交流低压配电系统.doc

交流低压配电系统
一、交流基础电源
经由市电或备用发电机组（含移动电站）提供的低压交流电为通信局（站）用的交流基础电源。
1. 低压交流电的标称电压为220/380伏，三相五线，频率50赫兹。
2. 使用交流电的通信设备和电源设备供电电压规定如下。
（1） 通信设备用交流电供电时，在通信设备的电源输入端子处测量的电压允许变动范围为： 额定电压值的＋5％～－10％。
（2） 通信电源设备及重要建筑用电设备用交流电供电时，在设备的电源输入端子处测量的电压允许变动范围为： 额定电压值的＋10％～－15％。
3. 当市电供电电压不能满足上述规定或通信设备有更高要求时，应采用调压或稳压设备满足电压允许变动范围的要求。
4. 交流电的频率允许变动范围为额定值的±4％，电压波形正弦畸变率应≤5％。
5. 通信局（站）应根据要求安装无功功率补偿装置。
交流供电系统包括变电所供给的高压或低压市电、油机发电机供给的自备交流电源以及由整流器、逆变器和蓄电池组成的交流不停电电源、交流配电屏等部分。
二、低压配电
通信电源的交流供电系统包括变电站、油机发电机、通信逆变器和交流不间断电源(UPS)。电信局一般都由高压电网供电。为了提高供电可靠性，重要通信枢纽应从两个变电站引入两路高压电源，一路主用，另一路备用。
电信局内通常都设有降压变电室。室内装有高、低压配电屏和降压变压器。通过这些设备，把高压电源(一般为10kV)变为低压电源(三相380V)，供给整流设备和照明设备。
在高层通信大楼中，为了缩短低压供电线路，降压变电站可设在主楼内。此时，电力变压器应选用干式变压器，配电设备中的高压开关应选用户内高压真空断路器。
为了不间断供电，电信局内一般都配有自动油机发电机组。当市电中断后，油机发电机自动启动。由于市电比油机发电机更经济，所以，通信设备一般都应由市电供电。
市电和油机发电机的转换由低压交流配电屏完成。目前使用的交流配电屏已经具有市电、油机电自动转换功能。低压交流配电屏将低压交流电分别送到整流器、照明设备和空调装置。此外，它还能监测交流电压和电流的变化，当市电中断或电压发生较大变化时，能够自动发生告警信号。
为了确保通信电源不中断、无瞬变，近年来，在某些通信系统中，已采用交流不间断电源。这种电源由蓄电池、整流器、逆变器和静态开关等部分组成。市电正常时，市电经整流和逆变后，给通信设备供电，此时，蓄电池处于浮充状态。市电中断时，蓄电池通过逆变器(DC/AC变换器)给通信设备供电。逆变器和市电的转换由交流静态开关完成。
交流供电系统还应给通信局(站)内一般建筑负荷和保证建筑负荷供电。保证建筑负荷包括通信用空调设备、通信机房保证照明灯具、消防电梯和消防水泵等，一般建筑负荷包括非通信用空调设备、一般照明灯具和备用发电机组不保证供电的其他负荷。
变电站和备用发电机组构成的交流供电系统一般都采用集中供电方式。在大中型通信枢纽交流供电系统中，除了要保证当前负荷供电外，还考虑了给发展负荷的供电。
低压配电设备的可靠性指标
（1） 交流低压配电设备，在15年使用时间内，关键部件平均年动作次数≤12次时，平均失效间隔时间（MTBF）应≥5×105 h，不可用度应≤2.0×10－6；平均年动作次数＞12次时，平均失效间隔时间（MTBF）应≥105 h，不可用度应≤1.0×10－5。
（2） 交流不间断电源设备
在使用寿命期间内，通信用交流不间断电源设备的平均失效间隔时间（MTBF）应≥2×104 h，不可用度应≤2.5×10－5。
（3） 柴油机发电机组，在10年使用时间或累计运行时间不超过大修期内，平均失效间隔时间（MTBF）应≥800 h，不可用度应≤3.75×10－3。在常温（5～35℃）下，启动失败率应≤1％。
（4） 燃气轮机发电机组，在规定使用寿命期间内，在规定使用条件下，平均失效间隔时间（MTBF）应＞2500 h，不可用度应＜5×10－4。启动失败率应＜0.6％。
三、交流稳压器
1. 交流稳压器的性能指标
用于改善供电质量的交流稳压设备的性能指标可概括为以下三个方面：
(1) 对电网的适应能力
所配置的交流稳压设备必须在当地电网条件下能正常运行，并且对电网不产生不良影响。
(2) 满足负载要求的常规输出指标
满足负载要求并能改善供电质量的一般性指标有：
●输出电压稳定精度；
●输出电压波形失真度；
●输出电压不平衡度；
●输出电压频率稳定度；
●抗干扰功能。
(3) 输出能力与可靠性
对用户来说，稳压设备的容量应接近电网的实际输出能力，否则就会影响负载运行，甚至构成新的故障源。输出能力指标即是负载的要求，并且直接反映了稳压设备的可靠性，实际上是可靠性的量化指标，这些指标包括：
