用于將直流電源分配到每行通信模塊系統最末端。饋電線路短，而且可用小線徑的電纜。 （2）全分散供電方式 在每行通信設備的機架內都裝設了小基礎電源系統（包含整流模塊、交流和直流配電單元、蓄電池），澳大利亞、美國等較多采用這種全分散供電方式。 2．優缺點 （1）分散供電可靠性高 據國外專家在通信電源系統可靠性理論研究中表明：市話端局電源系統的不可用度指標與電源系統故障所產生的社會影響有關，大電源系統故障產生的社會影響大，小電源系統故障所產生的社會影響小。 日本NTT公司研究認為：交換機可靠性取決于社會影響L（X）和交換機規模X（愛爾蘭），其關系為： L（X）=CX15（C為常數） 規模越大，占線小時通信業務越大，L（X）越大。若將X供電系統計為N個，則分散供電系統使社會影響減少到1／ˇN。 郵電部科技司 1992年下達郵電部設計院制定電源系統可靠性指標的工作，從長達5年的研究中得出：可靠性的定量指標是可靠度，它與故障率及可用度或不可用度因素有關，若電源系統分為多個小系統并聯互為冗余，只有在各個小系統全部發生故障時，系統才會癱瘓，這說明采用外散并聯方式的可靠性顯著提高了。 （2）分散供電有明顯的經濟效益 日本NTT公司統計了1990－1994年實施分散供電電源系統的經濟效益（從節能與占地面積統計），結果如下：供電系統容量分別為300A、600A900A，當采用集中供電方式時，各種客量的耗能或占地面積為100％，而采用分散供電時各種容量的耗能或占地面積均有大幅度的減少。 （3）承受故障能力強 用于采用較短而城經又較小的電纜將電源設備與負載連起來。放短路時的電流瞬變電壓小（200V）左右），因此大多數分散供電方式不需用高阻配電來限制故障電流。當發生嚴重故障時，如電池端頭或主配電單元發生短路，以及電池組中出現象故障電池等，僅會導致部分電源供電中斷，而不會象集中供電方式那樣，引起對交換設備供電的整個電源中斷。
