2020年通信电源基础知识和维护全套复习讲义(重点版)

2020年通信电源基础知识和维护全套复习

讲义（重点版）

第一章基础知识

第一节通信电源系统的组成

电力系统：由发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能生产、输送、分配、使用的统一整体称为电力系统。由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电与用电的统一整体称为电力网。也可描述为电力系统是由电源、电力网以及用户组成的整电信局(站)的电源系统由交流供电系统、直流供电系统和接地系统组成,其组成方框示意图如下所示：

1、交流供电系统

交流供电系统由主用交流电源、备用交流电源、高压开关柜、电力降压变压器、低压配电屏、低压电容器屏和交流调压稳压设备及连接馈线组成的供电总体。

主用交流电源均采用市电。为了防备市电停电,采用油机发电机等设备作为备用交流电源。大中型电信局采用1OKV高压市电,经电力变压器降为380V/220V低压后,再供给整流器、不间断电源设备(UPS)、通信设备、空调设备和建筑用电设备等。小型电信局(站)则一般采用低压市电电源。

电力网：是将各电压等级的输电线路和各种类型的变电所连接而成的网络。

变、配电所的类型：有室外变电所、室内变电所、地下变电所、移动式变电所、箱式变电所、室外简易型变电所。

2、直流供电系统

在电信局（站）中，一般把交流市电或发电机产生的电力作为输入，经整流后向各种电信设备和二次变换电源设备或装置提供直流电的电源称为直流电源。由整流设备、直流配电设备、蓄电池组、直流

变换器、机架电源设备和相关的配电线路组成的总体称为直流供电系统。

目前高频开关整流器在技术上已经相当成熟，由于具有小型、轻量、高效、高功率因数和高可靠性等显著优点。高频开关整流器机架的输出功率大,机架上装有监控模块,与计算机相结合属于智能型电源设备。

阀控式密封铅酸蓄电池是一种在使用过程中无酸雾排出,不会污染环境和腐蚀设备,可以和电信设备安装在一起,平时维护比较简便,体积较小,可以立放或卧放工作,蓄电池组可以进行积木式安装,节省占用空间。

3、接地系统

为了实现各种电气设备的零电位点与大地有良好的电气连接,由埋入地中并直接与大地接触的金属接地体(或钢筋混凝土建筑物基础组成的地网)引至各种电气设备零电位部位的一切装置组成接地系统,即由接地体、接地引入线、接地汇集线和接地线组成。电信电源按照接地系统的用途可分为工作接地、保护接地和防雷接地。按照安装方式可分为分设的接地系统和合设的接地系统。

通讯电力系统的组成：答：一般由发电机、变压器、电力线路和用电设备组成。.

电力网：答：是将各电压等级的输电线路和各种类型的变电所连接而成的网络。变、配电所的类型有哪些：答：有室外变电所、

室内变电所、地下变电所、移动式变电所、箱式变电所、室外简易型变电所。

配电所的任务是：答：是接受电能和分配电能。

变电所的任务是：答：是接受电能、变换电压和分配电能。

电力线路的作用是：答：输送和分配电能。

架空线路的构成有哪些：答：主要包括杆塔、绝缘子、导线、横担、金具、接地装置及基础等。

杆塔的类型有哪些：答：通常有水泥杆、金属杆（铁塔、钢管杆、型钢杆等）。

绝缘子的的类型有：答：有针式、蝶式、悬式和瓷横担式等。

导线有哪三大类：答：单股导线、多股绞线、复合材料多股绞线。导线的材料和结构，表示方法怎样：答：为L—铝导线；T—铜导线；G—钢导线；LG—钢芯铝导线；J—多股绞线；TMY—铜母线；LMY—铝母线。