●运行效率；
●输出过载能力以及带冲击性负载和非线性负载的能力；
●过压、欠压、过载的保护功能。
2. 交流稳压器的种类及其特点
目前交流稳压器可分为以下三大类：
(1) 参数稳压型
所谓参数稳压，就是利用非线性元件对电路中电压和电流进行调整，从而稳定输出电压。四种参数型交流稳压电路如图所示。这种非线性特性可以由不可控的非线性元件(如电感L、饱和电抗器LS、电容C)和电路环节(如LC串联谐振环节、 LC并联谐振环、 LS和C并联环节等)来实现。也可以由可控的电路环节来实现，例如由晶闸管与非线性元件串联或并联，并通过控制晶闸管导通角来改变等效的非线性参数。
由参数稳压型电路构成的交流稳压器具有以下的优点：
●电路简单，可靠性高(主要指恒压参数稳压型)；
●稳压精度高，一般在±1％左右；
●抗干扰性能强，这是参数稳压型的固有优点；
●稳压范围宽，输入电压允许变化范围随输出负载减轻而增大。
但是由于参数稳压原理和使用的功率器件，它也存在以下固有的缺点：
●所有的非线性元器件和电路环节对工作频率都非常敏感，以恒压参数型为例，工作频率变化1％，输出电压要变化3％左右。因此输入电源频率变化时，输出电压就不稳定，此外输入电压或输出电流中的高次谐波，会使整个系统不稳定，形成低频振荡，不仅损坏电源本身功率器件，还给负载的安全造成严重威胁；
参数型稳压器是通过改变输入与输出电压之间和输入电压与输入电流之间的相位关系来稳压的，因此输入功率因数很低，输入电流谐波含量很大，特别是输入电压高而负载电流小和输入电压低而负载电流大的情况下，电流中的谐波含量都达到最大值，输入功率因数最低，对电网形成严重的污染。
上述缺点使参数稳压型电源在通信系统的应用受到限制。
四种参数型稳压电路图
(2) 自耦(变比)调压型
这类交流稳压电源是用自耦变压(调压)器实现稳压功能的，两种典型电路结构如图所示：
机械调压型： 伺服电机带动炭刷在自耦变压器绕组滑面上移动，改变Uo对Ui的比值，从而自动实现输出电压的调整和稳压。如图(a)所示，图中TA是自耦调压器。这种稳压器利用电子电路和微电机将“手动”调压为“自动”调压。所以市场上称为“全自动交流稳压器”。
自耦(变比)调整稳压型原理图
改变抽头型： 通过改变变压器的初级(或次级)抽头，改变Uo与Ui的比值，如图(b)所示。将自耦变压器引出多个固定抽头，用继电器或双向晶闸管(固态继电器)做开关器件自动改变抽头位置，从而实现输出电压稳定。这些抽头的位置用继电器转接，使得Ui在很宽范围内变化时，均能保持Uo基本稳定。这种稳压器的稳压精度较低。

(3) 大功率补偿型
把线性变压器串联在输入端和输出端的主电路中，控制该变压器初级电压的大小和极性，利用其次级电压对输入电压进行补偿，以实现输出电压的稳定和调整，这就构成了补偿型交流稳压器。这类稳压器的优点很多，大功率交流稳压器主要采用这种电路结构，主要优点是输出容量大，对电网适应能力好，输出能力强，效率高，可靠性好。
滑动调压型稳压电源
3. 选配交流稳压器时应注意的问题
作为交流供电的终端设备，应为负载创造一个良好电力环境，不仅要全面改善供电质量，还要注意以下两点，一是要适合当地电网环境，不对电网产生干扰和破坏。二是要有很强的输出能力和可靠性，特别是大功率交流稳压器，应该使其接近实际电网的供电能力。
选配交流稳压器时应注意以下问题：
1）不要过分追求对常规输出指标(输出电压稳定精度、波形失真度、三相平衡度等)的要求。实际上负载(各种电子设备)对这些指标的要求并不高，电压稳定精度在5％～10％范围内都能满足负载要求。
2）要强调稳压器对当地电网的适应能力，不仅在当地电网环境下能正常运行，还应防止对电网形成污染，参数稳压器和可控参数稳压器在这方面的缺点是固有的，这类稳压器的输入功率因数与输入电压幅值和负载有关，输入电压高和轻载时呈感性，输入电压低和重载时呈容性，过大的无功电流不仅增大电能损耗，还会对使用同一电网的其它用电设备形成干扰，破坏电网的稳定性。
3）要注意稳压器承受非线性负载的能力，绝大多数通信设备的机内电源输入端的整流滤波电路，将产生很大的谐波电流，对稳压器的输出能力产生严重的影响，参数稳压器的主电路调节环节以电感电容和相应的非线性环节为主，高次电流谐波会破坏它的正常工作，很容易造成低频振荡，这是参数型和可控参数型稳压器负载适应能力差的根本原因。
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