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通信電源配電的相關可靠性解析


  配電設備的重要性
  在通信電源系統中,70%以上的維護工作是因配電設備的異常和功能失效引起的,由于整流器采用了并聯冗余工作模式,而配電設備沒有冗余措施,幾乎90%的通信電源供電中斷直接或間接來自于配電設備故障。從這個角度來看,配電設備的合理設計、正確選擇、精心維護,對保證通信設備供電的安全性有著十分重要的意義。

  配電設備的發展特點
 。1)選擇性增強
  用戶可根據自身電力環境狀況、地理情況、技術要求、發展要求和維護值守水平,有選擇性地提出配電方案。

 。2)供電安全可靠性增強
  同樣基于維護力量和人力資源的相對不足,無人值守的通信局(站)對配電設備供電的可靠性要求也越來越高。為適應這一點,目前通信用配電設備在配電可靠性設計上的考慮明顯增強,如通過合理設計提高了防雷擊和市電浪涌的能力;提高了配電部分對市電過壓的耐受能力;功能選擇合理,盡可能去掉不使用而對系統可靠性有嚴重影響的環節。

 。3)電狀態集中監控功能更加完善
  當前通信電源配電設備已通過系統監控實現了本地和遠程集中監控,監控范圍也逐漸拓寬,已能實現分路分斷、超范圍告警、防雷設備狀態監控等功能。監控手段也實現了通過節點信號的開關量和通過監控單元RS-232/RS-485的數據量監測,直流屏。

  2、通信用配電設備可靠性
  2.1影響配電系統可靠性的主要因素
  在通信配電設備中,影響配電回路可靠性的因素有:配電分路(斷路器質量)、防雷接地狀況、市電轉換/切除裝置可靠性、市電檢測控制電路可靠性、電氣接觸狀態。

  2.2防雷與接地對配電可靠性的影響
  作為通信電源設備必不可少的一部分,防雷的設計愈來愈受到重視。必須指出的是,并不是加裝了防雷器件,系統就完全具有防雷功能了。在實際應用中,經常發現后級防雷器件動作而前級沒有動作的情況。一些用戶以防雷模塊未損壞作為防雷模塊質量可靠的判據,這是不科學的。

  關于雷電的形成、危害和雷電沖擊波,此處不再贅述。對于通信電源來說,要使整流設備得到可靠的保護,歸根結底就是要使雷擊和浪涌時防雷設備的殘壓抑制在規定的水平。配電系統中防雷設備的殘壓在實際應用中,尤其是早期設備,如果防雷器件配合選用不當,很容易導致殘壓過高或后級防雷器件提前損壞。

  配電系統中防雷設備的殘壓要求
  通信局站一般屬于第三類防雷建筑物,部分預計雷擊次數大于0.3次/年的雷電頻繁地區可按第二類防雷建筑物考慮。通信電源端引導在防雷模塊與整流模塊的壓敏電阻間串聯一個協調電感L1,該電感可使進入設備的雷電流主要由防雷模塊泄放,使I1>I2,以確保后級壓敏電阻僅承擔與之相稱的峰值電流,延長后級壓敏電阻的使用壽命,并同時確保整流模塊輸入端的殘壓抑制在規定范圍內。當然,要使協調電感更好地發揮作用,并保證進入電源模塊內的殘壓最低,則在配電設備內部,接地應盡可能保持短和直。目前此種設計已廣泛應用于組合電源的交流配電系統中。

  2.3交流過欠壓保護
  為保護通信電源設備,在一些交流配電系統中,采用過欠壓保護裝置,的確可起到一定的保護作用。對于交流過欠壓保護,一方面可采用外接進行調壓保護,另一方面也可采用配電設備內過欠壓切除進行保護。但啟用交流過欠壓保護裝置,并不一定能解決問題,某些情況下如使用不當,反而給系統供電安全帶來不可靠因素。

