探讨通信电源系统在铁塔中的设计与应用

探讨通信电源系统在铁塔中的设计与应用

张小立

中钢石家庄工程设计研究院有限公司河北石家庄050000

摘要：本文结合对通信铁塔中通信电源组合的分析，探讨了通信电源系统在铁塔中的市电引入设计及应用、避雷设备SPD设计及应用、交流配电柜的设计及应用、开关电源设计及应用、蓄电池和电源线的设计及应用五个方面。

关键词：通信电源；通信铁塔；电源配置；电源系统；设计

引言

通信电源包括很多组件，其主要组件包括交流供电系统、直流组合通信系统和UPS不间断供电系统、接地系统等。直流供电系统包括蓄电池、传输、预留和开关电源柜等，交流供电系统包括市电、移动油机、SPD避雷设备、市电油机电转换接口、交流配电器和辅助系统等。直流电源系统的功能是完成直流的单元分配和备用电池的接入，直流电源系统可负载分配不同容量的输出，直流电路可根据用户需求增减，可满足通信铁塔的不同需求。在通信铁塔的建设中，首先要确定的是铁塔的建造地址，详细了解通信铁塔的通信电源设计要求以及所设计内容在铁塔中的用途，然后才能结合所知设计通信电源系统。

1市电引入设计与应用

将市电接入要经过市电转换接口切换送入系统，交流电经分配单元按需求分配后，一部分交流电提供给开关整流器，另一部分作为备用输出同通信铁塔的通信系统的通信用户使用。市电引入属于通信铁塔中通信电源的交流供电系统，在设计电源系统前首先要考虑的是市电引入部分的设计。市电引入部分的设计需根据通信铁塔的选址来设计，不同位置的铁塔市电引入方式也不同，供电情况也不同。通信电源的市电引入主要有三种方式：一是独立新建的铁塔市电变压器基站，需要根据新建铁塔自身需求引入安全可靠的高压市电，安装铁塔变压器时须采用H杆形式安装；二是对于不是新建铁塔而是公用铁塔可通过公用市电变压器引出一路电压幅值为380伏的交流电导入通信铁塔内；三是从通信铁塔基站原有交流配电柜系统中引出一路幅值为380伏的交流电导入铁塔内。在通信铁塔的通信电源设计中，至少要设计引入三种以上市电电源的方案，铁塔通信电源的供电对象主要是通信铁塔内的耗电设备，在计算电源需要引入的市电容量总值时只需将铁塔内所有耗电设备的功耗相加即可。

2避雷设备SPD的设计与应用

通信铁塔雷电入侵的对象主要是电力传输电缆，因此防雷设备SPD的保护重点是通信电源，设计围绕的中心也是通信电源。直击雷、感应雷、地电位反击和雷电波入侵是通信铁塔通信电源遭受侵害的主要几种方式，避雷设备防护的也主要是这几种侵害。直击雷是指雷雨天云层产生的雷电直接击中铁塔通信电源设备，在瞬间产生数万或数十万伏的高压导致通信电源设备瞬间产生火花放电，瞬间产生巨大电能、热能和机械能量，这些能量远超通信电源设备所能承受的负荷，导致设备遭到严重破坏。针对这种情况可在通信塔顶设计极易导电的避雷针，通过避雷针将直击雷电吸进接地装置接入大地，保护通信铁塔的通信电源设备。感应雷入侵是指由天空云层之间或者云层和大地之间放电在通信电源的电缆上诞生的感应电压，这种感应电压一旦传导至铁塔基站的设备上会对设备造成间接破坏。针对这种雷电入侵可采取分段保护策略抑制感应雷导入设备，同时还可抑制由于通信铁塔运行产生的暂态过电压破坏基站设备。低电压反击是指直击雷导入接地装置进入大地时，接地电阻会升高铁塔基站的地电位从而破坏铁塔基站电源设备。针对低电压反击SPD避雷设备设计可增加浪涌保护器、将通信铁塔的工作接地和避雷接地在铁塔基站地电网上的引接点分开设置。对雷电波侵入的是铁塔的金属管线，可利用电阻性耦合将之引入机房避免破坏设备。