架空线路常用电气设备有：答：A. 跌落式熔断器；B. 隔离开关；

C. 高压柱上开关（负荷开关）；

D. 避雷器；

E. 柱上电力容器等。高压线：答：担负着输送和分配电能的架空线路或电缆线路，电压为3~35KV及以上的电力线路。

低压线：答：担负着分配电能架空线路或电缆线路作用的，电压为1KV以下的电力线路。典型为220V/380V的电力线路。

供电局的作用是：答：对电力电网实行电能管理、分配、维护及技术支持。

配电室（房）：答：是高、低压成套装置集中控制，接受和分配电能的场所。

高压电器在电力系统的作用是：答：在电能生产、传输和分配过程中，起着控制、保护和测量的作用。

高压成套装置：答：是以开关为主的成套电器，它用于配电系统，作接受与分配电能之用。对线路进行控制、测量、保护及调整。

低压电器：答：是用于额定电压交流1000V或直流1500V及以下，在由供电系统和用电设备等组成的电路中起保护、控制、调节、转换和通断作用的电器

低压成套装置：答：是以低压开关电器和控制电器组成的成套设备。

低压成套装置包括哪两种类型：答：电控设备；配电设备（或配电装置）两种类型。

第二节通信设备对通信电源供电系统的要求

通信局（站）的电源维护以保证稳定、可靠、安全供电为其总技术要求，维护工作的基本任务之一是保证电源设备向通信设备不间断地供电，供电质量符合标准，预防严重障碍（由于通信电源设备故障造成的交换局交换设备和一级干线、二级干线、传输设备的通信中断）发生，降低电源系统的不可用度。

注：电源系统的不可用度=故障时间/（故障时间+正常供电时间）1、通信设备对交流电源的要求

有相应的优良的备用设备，如自启动油机发电机组（甚至能自动

切换市电、油机电），对由交流供电的通信设备应采用交流不间断电源（UPS），电源中的脉动杂音要低于允许值，不允许有电压瞬变，经常检修分析，做到防患于未然，确保可靠供电。

小型通信局（站）交流电源基本采用单向或三相交流电源，单向为220伏，是指相线与零线之间的电压有效值，受电端子上电压变动范围为187--242伏，即15%～-+10%。三项线电压为380伏，是指相线与相线之间的电压有效值，受电端子上电压变动范围为323—418伏，即15%～-+10%,三相供电电压不平衡度不大于4%。电压波形正弦畸变率不大于5%。

采用三相五线制交流电源时，要注意最大值、频率、相序三要素，三相正相序排列时为A、B、C，对应色标黄、绿、红；零线为N, 对应色标为蓝；保护地线为PE,颜色是黄绿色。

三相交流电源线连接方式的基本原则：

1、交流供电应采用三相五线制

2、零线禁止安装开关或熔断器

3、在零线上除电力变压器近端接地外，用电设备和机房近端不许接

地。

4、交流用电设备采用三相四线制引入时，零线不准安装熔断器，在零线上除电力变压器近端接地外，用电设备和机房近端应重复接地。

2、通信设备对直流电源的要求:

直流供电有相应的优良的备用设备，如蓄电池组等，电源中的脉动杂单要低于允许值，也不允许有电压瞬变，经常检修分析，做到防患于未然，确保可靠供电。

目前交换局常见设备直流供电电压为－48V和+24V, 现代通信设备所用电源大多采用直流－48V,-48和+24的概念来源于相对点位参考点为大地，-48伏开关电源，工作地是正极接地；+24伏开关电源，工作地是负极接地。下图为-48V 或 -24V伏系统浮充供电原理

原理：交流电正常时，整流器供给全部负载电流，并对蓄电池组进行补充充电，使蓄电池组保持电量充足，此时蓄电池组仅起平滑滤波作用；当交流电源中断、整流器停止工作时，蓄电池组放电供给负载电流，使直流电源不中断；当交流供电恢复、整流器投入工作时，

又由整流器供给全部负载电流，同时它以稳压限流的工作方式对蓄电池组进行恒压限流充电。

3、通信设备对环境的要求

传输机房、骨干网SDH、DACS设备对机房环境要求，室内温度：20--22°C；室内相对湿度：40%---55%

交直流设备的环境温度的维护测量，使用红外测温仪测量，其读数以不超过28摄氏度为正常。直流设备电池柜温度使用红外测温仪测量，其读数以不超过35摄氏度为正常。

通信机房：15-20摄氏度，相对湿度30%-70%；

第二章交流系统

第一节高压配电系统

1、高压输配电系统概述

电力系统是由发电厂、电力线路、变电站、电力用户组成的供电系统。通信局（站）属于电力系统中的电力用户。市电从生产到引入通信局（站），通常要经历生产、输送、变换和分配等四个环节。在电力系统中，各级电压的电力线路以及相联系的变电站称为电力网，简称电网。通常用电压等级及供电范围大小来划分电网种类，一般电压在10KV以上到几百KV且供电范围大的称为区域电网，如果把几个城市或地区的电网组成一个大电网，则称国家级电网。电压在35KV

以下且供电范围较小，单独由一个城市或地区建立的发电厂对附近的用户供电，而不与国家电网联系的称为地方电网。而包含配电线路和配电变电站，电压在10KV以下的电力系统称为配电网。