  某些地方使用穩壓器,故障率反而增高,這是因為使用如圖2所示的機械補償式穩壓器后,當市電電壓由低壓到高壓瞬間波動時(如某些地方的石材加工、民用電空調設備的集體保護等),調整電機來不及調整,輸出電壓將會突升,例如:交流輸入為150V,穩態調整時輸出220V,若電壓突然回升至240V,則輸出電壓將迅速升至240×220/150=352V,這對電源設備來說是非常危險的。

  圖2機械補償式穩壓器原理
  對于采用交流過欠壓切除進行保護裝置的情況,如果控制電路的在耐壓、抗沖擊、檢測可靠性方面不能適應電網的話,那么控制電路失效將會導致交流供電的中斷,這對系統安全來說是非常危險的。因此,一定要根據電網波動的情況謹慎決定,如果電網是靜態緩慢波動的,則兩種保護裝置/設備均可采用;如果電網是動態瞬間波動的,則視設備的抗浪涌和耐壓情況而決定。新設計推出的電源模塊耐壓已可承受單相420Vac的電壓,一般情況下可以不需要外接保護裝置了。

  2.4信號檢測與控制
  在通信配電系統中,一旦選用了切除、切換等控制及保護性裝置,則與之對應的信號檢測和控制電路的可靠性就對系統的供電起了決定性的作用,從這點意義上來說,配電系統供電的可靠性,決不是選用了某幾個關鍵的進口器件或某處采用了某種關鍵技術就可決定的,而是一個系統設計的問題。在當前情況下可以說,控制電路的失效帶來的供電故障遠高于配電回路中功率器件的故障。因此,配電設備中關系到供電切除、切換的控制檢測電路,一定要簡潔可靠。

  3、當前通信用配電設備的選擇應注意的問題
 。1)對自身條件的了解
  在配電設備的選用中,用戶應預先了解實際使用的環境,主要包括:地理條件、氣候條件、市電環境、系統配置、值守條件、支撐體系等。這些環境決定了設備電氣性能是否能適應;出現故障是否能及時到達;維護支撐體系是否能保證及時排障等。一些電氣性能受到實際使用環境的限制,反而會成為不可靠因素,如市電瞬間變動頻繁、幅度大的地方,采用機械補償穩壓或過欠壓切除裝置,反而會造成設備的誤動作;有可靠交流供電保障的地方,采用兩路交流倒換裝置,反而增加了不可靠因素。對于其他諸如雷擊、電源設備周圍大功率并網用電設備等,也要給予充分考慮,電力逆變器。

 。2)全面的溝通
  由于配電設備在通信電源設備中功能選擇的伸縮余地最大,對維護、供電可靠性的影響也非常大,因此,在提需求計劃采購時,一定要進行全面的溝通。溝通主要是要充分了解維護人員的值守能力、響應處理速度、預提性能/功能的實際使用情況、本地環境的特點等;同時,也要充分了解自己所關心的功能,了解供應商是否有系統的解決方案,而不要片面強調局部解決方案(比如耐壓問題,有的供應商在配電端解決,有的供應商在整流模塊內解決)。只有通過充分的溝通,才能充分了解所提的電氣性能是否適用、合理,投入是否經濟。

 。3)通信電源設備配置的選擇
  在無論是供應商,還是用戶,在對設備的選擇配置上,總存在各種難以平衡的矛盾。要保證設備的可靠,必然要增加器件和設計的成本;要提供更多的功能,必然會在一定程度上降低經濟性和可靠性;過多地強調個性化配置,又容易帶來維護上的不便;只強調近期配置,又難以兼顧到遠期的升級改造;考慮了遠期問題,又會帶來近期投資的增加;過多考慮被保護設備的安全性,又可能會降低保護裝置的可靠性。面對這些矛盾,在實際應用維護中,應與維護部門進行溝通,對于通信電源設備的配置,遵循從重要到次要的原則,普遍認同的考慮是:首先是保證運行可靠;其次是狀態監測受控和縮短維護時間;最后是降低成本費用。只有在此原則指導下,才能做到心里有數。
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