3交流配电柜设计及应用

交流配电柜的设计包括配置接口端子、输入输出开关配置、交流屏设置、输出开关电源配置和辅助电源系统配置等。交流配电电柜电容应根据通信铁塔引入市电的容量来确定，根据通信铁塔实际需求确定好输入输出开关配置后，应按照铁塔建设的规模选择交流屏，配置两套安全可靠的电源，并根据铁塔自身需求设计通风、照明等辅助电源设备。

4开关电源设计及应用

开关电源的设计一般选择N+1的冗余方式，关于冗余方式的数学计算公式是：N=（负荷电流+电池充电电流）/整流单元总容量。在设计开关电源时需考虑铁塔基站设备本身消耗的功率，单个开关电源电流模块通常选择50A，此外开关电源的保险丝容量需在电池组工作总容量以上，且同时满足通信铁塔电源系统的二次下电需求。

5蓄电池和交直流电源线的设计及应用

通信铁塔的通信电源的直流供电系统需配置两套蓄电池，在配置前需根据铁塔需要确定蓄电池容量，在设计蓄电池时应重点考虑放电要求，同时结合通信铁塔的选址、市电、维护和地理环境等条件设计。交、直电源线可根据经济密度需求和电压损失量的原则设计线缆横截面积，因电线本身具有电阻，虽然电线电阻小到可以忽略不计但是通信电源电流通过电线时肯定会产生电压下降的现象，所以在设计电源线时应结合国家相关行业规范选择电源线电缆横截面积控制电压降。特别是直流电源的设计更应加强控制铁塔电源设备允许的电压降，电线源的电缆横截面积公式是width=61.65，height=29.7，S是电源线的横截面积，Ⅰ是通信电源系统中最大的工作电流，L是电源线缆的实际长度，ρ是电源线线缆的电导率，V是通信电源系统中设备允许出现的最大电压降。需要注意的是一般情况下通信铁塔通信电源系统允许出现的最大电压降为3.2V。

在实际结构应用处理过程中，相应的管理层级参数也要符合实际标准，要结合直流系统的实际使用需求建构蓄电池的实际容量，确保相关参数维度和运行基础贴合实际，也能对相关基站进行集中的配套处理，确保两组蓄电池能有效的完成基本任务，至于蓄电池充分发挥其自身的应用价值，才能更好维护系统的运行参数。在蓄电池的容量结构进行系统化选择时，主要是对放电需求进行集中处理和综合管控，相关运行维护能力符合实际标准，只有保证具体运行结构的时效性，就能进一步对环境参数进行有效管控，切实维护相关因素的运行基准。在对交流电源线进行深度分析和集中处理的过程中，技术人员要按照经济密度的基本原则对相关参数进行集中处理和综合维护，确保相应参数结构和运维系统贴合实际需求，从而初步判定线缆的实际截面积，也要对其能耗数值和有色金属节约结构进行相应处理，确保对电价以及修理结构进行系统化分析，只有保证相关线缆价格贴合实际需求，才能进一步有效维护整体运维体系的完整度，能更好地确定实施电流密度，也为了有效优化电压流量进行系统化升级。另外，在实际参数规定判定的过程中，也要结合行业内部的相关规范，对电压降进行集中管控和处理，对线缆的基本截面积进行管控和综合分析，以提高整体外部运行环境的有效性。

6结语

随着我国通信行业的快速发展，通信铁塔的需求越来越多，通信电源在通信铁塔中的设计和应用也受到社会的普遍关注。如何结合实际需求建构系统化的处理维度和管控机制，需要相关技术人员结合实际情况，确保相关参数结构和系统设计流程贴合实际，在保证通信工程基本质量的基础上，进一步优化系统运行的安全性和可靠性。

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