下图为电力系统的输配电方式示意图：

2、常见的高压配电方式放射式配电方式：所谓放射式，就是从区域变电所的6～10KV母线上引出一路专线，直接接电信局站的配电变电所配电，沿线不接其它负荷，各配电变电所无联系。

优点是：线路敷设简单，维护方便，供电可靠，不受其它用户干扰，适用于一级负荷。树干式配电方式：

所谓树干式配电方式，是指由总降压变电所引出的各路高压干线沿市区街道敷设，各中小企业变电所都从干线上直接引入分支线供

电。

优点是：降压变电所6－10KV的高压配电装置数量减少，投资相应可以减少。

缺点是：供电可靠性差，只要线路上任一段发生故障，线路上变电所都将断电。

环状式配电方式：

环状式系统的优点是运行灵活，供电可靠性较高，当线路的任何地方出现故障时，只要将故障邻近的两侧隔离开关断开，切断故障点，便可恢复供电。

3、高压配电系统组成常用的高压电器有：高压熔断器、高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关、避雷器等。

通信局站变电所：分为露天变电所和室内变电所两种，露天变电所又有杆架式（180KVA以下变压器）和落地式。室内变电所又有小型独立变电站和带有高压开关柜的变电所。一般有两路市电引入的变电所均采用带有高压开关柜的变电所。

电力变压器：油浸式和干式两种类型，在室内安装变压器时，应考虑变压器室的布置，高低压进出线位置以及操作机构的安全等问题。目前大容量变压器广泛采用了干式变压器。

变压器熔断器选择的原则：容量在100KVA以下的变压器，熔断器的额定电流值应按变压器高压侧额定电流值的2－3倍。容量在100KVA以上的变压器，熔断器的额定电流值应按变压器高压侧额定电流值的1.5—2倍。

通信局（站）变电所从电力系统受电经变压器降压后馈送至低压配电房。要求变电所尽量靠近负荷中心，从而缩短配电距离，使之减少电能损失，并且主接线应简单而运行可靠，同时要便于监控和维护。变配电设备停电检修应先停低压，后停高压；先断负荷开关、后断隔离开关。70.什么是变压器？

答：是用来改变交流电压大小的电气设备。根据电磁感应的原理，把某一等级的交流电压变换成另一等级的交流电压，以满足不同负荷的需要。

变压器的分类有：答：变压器分为电力变压器和特种变压器。电力变压器又分为油浸式和干式两种。目前，油浸式变压器用作升压变压器、降压变压器、联络变压器、和配电变压器，干式变压器只在部分配电变压器中采用。

变压器是由哪几部分构成：答：一般是由铁芯、绕组、油箱、绝缘套管和冷却系统等五个主要部分构成。

变压器在运行中，有哪些损耗：答：有铜耗、铁耗。

变压器分接头为什么能起调节作用：答：电力系统的电压是随运行方式及负荷大小的变化而变化的，电压过高或过低，都会影响设备的使用寿命的。因此为保证供电质量，必须根据系统电压变化情况进行调节。改变分接头就是改变线圈匝数，即改变变压器的变化，亦改变了电压，故起到调压作用。

高压一次设备主要包括：答：主要有高压熔断器；高压隔离开关；高压负荷开关；高压断路器。

高压熔断器的主要功能：答：当通过的电流超过规定值时使其熔体熔化而断开电路的保护电器。其功能主要是对电路及电路中的设备进行短路保护。

高压隔离开关的主要功能是：答：主要是隔离高压电源（将电气设备与带电的电网隔离）；改变运行方式；接通和断开小电流电路。以保证其他电气设备（包括线路）的安全检修。因为没有专门的灭弧结构，所以不能切断负荷电流和短路电流。

高压负荷开关的主要功能是：答：具有简单的灭弧装置，因而能通断一定的负荷和过负荷电流的功能，但不能断开短路电流，同时也具有隔离高压电源、保证安全的功能。

高压断路器的主要功能是：答：主要功能是，不仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。

高压断路器的基本要求：答：A工作可靠；；B.具有足够的断路能力C.具有尽可能短的切断时间；D.结构简单、价格低廉。

174. 隔离开关的用途？

答：A.低压配电系统

1、低压配电系统的概述

市电分类：

1）一类市电供电：从两个稳定可靠的独立电网引入两路供电线路，质量较好的一路作主要电源，另一路作备用，并采用自动倒换装置。不会因检修而同时停电，事故停电次数极少，停电时间极短，供电十

