第三章．提高通信电源系统可靠性的具体方案
第一节.提高通信电源系统设备的可靠性
1.1高低压系统
（1）建立真正意义的10kV双回路供电系统。要建立真正意义的双回路供电系统，不能从同一个变压器上引入双回路10kV供电，而应分别从不同的变电所引入10kV高压供电，这样才能提供更可靠的电源。当其中一条10 kV线路停止工作时，另一条10 kV线路仍能及时供电。
（2）在关键设备的供电瓶颈采取备份的措施。变压器、供电开关、熔丝、电缆实现互为备用。例如，给整流器、UPS供电的断路器应有两个，能够独立供电，当主供开关损坏时，能够很快利用备用开关供电。 实现三线分离，下走线改为上走线。在布放电缆时，应实现交流电源线、直流电源线、信号数据线三线分离，不得交叉。因为不同的电缆对耐压等级不同，绝缘和屏蔽程度也不同，实现分离后可有效地防止火灾的发生和防止电磁干扰。根据以往经验，发现下走线的电缆布放方式存在很多安全隐患，应尽量改为上走线。 1.2开关电源保护电路
在电气技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源系统在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，必须设计多种保护电路，比如防浪涌的软启动，防过压、欠压、过热、过流、短路、缺相等保护电路。同时，在同一开关电源电路中，设计多种保护电
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路的相互关联和应注意的问题也要引起足够的重视。开关电源保护功能虽属电源装置电气性能要求的附加功能，但在恶劣环境及意外事故条件下，保护电路是否完善并按预定设置工作，对电源装置的安全性和可靠性至关重要。
防浪涌软启动电路
图④
开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路，在进线电源合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流，特别是大功率开关电源，采用容量较大的滤波电容器，使浪涌电流达100A以上。在电源接通瞬间如此大的浪涌电流，重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏，整流桥过流损坏；轻者也会使空气开关合不上闸。上述现象均会造成开关电源无法正常工作，为此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路，以保证电源正常而可靠运行。防浪涌软启动电路通常有晶闸管保护法和继电器保护法两大类。
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过压、欠压及过热保护电路
进线电源过压及欠压对开关电源造成的危害，主要表现在器件因承受的电压及电流能力超出正常使用的范围而损坏，同时因电气性能指标被破坏而不能满足要求。因此对输入电源的上限和下限要有所限制，为此采用过压、欠压保护以提高电源的可靠性和安 温度是影响电源设备可靠性的最重要因素。根据有关资料分析表明，电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10%，温升50℃时的工作寿命只有温升25℃时的1/6，为了避免功率器件过热造成损坏，在开关电源中亦需要设置过热保护电路。 缺相保护电路
由于电网自身原因或电源输入接线不可靠，开关电源有时会出现缺相运行的情况，且掉相运行不易被及时发现。当电源处于缺相运行时，整流桥某一臂无电流，而其它臂会严重过流造成损坏，同时使逆变器工作出现异常，因此，必须对缺相进行保护。检测电网缺相通常采用电流互感器或电子缺相检测电路。由于电流互感器检测成本高、体积大，故开关电源中一般采用电子缺相保护电路 短路保护
开关电源同其它电子装置一样，短路是最严重的故障，短路保护是否可靠，是影响开关电源可靠性的重要因素。
(1)利用IGBT的Vce设计过流保护电路
图⑤
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(2) 利用电流传感器设计过流保护电路
(a) 利用电流传感器进行过流保护电路
(b) PWM控制电路的输出驱动波形
图⑥
1.3整流设备
在通信电源领域，高频开关电源逐步代替了线性整流和相控整流设备。高频开关整流器与相控整流器相比，具有体积小、噪声低、效率高、功率因数高、动态性能好、可靠性高、对电网污染小等优点。通信直流电源一般采取正极接地的方式，电压通常为-48V。 （1）整流器的正极要可靠地接地，而且直流接地点要与防雷接地网相距5m以上，避免雷电的干扰。
（2）要防止整流器的监控单元控制整流模块退出服务的现象发生。如果发生整流器退出服务的情况，则不能整流输出，只能靠蓄电池维持。一旦出现整流器退服现象，其后果是蓄电池很快就会放空，造成通信网络瘫痪。其原因主要是控制单元出现了问题。往往由于高压关机、雷电干扰、软件/硬件故障等原因引起控制单元保护性关闭整流器输出，只能靠有限的蓄电池维持0.5～2h，蓄电池电量放空后，如果整流器还不能正常输出，通信网络一般就瘫痪了。应急措施是快速到达现场，切断控制单元的控制线或电源
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线，重新逐个启动整流模块；然后快速抢修监控单元，以免整流模块输出不正常，引起通信设备或蓄电池的毁坏。
（3）每一套高频开关电源系统都应配备一定数量的开关电源模块，防止高压或强电磁侵入，烧毁在用的模块。
（4）直流电缆的颜色要统一。通常直流正极一般用红色的RVVZ型电缆，负极一般用蓝色的RVVZ型电缆，保护地线用国际通用的黄绿双色电缆。这些看似简单的问题，有的机房却不统一，这样在设备加电或下电时，容易造成较大的事故。
（5）能用直流供电的设备尽量不用交流供电。直流电源的安全可靠性比交流电源好得多；另外，随着3G和NGN的发展，设备的精细化程度越来越高，对电磁干扰的要求也越来越高。因此，在设备采购或设计时应尽量采用直流供电的设备。
（6）采用新的供电方式，变集中放置、集中供电为集中放置、分散供电，即将基础传输、交换机、高层网或较为重要的网与一般业务网分开供电。分开后，供电系统相对缩小，易于保证质量，提高安全可靠性，减少维护工作量，防止全局性瘫痪。 1.4 蓄电池
（1）蓄电池宜以阀控式密封铅酸蓄电池为主。它的主要优点是：使用中几乎无酸溢出，对环境和设备几乎无污染和腐蚀，可以不单设蓄电池室，维护工作量少，可逐层放置，占地面积少。它的主要缺点是：电池电压均匀性、一致性较差；使用寿命对环境温度、浮充电压有严格的要求；有些厂商的电池在技术上还不完善，存在落后电池、渗漏液、极板快速腐蚀、鼓肚等问题；大容量、长寿命使用还需实践证明。 （2）蓄电池是应急通信电源的生命线，也是导致系统瘫痪的重要因素，应当引起特别重视。
（3）要及时发现落后电池,往往因为一两只单体电池的电压下降而引起整个系统电压迅速下降,从而导致通信中断。
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