通信電源在鐵塔中的設計與應用

◆李伯言

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通信電源在鐵塔中的設計與應用

◆李伯言

(廣東省電信規劃設計院有限公司 廣東 510630)

通信電源是通信系統的核心部分，也是通信鐵塔的重要組成部分。隨著通信行業的快速發展，通信電源在通信鐵塔中的設計和應用也愈來愈重要。本文結合對通信鐵塔中通信電源組合的概述，探討了通信電源系統在鐵塔中的市電引入設計及應用、避雷設備SPD設計及應用、交流配電柜的設計及應用、開關電源設計及應用、蓄電池和電源線的設計及應用五大方面。

通信電源；通信鐵塔；電源配置；電源系統；設計

0 前言

通信電源包括很多組件，其主要組件包括交流供電系統、直流組合通信系統和UPS不間斷供電系統、接地系統等。通信鐵塔中的通信電源結構示意圖如圖1所示：

圖1 通信電源結構示意圖

直流供電系統包括蓄電池、傳輸、預留和開關電源柜等，交流供電系統包括市電、移動油機、SPD避雷設備、市電油機電轉換接口、交流配電器和輔助系統等。直流電源系統的功能是完成直流的單元分配和備用電池的接入，直流電源系統可負載分配不同容量的輸出，直流電路可根據用戶需求增減，可滿足通信鐵塔的不同需求。交流配電的功能是將市電接入，經過市電轉換接口切換送入系統，交流電經分配單元按需求分配后，一部分交流電提供給開關整流器，另一部分作為備用輸出同通信鐵塔的通信系統的通信用戶使用[1]。

1 通信電源系統在鐵塔中的設計與應用

在通信鐵塔的建設中，首先要確定的是鐵塔的建造地址，詳細了解通信鐵塔的通信電源設計要求以及所設計內容在鐵塔中的用途，然后才能結合所知設計通信電源系統。

（1）市電引入設計與應用

市電引入屬于通信鐵塔中通信電源的交流供電系統，在設計電源系統前首先要考慮的是市電引入部分的設計。市電引入部分的設計需根據通信鐵塔的選址來設計，不同位置的鐵塔市電引入方式也不同，供電情況也不同。通信電源的市電引入主要有三種方式：一是獨立新建的鐵塔市電變壓器基站，需要根據新建鐵塔自身需求引入安全可靠的高壓市電，安裝鐵塔變壓器時須采用H桿形式安裝；二是對于不是新建鐵塔而是公用鐵塔可通過公用市電變壓器引出一路電壓幅值為380伏的交流電導入通信鐵塔內；三是從通信鐵塔基站原有交流配電柜系統中引出一路幅值為380伏的交流電導入鐵塔內。在通信鐵塔的通信電源設計中，至少要設計引入三種以上市電電源的方案，鐵塔通信電源的供電對象主要是通信鐵塔內的耗電設備，在計算電源需要引入的市電容量總值時只需將鐵塔內所有耗電設備的功耗相加即可。

（2）避雷設備SPD的設計與應用

通信鐵塔雷電入侵的對象主要是電力傳輸電纜，因此防雷設備SPD的保護重點是通信電源，設計圍繞的中心也是通信電源。直擊雷、感應雷、地電位反擊和雷電波入侵是通信鐵塔通信電源遭受侵害的主要幾種方式，避雷設備防護的也主要是這幾種侵害。直擊雷是指雷雨天云層產生的雷電直接擊中鐵塔通信電源設備，在瞬間產生數萬或數十萬伏的高壓導致通信電源設備瞬間產生火花放電，瞬間產生巨大電能、熱能和機械能量，這些能量遠超通信電源設備所能承受的負荷，導致設備遭到嚴重破壞。針對這種情況可在通信塔頂設計極易導電的避雷針，通過避雷針將直擊雷電吸進接地裝置接入大地，保護通信鐵塔的通信電源設備。感應雷入侵是指由天空云層之間或者云層和大地之間放電在通信電源的電纜上誕生的感應電壓，這種感應電壓一旦傳導至鐵塔基站的設備上會對設備造成間接破壞。針對這種雷電入侵可采取分段保護策略抑制感應雷導入設備，同時還可抑制由于通信鐵塔運行產生的暫態過電壓破壞基站設備。低電壓反擊是指直擊雷導入接地裝置進入大地時，接地電阻會升高鐵塔基站的地電位從而破壞鐵塔基站電源設備。針對低電壓反擊SPD避雷設備設計可增加浪涌保護器、將通信鐵塔的工作接地和避雷接地在鐵塔基站地電網上的引接點分開設置。對雷電波侵入的是鐵塔的金屬管線，可利用電阻性耦合將之引入機房避免破壞設備。[2]

（3）交流配電柜設計及應用

交流配電柜的設計包括配置接口端子、輸入輸出開關配置、交流屏設置、輸出開關電源配置和輔助電源系統配置等。交流配電電柜電容應根據通信鐵塔引入市電的容量來確定，根據通信鐵塔實際需求確定好輸入輸出開關配置后，應按照鐵塔建設的規模選擇交流屏，配置兩套安全可靠的電源，并根據鐵塔自身需求設計通風、照明等輔助電源設備。

（4）開關電源設計及應用

開關電源的設計一般選擇N+1的冗余方式，關于冗余方式的數學計算公式是：N=（負荷電流+電池充電電流）/整流單元總容量。在設計開關電源時需考慮鐵塔基站設備本身消耗的功率，單個開關電源電流模塊通常選擇50A，此外開關電源的保險絲容量需在電池組工作總容量以上，且同時滿足通信鐵塔電源系統的二次下電需求[3]。

（5）蓄電池和交直流電源線的設計及應用

通信鐵塔的通信電源的直流供電系統需配置兩套蓄電池，在配置前需根據鐵塔需要確定蓄電池容量，在設計蓄電池時應重點考慮放電要求，同時結合通信鐵塔的選址、市電、維護和地理環境等條件設計。交、直電源線可根據經濟密度需求和電壓損失量的原則設計線纜橫截面積，因電線本身具有電阻，雖然電線電阻小到可以忽略不計但是通信電源電流通過電線時肯定會產生電壓下降的現象，所以在設計電源線時應結合國家相關行業規范選擇電源線電纜橫截面積控制電壓降。特別是直流電源的設計更應加強控制鐵塔電源設備允許的電壓降，電線源的電纜橫截面積公式是，S是電源線的橫截面積，Ⅰ是通信電源系統中最大的工作電流，L是電源線纜的實際長度，ρ是電源線線纜的電導率，V是通信電源系統中設備允許出現的最大電壓降。需要注意的是一般情況下通信鐵塔通信電源系統允許出現的最大電壓降為3.2V[4]。

2 結束語

隨著我國通信行業的快速發展，通信鐵塔的需求越來越多，通信電源在通信鐵塔中的設計和應用也受到社會的普遍關注。本文結合通信鐵塔中通信電源組合的概述，探討了通信電源系統在鐵塔中的市電引入設計及應用、避雷設備SPD設計及應用、交流配電柜的設計及應用、開關電源設計及應用、蓄電池和電源線的設計及應用五大方面。

[1]鄭猷泉，江錚，林泓生.中壓電力線寬帶載波在配網自動化通信建設中的前景探討[J].中國新通信，2015.

[2]李炎兵.鐵塔公司新建基站電源配置建議[J].通信電源技術，2015.

[3]頓偉娟.通信電源在鐵塔中的設計與應用[J].通訊世界，2016.

[4]荀田莉.通信自立式鐵塔日常維護及巡檢的重要性[J].新技術，2015.