分可靠。长途通信枢纽、程控交换容量万门以上的交换局、大型无线收发信站等规定采用一类市电。

2）二类市电供电：从两个电网构成的环状网中引入一路供电线路，也可以从一个供电十分可靠的电网上引入一路供电线。允许有计划的检修停电，事故停电不多，停电时间不长，供电比较可靠。程控交换容量在万门以下的交换局，以及中型无线收发信站，可采用二类市电。3）三类市电供电：从一个电网引入一路供电线路，供电可靠性差，位于偏僻山区或地理环境恶劣的干线增音站、微波站可采用三类市电。

2、通信系统低压交流供电原则

1）市电是通信用电源的主要能源，是保证通信安全、不间断的重要条件，必要时可申请备用市电电源；

2）市电引入，原则上应采用6~10KV高压引入，自备专用变压器，避免受其他电能用户的干扰。

3）市电和自备发电机组成的交流供电系统宜采用集中供电方式供电，系统接线应力求简单、灵活，操作安全，维护方便。

4）局站变压器容量在630kVA及以上的应设高压配电装置。有两路高压市电引入的供电系统，若采用自动投切的，变压器容量在630kVA 及以上则投切装置应设在高压侧。

5）在交流供电系统中应装设功率因数补偿装置，功率因数应补偿到0.9以上。对容量较大的自备发电机电源也应补偿到0.8以上。

6）低压交流供电系统采用三相五线制或单相三线制供电。

7）交流配电部分中，交流熔断器的额定电流值，应不大于最大负载电流的2倍。

3、常见低压配电设备和低压电器：低压配电屏、开关柜、开关板、照明箱、动力箱和电动机控制中心。低压配电屏：低压配电屏主要用来进行受电、计量、控制、功率因数补偿、动力馈电和照明馈电等功能。低压一次设备主要包括：答：主要有低压熔断器；低压刀开关；低压刀熔开关和负荷开关；低压断路器。

低压交流配电屏的主要性能通常有以下几项：

1.）要求输入两路交流电源，并可进行人工或自动倒换。如果能够实现自动倒换，必须有可靠的电气或机械联锁。

2.）具有监测交流输出电压和电流的仪表并能通过仪表、转换开关测量出各相相电压、线电压和相电流和频率。

3.）具有欠压、缺相、过压告警功能。为便于集中监控，同时提供遥信、遥测等接口。

4.）提供各种容量的负载分路，各负荷分路主熔断器熔断或负荷开关保护后，能发出声光告警信号。

5.）当交流电源停电后，能提供直流电源作为事故照明。

6.）交流配电屏的输入端应提供可靠的雷击、浪涌保护装置。

油机发电机组控制屏及ATS：发电机组控制屏目前往往随油机发电机组的购入由油机发电机组厂商配套提供。ATS（即双电源自动切换装置），通常与低压开关柜安装在一起。低压断路器

低压断路器：俗称空气开关，既能带负荷通断电路，又能在短路、过负荷和失压自动跳闸。主要作为不频繁地接通或分断电路之用，还具有过载，短路和失压保护装置，在电路发生过载、短路、电压降低或消失时，断路器可自动切断电路，从而保护电力线路及电源设备。

低压刀开关：刀开关是低压电器中结构最简单的一种，广泛应用于各种配电设备和供电线路中，低压刀开关的主要功能：用来接通和分断无负荷或容量不太大的低压供电线路，作为低压电源隔离开关使用。

熔断器：熔断器是一种最简单的保护电器，在低压配电电路中，主要用于短路保护。它串联在电路中，当通过的电流大于规定值时，以它本身产生的热量，使熔体熔化而自动分断电路。熔断器与其它电器配合，可以在一定的短路电流范围内进行有选择的保护。低压熔断器的主要功能是：主要是实现低压配电系统短路保护，有的也能实现其过负荷保护

低压刀熔开关和负荷开关的主要功能是：答：低压刀熔开关具有刀开关和熔断器的双重功能。负荷开关的主要功能能有效地通断负荷电流，能进行短路保护。

接触器：接触器适用于远距离频繁接通和分断交、直流主电路及大容量控制电路。可分为交流接触器和直流接触器两种，交流接触器的工作特点是高压吸合、低压维持。

电流互感器：是一种电流变换装置。其作用是：将高压大电流或低压大电流变换成低压小电流，供测量仪表和继电器使用。

电压互感器：是一种电压变换装置。见课件（互感器和过电压）互感器安装时应检查哪些内容?

答：主要有以下内容：

(1)安装前检查基础、几何尺寸是否符合设计要求，有无变动，误差是否在允许范围内。

(2)同一种类型同一电压等级的互感器在并列安装时要在同一平面上。

(3)中心线和极性方向也应一致。

(4)二次接线端及油位指示器的位置应位于便于检查的一侧。

电容：储存电荷和电能(电位能)的容器的电路元件。电容器在一定电压下储存电荷能力的大小叫做电容。它的基本单位是法拉,符号为F,常用符号还有微法(MF),微微法拉(PF),1F=106MF=1012MMf(PF) 。

电容补偿（采用并联补偿电容器）采用并联电容器可补偿电感性负载无功功率分量，可实现：（1）改善电网电压质量。（2）提高功率因数。（3）减少线路损耗。（4）提高变压器及线路的输电效率。电容补偿的原因：在三相交流电所接负载中，除白炽灯，电阻电热器等少数设备的负荷功率因数接近于1外，绝大多数的三相负载如异步电动机、变压器、整流器、空调等的功率因数均小于1，特别是在轻载情况下，功率因数更为降低。用电设备功率因数降低的后果：使供电系统内的电源设备容量不能充分利用；增加了电力网中输电线路上的有功功率的损耗（有功功率的表达式为P=UIcosφ)；还将使线路压降

增大，造成负荷端电压下降。

提高功率因数的方法：

1）提高自然功率因数，提高变压器和电动机的负载率到75~80％，选择本身功率因数较高的设备。

2）对于感性线性负载电路，采用移相电容器来补偿无功功率，便可提高cosφ到80%-90%。

3）对于非线性负载电路（在通信企业中主要为整流器），则通过功率因数校正电路将畸变电流波形校正为正弦波，同时迫使它跟踪输入正弦电压相位的变化，使高频开关整流器输入电路呈现电阻性，提高总功率因数。

新设备投运前要验收哪些项目？如何把好验收质量关？

答: 新设备验收必须把好质量关：应注意对验收设备“查核资料”、外观检查和实际操作，三者统一，密切结合，坚持技术标准，才能确保质量。具体有：①由主管部门负责，组织有关专业技术人员、站长和值班人员共同进行设备的全面验收；②对设备外观逐项检查、核对、审查图纸、资料，试验结果，继电保护校验报告，一次设备调试报告及产品说明书，作出可否投入运行的结论；（包括核对继电保护定值压板位置等）；③对断路器隔离开关应进行拉、合试验操作，如有问题，交施工单位处理。④在全面验收，试运行合格后，正式与施工单位办理交、接手续。

第三章直流系统

第一节整流与变换设备

1、通信高频开关电源的组成

一般所指的高频开关电源，是指具有交流配电模块、直流配电模块、监控模块和整流模块等组成的直流供电电源系统，它的关键技术和名称的由来就是其中的高频开关整流器，由于目前大都是模块化结构，所以有时也称高频开关整流器为高频开关整流模块。

下图为高频开关电源系统组成框图：

交流配电单元负责将输入三相交流电分配给多个整流模块（一般用单相交流电居多）。交流输入采用三相五线制，即a、b、c三根相线和一根零线N、一根地线E。接有MOA避雷器，保护后面的电器遭受高电压的冲击，再由各分路空气开关控制三相交流电输入整流模块。

整流模块完成将交流转换成符合通信要求的直流电。这里所指的符合通信要求的内容有：输出的直流电压要稳定、输出的直流电压所含交流杂音小，（开关电源设备的电话衡重杂音电压应≤2mv）、输出电压应在一定范围内可以调节，以满足其后并接的蓄电池充电电压的要求。同时，由于一个开关电源系统大多采用N+1整流模块备份，所以一套开关电源系统至少需要2个开关电源模块并联工作，利用均流功能（电源模块能够共同分担负载电流）解决多个整流模块工作时相互协调的问题。按规定，开关电源各整流模块超过半载时，整流模块之间输出电流不平衡度应低于±5%。其中某个整流模块出现输出高压时该模块能正常退出而不影响其他模块的工作（即选择性过电压停机功能）等。

直流配电单元负责将蓄电池组接入系统与整流模块输出并联，再将一路不间断的直流电分成多路分配给各种容量的直流通信负载。其中在相应线路中接有熔丝保护和测量线路电流的分流器。

监控单元是整个开关电源系统的“总指挥”，起着监控各个模块

的工作情况，协调各模块正常工作的作用。

2、高频开关整流器的工作原理开关电源是连接市电电网与通信设备之间的电源转换设备，基本电路包括两部分。一是主电路，二是控制电路，主电路高频开关整流器中的核心部分是高频功率变换电路，开关电源是利用高频脉冲信号控制电子开关开通时间长短来实现稳压的电源。

整流模块实现交流电输入到直流输出原理图: