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通信专业实实务动力与环境——中级职读书笔记
这是一篇关于通信专业实实务动力与环境——中级职读书笔记的思维导图，系统地梳理了通信专业实实务动力与环境的知识体系，包括动力与环境概述 交流供电系统、不间断电源系统、 机房空调系统、动环集中监控管理系统、 环境与安全、节能减排与新技术等关键领域。使用不同的颜色、标记突出重点和难点内容，帮助学习者快速把握核心知识点。
编辑于2024-06-19 09:32:06- 通信专业
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- 通信专业综合能力——中级职读书笔记
这是一篇关于的思维导图，系统地梳理了通信专业综合能力的知识体系，包括通信职业道德、法律法规、计算机应用、通信系统、现代通信网、移动通信、互联网与物联网、现代电信业务、通信网络安全以及通信工程项目管理等关键领域。使用不同的颜色、标记突出重点和难点内容，帮助学习者快速把握核心知识点。帮助学习者快速把握核心知识点。
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数据中心常用计算的思维导图，汇总了 电气、暖通、弱电、能耗指标的知识，希望这份脑图会对你有所帮助。
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第一章 动力与环境概述
一
一、 动力与环境的组成
3
1. 通信电源系统
负责电力能源转换、输送和分配的设备和设施
2. 机房空调系统
负责为网络设备提供合适的温度、湿度、洁净的设备
3. 动力环境集中监控系统与能耗监测管理系统
集中监控，主要是对电源，对空调及温湿度等环境参数进行监控和记录
能耗监测管理主要就是进行统计电能的消耗情况
4. 接地系统与防雷系统
为了工作与安全的需要，将导电部分与大地进行互联
通过一系列的分配、变换等手段及冗余机制,把来自公共电网上的电能变换成各类专业设备所需的不同等级的电源,并提供相应等级的保障。 定位--通信局(站)动力与环境专业是保证网络畅通的最基本和最关键要素。
二、 动力与环境的基本要求
3
1. 基本要求
充足电力
适合类型的电力
适宜的环境空间
(最根本的要求）
2. 质量要求
持续
电源供应不能间断 ，空调供应不能长时间中断
稳定
供电电压电流平稳，环境温度湿度相对平稳
安全
1||| 系统安全
a. 整个电源系统或空调系统要具有一定的抗故障、抗风险能力,不能因个别设备或部件的故障而导致其他设备或部件发生故障;
b. 不能因局部故障而影响到全局的供电或制冷
c. 不能因持续的故障而导致持续的供电或制冷障碍
2||| 设备安全
各类电源、空调设备自身须具有良好的安全保护设计,不因输入、负载或其他外界的异常影响而导致设备本身的损坏
3||| 人身安全
各类电源和空调设备及系统应具有良好的人身防护设计,不应对接近或正常接触设备的人员造成机械、电击等损伤
高效
电能转换效率高、制冷能效比高
高级要求
3. 系统可靠性指标
1||| 主要指标
可用度
可用度：供电/(故障+供电)
不可用度
不可用度：故障/(故障+供电)
2||| 辅助性指标
平均故障间隔时间
平均连续正常工作的时间
平均故障修复时间
平均维修所用时间
4. 动力与环境可靠性保障的等级
自用类通信局(站)
一类通信局(站)(A)
指故障将可能造成全网性通信业务中断及用户感知度显著下降,或造成全省性通信业务中断,产生很大的经济损失和社会影响。
二类通信局(站)（B）
故障将可能造成全省性客户感知度显著下降,或造成区域性通信业务中断,产生较大的经济损失和社会影响。
三类通信局(站)(C)
故障将可能造成区域性客户感知度显著下降;或造成小范围通信业务中断;产生一定的经济损失和社会影响。
四类通信局(站)（D)
不属于上述三类通信局(站)(机房、负荷)
对外数据中心机房
A级数据中心
负荷运行中断将造成重大的经济损失,或将造成公共场所秩序严重混乱的。
B级数据中心
负荷运行中断将造成较大的经济损失,或将造成公共场所秩序混乱的。
C级数据中心
不属于A级和B级的情况。
5. 提升可靠性的方法和代价
1||| 提升设备工艺质量
2||| 优化系统设计方案
3||| 增加冗余备份单元
三、 通信电源系统的组成和结构
3
1. 通信电源系统的主要功能
供
从市电电网配接引入,作为通信局(站)主要电力供应来源
配
将电能按需分配到各个机房各台主设备
储
通过蓄电池等设备的储能来保证主设备的不间断供电
发
通过备用发电机组来保证市电故障中断时的电力供应
变
通过对电压等级、电流形式的变换,为主设备提供相应规格和质量的电力
2. 通信电源主要设备类型分级及特点
1||| 交流供电子系统
市电引入
高压配电设备
接受市电的高压进线
隔离、防雷
进行用电计量
变压器
将市电高压降为220V/380V
低压配电设备
接受变压器的220V/380V的交流设备
隔离、保护、分配
市电/油机转换
后备发电机组
楼层配电设备
交流
2||| 不间断电源子系统
开关电源设备
将低压交流电转换为直流电
交流UPS设备
将交流电转换为高品质的交流电
蓄电池组
在市电中断及油机转换过程中进行供电
通过对电压等级、电流形式的变换,为主设备提供相应规格和质量的电力
不间断电源子系统都与直流有关
3||| 终端配电子系统
电源总柜、电源列柜
将电源合理分配到机房特定的区域机柜
PDU
将列柜的电源分配到机柜内每一台设备
分路保护
电源检测
3. 通信电源的供电方式
1||| 集中供电
优点:设备集中、界面清晰、便于专业维护
缺点:可靠性差、线路损耗大、容量预留过大
◆集中供电:是指交直流供电都集中设置,由一两套整流设备向全局各通信机房设备供电。
2||| 分散供电
优点:可靠性高、降低线路损耗、初期投资小。
缺点:维护不便、总体投资过大。
◆分散供电:是指由不同的-48V直流供电系统分别向不同区域机房供电的方式。
4. 通信电源的质量要求
1||| 定额要求
电压波动范围
频率波动范围
电源设备运行负载率
◆定额要求:包括对供电的电压、电流、频率等指标的要求。是明确通信设备所能接受的电源类型、规格和偏差大小的最基本要求。
2||| 杂损要求
交流电压波形畸变率
交流电流谐波含量
直流杂音电压
配电全程压降
允许瞬断时间
◆杂损要求:包括对供电中各种干扰、损耗等有害因素的忍受限度。是确保通信设备及电源设备自身安全、稳定、高效运行的关键要素,是对电源“优良”程度的重要评价指标。
3||| 附件要求
设备散热效率
电气接头温升
运行噪声和震动
◆附加要求:包括为保证电源设备安全、高效运行及环境友好的其他相关指标。
四、 机房空调系统的组成和结构
1
1. 系统的组成和主要功能
1||| 热
带走设备散热，与外界进行热量交换，维持机房内合理的温度和热平衡
2||| 湿
通过加湿除湿，维持机房房内合理的湿度，避免结露或静电
3||| 尘
消除空气污染物，避免积灰影响散热或短路
4||| 风
合理的气流组织和配送，达到良好的冷却效果
桥梁
2. 机房空调系统主要设备及特点
1||| 中央空调
冷冻主机：7-12℃冷冻水
冷却塔：将冷却水带出像空气散热
蓄冷罐：在停电时维持制冷能力的设备
水泵
容量组件
2||| 机房空调
空调机组
小型化精密空调
主要用来补充制冷
加湿器
新风设备
将室外的空气引入室内进行全热量交换
换热设备
将室内外空气相互隔离进行显热交换
独立产品
3||| 辅助设备
第二章 交流供电系统
二
一、 交流供电系统概述
1. 交流供电系统的种类和系统组成
交流供电系统包括交流高压配电系统(6kV或10kV系统)和交流低压配电系统(380/220V系统)。
交流供电系统是由市电交流供电系统、备用发电机组(柴油机或燃气轮机)交流供电系统、电力机房交流供电系统(通信交流配电及UPS供电系统)及变、配电设备的工作及保护接地系统组成。
2. 市电类别划分
一类市电供电
从两个可靠的独立电源各自引入一路供电线
≤1次,≤0.5h
二类市电供电
由两个以上独立电源构成稳定可靠的环形网上引入一条供电线
由一个稳定可靠的独立电源或从稳定可靠的输电线上引入一路供电线
≤3.5次,≤6h
三类市电供电
从一个电源引入一路供电线
≤4.5次,≤8h
四类市电供电
由一个电源引入一路供电线,经常昼夜停电,供电无保证
有季节性长时间停电或无市电可用
3. 市电供电方式选择
1||| 主备用供电方式
备用电源自投，主用电源自复方式
当主用电源停电时,备用电源自动投入运行,当主用电源恢复正常时, 自动切除备用电源转由主用电源供电
两路电源互为主备用
当主用电源停电后,备用电源采用自动或手动合闸方式投入运行;当 备用电源停电后,主用电源自动或手动投入运行
备用电源自投，主用电源手动恢复
当主用电源停电后,备用电源自动投入运行。当主用电源恢复正常时, 手动切除备用电源,主用电源再投入运行
始终1路运行
2||| 同时供电运行方式
2路运行
3||| 三路市电供电
3路运行
4. 市电质量指标
二、 交流高压供电系统
1. 常用高压电器
高压断路器
高压断路器:兼有控制和保护双重作用的电器。有完善的灭弧功能,但没有明显的断开点。
高压隔离开关
高压隔离开关:具有明显的分断间隔,因此主要用来隔离高压电源,保证安全检修,并能接通一定的小电流。它没有专门的灭弧装置,因此不允许接通或切断正常负荷电路,更不能切断短路电流,禁止带负荷断开,闭合隔离开关。通常它与断路器配合使用,并要严格遵守操作顺序:切断电源时,先断开断路器,再拉断隔离开关;送电时,先闭合隔离开关,再闭合断路器。
高压熔断器
高压熔断器:当配电网络中发生过载或短路故障时,可以用熔断器自动的切断电路。
高压负荷开关
高压负荷开关:能通断正常的负荷电流和过负荷电流,隔离高压电源。它只有简单的灭弧装置,因此不能接通或切断短路电流。高压负荷开关通常与高压熔断器配合使用,利用熔断器来切断短路电流。
互感器
电压互感器
电压互感器:将电力系统的高电压变换成低电压。一次线圈与高压线路并联,二次线圈与测量回路保护回路并联,可以测量高压线路电压或安装过压继电保护装置。线圈匝数与电压成正比。
电流互感器
电流互感器:将高压系统中的大电流变换成小电流。一次线圈串联接入被测电路,二次线圈与测量仪表连接。线圈匝数与电流成反比。
互感器:互感器是一种特种变压器,用以分别向测量仪表、继电器的电压和电流线圈供电,正确反映电气设备的正常运行和故障情况。
高压避雷器
避雷器:防止雷电过电压侵入危害用电设备,在有雷电危害的地区,要按供电线路的额定电压来配置避雷器。
高压熔断器和避雷器是高压保护电器;高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关是高压开关电器;互感器是测量电器。
2. 交流高压供电系统的一次接线
一般小容量高压供电系统的一次接线
单路市电大容量高压供电系统的一次接线
双路市电大容量高压供电系统的一次接线
3. 交流高压供电系统的维护
基本维护要求
1、维护走道净宽应保持规定的距离,各走道均应铺设相应等级的绝缘垫。
2、高压室各门窗、地槽、线管、孔洞应做到无孔隙,严防水及小动物进入。
3、高压室禁止无关人员进入,在危险处应设防护栏,并设明显的告警牌“高压危险,不得靠近”字样。
4、为安全供电,专用高压输电线和电力变压器不得让外单位搭接负荷。
5、高压维护人员必须持有高压操作证,无证者不准进行操作
6、高压防护用具(绝缘鞋、手套等)必须专用,高压验电器、高压拉杆应符合规定要求,并定期检测。
7、变配电室停电检修时,应报主管部门同意并通知用户后再进行。
8、停电检修时,应先停低压、后停高压;先断负荷开关,后断隔离开关。送电顺序则相反。切断电源后,三相线上均应接地线。
9、引入通信局(站)的交流高压电力线应安装高、低压多级避雷装置。
高压配电设备的维护
1、高压操作应实行两人操作制,一人操作,一人监护,实行操作唱票制度。
2、切断电源前,任何人不准进入防护栏。
3、在切断电源、检查有无电压、安装移动地线装置、更换熔断器等工作时,均应使用防护工具。
4、在距离10kV~35kV导电部位1m以内进行检修工作时,应切断电源,并将回路两侧电源断开,凡有电容的器件(如电缆、电容器、变压器等)应先放电。
5、先核实被检修回路已可靠断开,设备不带电,再挂接地线悬挂“有人工作,切勿合闸”警告牌后,方可进行维护和检修工作。警告牌只许原挂牌人或监视人撤去。
6、严禁用手或金属工具触动带电母线,检查通电部位时应用符合相应等级的试电笔或验电器。
7、雨天不准露天作业,高处作业时应系好安全带,严禁使用金属梯子。
对设备操作
三、 电力变压器
1. 电力变压器的分类及型号
按用途分类
升压变压器
联络变压器
降压变压器
按相数分类
单相变压器
三相变压器
按调压方式分类
无载调压变压器
有载调压变压器
按绕组分类
双绕组
三绕组
自耦变压器
按绝缘介质分类
油浸式
油浸自冷式
风冷式
强迫油循环式
干式
充气式
2. 电力变压器的结构组成
铁心
用来导磁,绕组套在铁芯上,构成变压器的磁路部分。
绕组
又称线圈,用包有高强绝缘物的铜线或铝线绕制,高压绕组匝数多,导线细;低压绕组匝数少,导线粗。
油箱
变压器油的作用,一是绝缘,二是散热作用。
油枕
一是减小油与空气的接触面积,防潮变质;二是油箱油面液位变化时,油枕中的油可以补充到油箱里。
套管
作用是让绕组引出的线和箱盖间保持绝缘。
电压分接开关
电压分接开关:作用是调整变压比的位置。
3. 电力变压器的连接
1||| 连接方式
星形连接
将三相绕组的三个末端X,Y,Z(低压x,y,z)分别连接在一起,三个首端A、B、C(低压a、b、c)分别引出,便构成星形连接,用Y表示(新:高压Y,低压y)
三角形连接
将高、低压绕组的一相末端与另一相的首端分别依次连接在一起,构成一个回路,便构成三角形连接,用△表示(新:高压D,低压d)。
有中性点引出时高压用YN、DN,低压用yn、dn来表示。
2||| 区分连接方式与组别
连接组别
变压器高、低压两侧三相绕组的连接方式以及对应线电压的相位关系(连接组标号),称为变压器的连接组别。
连接组别标号的时钟表示法
以变压器高压侧线电压为时钟的长针,固定在“12”的位置上,以低压侧对应的线电压为时钟的短针,短针所指的时数就是变压器连接组的标号。
讨论:我国多采用的是D,yn11的接线组别。 优点:无三次谐波分量,净化电网。
4. 电力变压器的运行
允许
额定运行方式
过载
正常过负载
高峰时间和冬季时间的过负载使用
事故过负载
一台变压器发生故障,由未发生故障的变压器承担两台变压器的负载
并联运行
多台变压器的绕组并列接入同一电网母线
5. 变压器的调压方式
无载调压（无励磁调压）
在变压器不带电的条件下进行的。操作前必须先停电,切断负载后,改变接头调压。
有载调压（有励磁调压）
带负载进行操作,通过有载调压开关的接点位置实现,调压精度较高,速度快,范围宽。
◆变压器的变压比就是原副线圈的匝数比。
6. 提高变压器利用率的措施
改善变压器的冷却效果
变压器低压侧进行无功功率补偿
合理配置变压器容量（最佳负荷在60%）——变压器铁损、铜损相等
损耗
铁损
基本等于变压器的空载损耗
铜损
原、副线圈电阻在电流通过时产生的损耗
7. 变压器的维护与巡检
变压器的维护
a. 对于油浸式电力变压器、调压器,安装在室外的应每年检测一次绝缘油耐压,安装在室内的应每两年检测一次绝缘油耐压。
b. 定期检测干式变压器的温升。
变压器的巡检
子主题
1、温度检查。油浸式变压器允许温升应按上层油温来检查。上层最高温升55℃。
2、油位检查。
3、变压器的声响。
4、检查漏油。
5、检查阀门。
6、检查防护。
四、 低压交流供电系统
1. 常用低压电器
自动空气断路器
又称自动空气开关或自动开关,是一种控制兼保护电器。
接触器
接通或切断电动机或其他负载主电路的自动切换电器。适用于频繁操作、远距离控制强电电路,并具有低压释放的保护性能。
大电流
继电器
继电器和接触器的工作原理一样,但继电器的触头只能通过小电流。
小电流
刀开关
用来接通和分断容量不太大的低压供电线路以及作为低压电源隔离开关使用。
熔断器
串接在低压电路中的一种保护电器,当线路过载或短路时,熔断器以其自身热量熔断电路切断电流。
转换开关
用在紧急供电系统,将负载电路从一个电源自动换接至另一个(备用)电源的开关电器。
2. 低压配电设备
低压进线柜
为保证不出现来自不同电源的两个开关同时合闸的短路情况出现,就需要加装互锁装置,一是电气互锁,二是机械互锁。
补偿柜
提高系统功率因数
转换柜（ATS）
实现对两路低压交流电的转换
馈电柜（出线柜）
用电设备的控制柜，内装空气开关
联络柜（母联柜）
用于变压器的切换
3. 交流低压供电系统的维护
交流供电系统零线禁止安装熔断器。
变压器输出额定电流、低压断路器过载保护整定电流、电流互感器额定电流应在同一个等级规格。
自动断路器跳闸或熔断器断开时,应查明原因再恢复使用,必要时允许试送电一次。
每年检测一次接地引线和接地电阻，其阻值不应大于规定值
五、 备用发电机组
1. 柴油发电机组成
柴油机
油机发电机的组成
1||| 柴油机
2||| 发电机
3||| 控制屏
4||| 输出装置
5||| 辅助器件
柴油机的介绍
柴油机是将燃料的化学能转化为机械能的一种机器,它是通过气缸内连续进行进气、压缩、作功、排气四个过程来完成能量转换的。
常用名词
进气门、排气门
上、下止点
活塞冲程
气缸容积
压缩比
工作循环
柴油机的工作原理
进气冲程
曲轴转动带动活塞向下运动,进气门开,排气门关,空气进入气缸
压缩冲程
活塞向上运动,进气门排气门均关,空气压缩,温度升高
做功冲程
燃油喷入气缸,被高温气体点燃,推动活塞向下运动,对外做功
排气冲程
活塞向上运动,进气门关,排气门开,废气排出
四冲程柴油机的工作循环是在曲轴旋转两周(720°),即活塞往复运动四个冲程中,完成了进气、压缩、做功、排气这四个过程。
柴油机的组成
曲轴连杆机构
曲轴连杆机构是柴油机的主要组成部分。
作用是将燃料燃烧时产生的化学能转变为机械能，并将往返直线运动变为曲轴的圆周运动,并将活塞在气缸内的上下以带动其它机械做功。
配气机构
配气机构的作用是适时打开和关闭进气门和排气门,将可燃的气体送入气缸,并及时将燃烧后的废气排出。
供油系统
作用是将清洁的柴油以高压雾状方式,适时的喷入气缸与气缸中的高温空气混合后,着火点燃,同时根据负载的轻重自动调节供油量和喷油时间。
柴油机工作时,输油泵从油箱内吸取柴油,经燃油滤清器滤清后进入喷油泵,喷油泵将燃油加压送入喷油器,喷油器将高压柴油呈雾状喷入燃烧室,多余的柴油经回油管返回到油箱中。
润滑系统
◆油机工作时,各部分机件在运动中将产生摩擦阻力。为了减轻机件磨损,延长使用寿命,必须采用机油润滑。
润滑系统的作用
润滑
减少摩擦阻力和零件的磨损;
冷却
将摩擦产生的热量带走
清洁和除锈
带走金属碎屑;减少表面腐蚀和氧化;
增加密封性
减少漏气
冷却系统
油机工作时,温度很高(燃烧时最高温度可达2000℃),这样将使机件膨胀变形,摩擦力增大。此外,机油也可能因温度过高而变稀,从而降低润滑效果。
不允许过热和过冷。
发动机的冷却有风冷和水冷之分。通信局(站)的柴油 发电机组多属于闭式循环水冷却系统。
启动系统
从静止状态到工作状态的全过程
发电机
控制屏
输出装置
辅助器件
2. 柴油发电机运行
运行
◆柴油发电机组启动成功后,应先低速运转一段时间,然后再逐步调整到额定转速。绝不允许刚启动后，就猛加油门,使转速突然升高;
◆柴油机不宜在低速情况下长期运转，低速运行时柴油雾化不好，排污严重。
◆柴油机在运行中,应密切注意各仪表指示数值。供电后系统是否有低频振荡现象;
◆观察排气管排烟颜色。正常情况下柴油机的排气颜色是浅灰色,不正常时,排气颜色变成深灰色,超负载时排气颜色为黑色，有机油窜燃烧室后排烟为蓝色
◆注意倾听机器在运行时内部有无不正常敲击声,以及油机机组或相关部件有无剧烈的振动。
◆注意油箱内的油量不要用尽，以免空气进入燃油系统，造成运行中断；禁止机组在运行中手动补充燃油。
正常停机
全面检查、去负载、降转速、空转(3min~5min再停机)、停机(水温70℃以下时再停机)、检查蓄电池（是否需要充电）；冬季放水（停机半小时将水全部放掉，防止冻裂缸体）
故障停机
当油机出现油压低、水温高、转速高、电压异常等故障时,应能立即停机。
紧急停机
1.机油压力表指针突然下降或无压力;
2.冷却水中断或出水温度超过100℃;
3.机组出现异响,飞轮松动或传动机构出现异常等重大不正常情况;
4.有零件损坏或活塞、调速器等运动部件卡住;
5.出现飞车现象或其他人身事故或设备危险情况时。
每年考一道简答题
3. 柴油发电机的维护
1||| 柴油机组应保持清洁，无漏油、漏水、漏气、漏电现象。机组各部件应完好无损,接线牢固,仪表齐全、指示准确,无螺丝松动。
2||| 油机应至少每月空载试机一次,柴油发电机组空载试机持续时间不宜太长,应以产品技术说明书为准,一般以5~15min为宜。每半年至少加载试机一次。
六、 交直流电力线的选配
1. 电力线选择的一般原则
1||| 线路越长,负荷电流越大,导线越细,电压损失就越大
2||| 电压损失的大小直接决定了用电设备能否正常工作
3||| 高压配电线路电压损失,一般不超过线路额定电压的5%
4||| 从变压器低压侧母线到用电设备端的低压线路电压损失,一般不超过线路额定电压的5%
5||| 对视觉要求较高的照明线路为2%~3%
6||| 在选择导线的截面时,必须使其上的电压损失不要超过规定的要求值
7||| 直流放电回路的导线全程压降应小于48V为3.2V,240V为12V。
允许的电压损失
2. 电力线截面的选择和计算
1||| 直流供电回路
电流矩法
固定压降分配法
最小金属用量法
2||| 交流电力导线
按机械强度允许的最小截面选择
按允许的温升来选择
按允许的电压损失计算
3. 电缆敷设路径的选择
1||| 使电缆路径最短,尽量少拐弯;
2||| 使电缆尽量少受外界的因素(如机械的、化学的或地中电流等作用)的损坏;
3||| 散热条件好;
4||| 尽量避免与其他管道交叉;
5||| 应避开规划中要挖土的地方。
第三章 不间断电源系统
三
一、 直流供电系统
1. 直流电源系统
直流供电系统中基础电压的概念，基础范围内的工作电压有3种
浮充电压
市电正常供电时整流器给蓄电池电的电压。
均衡电压
为充入足够电量而提升浮充电压后的电压,要比浮充电压高一些。
终止电压
蓄电池放电允许的最低电压值。
“-”型基础电压是指电源正馈电线接地作为参考电压零伏。 通信采取-48V基础电压,允许变动范审-40V ~- 57V，最大允许压降为3.2V。 均衡电压>浮充电压>终止电压
2. 直流电源系统主要设备
1||| 主要设备
交流配电屏
交流电源的接入与负荷的分配。
直流配电屏
直流电源的接入与负荷的分配,即整流器、蓄电池组的接入和直流负荷分路的分配。
直流供电系统采用的供电方式为采用-48V全浮充供电方式
整流器
将220V/380V的交流基础电源整流变换为-48V直流输出。
整流器与蓄电池通过与直流配电屏并联对通信设备供电,以实现不间断供电
DC-DC变换器
根据直流负荷将-48V直流基础电源变换为其他电压等级。
2||| 整流设备的配置
高频开关型整流器数量的配置:按n+1冗余方式确定整流器配置 采用高频开关型整流器的局(站),应按n+1冗余方式确定整流器配置,其中n只主用 n≤10时,1只备用; n>10时,每10只备用1只。
主用整流器的总容量:按负荷电流和电池的均充电流(10小时率充电电流)之和确定）。
3. 直流供电系统的主要技术指标
直流输出电压变动范围
杂音电压
直流供电回路全程最大允许压降
二、 高频开关整流器
1. 整流器的作用
通信电源系统中,整流器的作用是将输入的交流电整流变换成直流电输出。
2. 高频开关整流器的优点
重量轻,体积小
功率因数高。一般高频开关整流器的功率因数大于0.92
噪声低
效率高
模块式结构
智能化程度高
3. 高频开关整流器的工作过程
1. 主电路
输入滤波电路
抑制交流电网中的高频干扰进入整流器，同时抑制整流器本身对交流电网的反干扰
整流滤波电路
将输入整流后的脉动电流变为平滑直流外，同时还抑制一些高频干扰
逆变电路
通过功率开关的交替导通将输入的高压直流电变换为高频的交流电
功率变换电路(逆变电路)是高频开关型整流器的核心电路 作用:功率变换电路将大功率的高压直流转换成低压直流
衡量功率变换电路的性能主要考虑两点
a. 功率转换过程中效率是否高
b. 功率变换电路的体积是否小
功率变换电路的电流变换过程
高压直流→高压高频交流→高频降压变压器→低压高频交流→低压直流的过程
功率变换电路
推挽式
全桥式
半桥式
输出整流滤波
衰减将逆变电路输出电压的高频成分，降低输出波纹电压，为负载提供稳定可靠的低压直流电源
功率因数校正电路
功率因数较低的开关电源存在的主要问题
a. 谐波电流污染电网,干扰其他用电设备
b. 在输出功率一定的条件下,输入电流有效值较大
c. 当功率因数很低时,中线内的谐波电流很大。由于中线无过流保护装置,所以中线有可能因过热而着火
功率因数校正基本方法
a. 无源功率因数校正
b. 有源功率因数校正
减少谐波,抑制噪声,节能保护
从交流电源输入到直流电源输出的全过程,主要完成功率转换。
2. 控制与辅助电路
辅助电源
控制电路
保护动作电路
检测
为主电路变换器提供激励信号,以控制主电路的工作,实现输出稳定或调整的目的
市电输入先经过输入滤波电路,该电路首先起到一个隔离的作用,抑制交流电网中的高频干扰串入整流器,也抑制整流器本身对交流电网的反干扰,同时将交流电变为脉动电流。再经过整流滤波电路整 流。经过功率因数校正电路,提高功率因数。然后将整流后的高压直流输入至逆变电路,首先将高压直流变为高频的交流电,再经降压变压器将电压降低。最后,经输出整流滤波电路,输出低压直流电。这样主电路完成了从交流电输入变为低压直流电输出的整个过程。
4. 整流器的连接方式
1||| 负载均分电路
简单均分负载
主从负载均分
自动平均均流
2||| 特点
所有整流器输出端都是相互并联、电压相同相同，要达到功率均分实际要求每个整流器输出的电流相同或按比例分配电流
5. 开关电源系统的维护
模块扩容
加装新模块时,将整流模块插入空槽位并固定。安装过程中严格按照“先安装后通电,先断电后拆卸’的顺序进行。安装好新模块后,通常需要在监控模块中设置相应的模块参数
负载增加
增加直流负载首先应做好施工设计,选定将使用的负载熔丝(熔断器)或空气开关。电缆连接操作先从负载端开始,连接次序为先接地线,后接-48V输出熔丝或空气开关
三、 蓄电池组
1. 蓄电池电动势
铅蓄电池正极板上的活性物质是二氧化铅(PbO2),负极板上的活性物质是海绵状铅。海绵状金属铅是由二价铅正离子(Pb2+)和电子组成的。稀硫酸在水中被电离为氢离子(H+)和硫酸根离子(SO2)。负极板浸入稀硫酸溶液后,二价铅正离子(Pb2+)进入溶液,在极板上留下能够自由移动的电子,因而负极板带负电,即产生了电极电位。同样,正极板上的二氧化铅(PbO2)也与稀硫酸作用,产生的四价铅正离子(Pb4+)留在极板上,使正极板带正电,也产生了电极电位。这样,在电池的正负两极上便产生了电动势。
2. 蓄电池的应用
应用在直流浮充供电系统中
蓄电池组与整流器并联,组成浮充供电系统。整流器正常输出时,蓄电池组补充充电待用,并起平滑滤波、抑制噪声的作用,降低整流器的输出杂音,提高供电系统质量;当整流器故障停机或交流电源中断时,蓄电池组对负载供电,确保供电不中断。蓄电池是直流供电系统中不可缺少的后备电源。
应用在不间断电源系统中
当输入交流电源中断时,UPS中的逆变器将蓄电池组提供的直流电逆变为交流电给负载供电,以保证交流电源的不间断供给。
应用在柴油发电机系统中
用作相应系统的启动电源或驱动电源。
3. 蓄电池组的运行方式
充放电运行方式
充放电运行方式:曲两组蓄电池轮流以充、放电循环方式给负载供电。充放电运行方式适用于市电不可靠、市电不稳定、自备发电机组供给交流电或负载容量小的通信局(站)等情况。 优点:充、放电设备简单,电流无脉动交流成分。 缺点:水的消耗量较大、电源效率低、维护工作量大。
适用于市电不可靠、市电不稳定、自备发电机组共给交流电或负载容量小的通信局（站）等情况。
全浮充运行方式
昼夜都由整流设备和蓄电池组并联供电。适用于市电供电可靠和电压稳定的情况。 优点:充放电次数少,自放电和深放电的容量及时补充,活性物质利用率高。
在市电靠靠和电压稳定的条件下使用
半浮充运行方式
定期用整流设备与蓄电池并联供电。
适用于市电不太可靠或负载变化较大的情况
4. 蓄电池的工作原理
1||| 蓄电正负极物质
正极板的活性物质:二氧化铅(PbO2)
负极板的活性物质:海绵状铅(Pb)
2||| 蓄电池放电过程
负极
失去2个电子
正极
得到2个电子生成二阶铅离子
总反应方程式
铅蓄电池在放电过程中,正负极板上的活性物质都变成了硫酸铅。电解液中的硫酸不断消耗,水分子不断生成,因此,电解液的密度逐渐降低。电解液密度可作为放电终了的标志。端电压降到1.8V(C点),立即停止放电,否则会导致极板硫化,影响蓄电池的寿命。
3||| 蓄电池充电过程
负极
得到2个电子缓缓成铅
正极
失去2个电子还原成四阶铅离子
总反应方程式
正负极板上的硫酸铅分别变成二氧化铅和海绵状铅,电解液中的水分子不断消耗,硫酸分子不断生成,电解液密度不断升高。因此,电解液密度可以作为充电终了的标志。
4||| 蓄电池副反应
蓄电池两极板上的活性物质完全恢复后,若再继续充电,则充电电流主要用于分解水
充电后期必须减小充电电流,缓解冒气的剧烈程度,以延长电池的寿命。
5. 阀控式铅酸蓄电池的组成
极板
由板栅与活性物质构成,分为正板极和负板极。作用是支撑活性物质和导电。
隔板
电解液是稀硫酸(H2SO4),隔板是用超细玻璃纤维做正负极极板间的隔板。 作用: 1、防止正负极板短路; 2、吸附并保持电解液; 3、为氧循环复合反应提供气体通道; 4、保持对极板施加压力。
安全阀
由阀体、橡胶阀及防爆滤酸片组成。 防爆滤酸片的作用:一是当电源外有明火或火星时,不会引爆蓄电池;二是橡胶阀开启排气时,酸水雾不外排。
核心组件
极柱
电池壳
电池盖子
外部部件
6. 阀控式铅酸蓄电池失效原因
板栅的腐蚀变形
重要原因
电解液干涸
主要因素
隔板失效
使用够本了
负极硫酸化
形成原因
蓄电池长期处于放电状态或放电以后不及时充电长期搁置;
铅蓄电池长期充电不足;
铅蓄电池经常被深度放电,电池电压放电至≤1.75~1.80V或以下;
在较高的温度下储存铅蓄电池,加速了硫酸铅重结晶及自放电的过程,促进了板极的硫酸盐化。
电解液出现层化,导致负极板下部容易产生硫酸盐化。
预防措施
1||| 蓄电池放电后及时充电，并保持充足
2||| 避免深度放电
3||| 储存温度不要超过28℃
早期容量损失
热失控
使用不当
简答题概率较高
7. 影响蓄电池容量的因素
主要取决于极板上能够参加化学反应的活性物质的数量和利用率。活性物质的利用率又与极板的结构形式、放电率、温度、终止电压、原材料及制造工艺等因素有关。
同一铅酸电池在不同放电率下,放出的容量不同。放电率越高,放电电流越大,蓄电池放出的容量越小;反之,则放出的容量就大。为避免蓄电池深度放电,放电率低于正常放电率时,要适当提高放电终止电压。
电解液温度下降,蓄电池容量减小;温度升高,蓄电池容量增大。但阀控式密封铅酸蓄电池以25℃为基准,运行温度每升高10℃,使用寿命约降低一半。
电解液必须有一定的浓度,才能保证电化学反应的需要。电解液还必须具有最小的电阻和最快的扩散速度,才能使蓄电池有足够大的容量。若电解液的浓度过高,电解液对极板和隔板的腐蚀作用增大,会使蓄电池的容量下降,影响使用。
8. 蓄电池充放电
1. 蓄电池的充电
密封蓄电池的均衡充电
下列条件之一
浮充电压有两只以上低于2.18V/只
搁置不用时间超过3个月
放电深度超过额定容量的20%
充电电流不得大于0.2C10
密封蓄电池终止充电
下列条件之一
充电量不小于放出电量的1.2倍
充电后期充电电流小于0.01C10(Ah)
充电后期,充电电流连续3h不变化
可视为充电终止
2. 蓄电池的放电
1||| 蓄电池的放电
每年应做一次核对性放电试验量的30%~40%;
对于2V单体的电池,每3年应做一次容量试验。使用6年后应每年一次。对于UPS使用的6V及12V单体的电池应每年一次;
蓄电池放电期间,应定时测量单体端电压、单组放电电流。
2||| 蓄电池放电终止
对于核对性放电试验,放出额定容量的30%~40%;
对于容量试验,放出额定容量的80%;
电池组中任意单体达到放电终止电压。对于放电电流不大于0.25C10,放电终止电压可取1.8V/2V单体;对于放电电流大于0.25C10,放电终止电压可取1.75V/2V单体。
通广教材1.8V/2V单体
9. 蓄电池的耐用性
1||| 影响阀控式蓄电池耐久性的原因主要有
板栅的腐蚀
失水
使用温度
浮充电压
2||| 判断蓄电池的耐久性的因素
内阻
内阻增加是由于活性材料损耗,导致容量减少,因此可通过测量内阻来确定蓄电池的寿命。
工作环境温度
温度增加,正板栅腐蚀加速,可能会导致阀控式电池达到工作极限。
工作电压
通过测量浮充期间的电池电压是最通常诊断蓄电池的方法,可以检测出电池的异常状态。
10. 铅酸蓄电池的安装运行要求
1||| 安装注意事项
阀控式密封蓄电池和防酸隔爆蓄电池禁止混合使用在同一个供电系统中;不宜安装在同一个房间
不同厂商、不同型号、不同容量的阀控式密封铅酸蓄电池严禁串、并联使用;
新旧程度不同的蓄电池不应在同一直流供电系统中混用。
2||| 阀控式密封蓄电池运行环境
安装密封蓄电池的机房应配有通风换气装置,温度不宜超过28℃,建议环境温度为10~25℃;
避免阳光对电池直射;
确保电池组之间预留维护空间;
UPS高电压电池组的维护通道应铺设绝缘胶垫。
四、 交流不间断电源
1. UPS功能
双路电源之间的无间断切换
隔离干扰功能
交流电压变换功能
交流频率变换功能
交流电源后备功能
UPS:交流不间断电源,是一种利用电池化学能作为后备能量在市电断电或发生异常等电网故障时不间断地为用户设备提供交流电能的一种能量转换装置。
2. UPS分类及工作原理
1||| 按照配电方式
单进单出
三进单出
三进三出
1、单进单出输入输出都是220V 2、三进单出输入是380V输出是220V 3、三进三出输入是380V输出是380V
2||| 按照电路结构
后备式UPS
工作原理
优点
价格低
运行费用低
电能转换效率很高
缺点
电网供电转换到蓄电池逆变器供电存在较长转换时间
逆变器不常工作,因此不易了解动态状况,容易形成隐性故障。
在线式UPS
工作原理
优点
逆变器一直处于工作状态,从根本上消除市电的电压波动,对电网供电起到净化的作用;
能实现对负载真正的不间断供电。
缺点
成本高
电能的转换效率不如后备式
互动式UPS
工作原理
优点
效率高
体积小
整流逆变二合一
缺点
负载会受到来自市电的干扰
3||| 按照逆变工作延时时间
标准机型
长延时机型
4||| 按输出容量
中小容量UPS（10KVA以下的）
大容量UPS（10KVA以上的）
3. UPS主要电路
1||| 输入整流滤波电路
将交流电变换为直流电;
具有输出电压保持能力;
稳压
抑制电网的干扰信号。
UPS电源的交流输入整流电路一般为桥式全波整流电路。在UPS电源中常采用电容、电感组成的LC滤波器。
2||| 功率因数校正电路
提高功率因数
降低谐波干扰
使输入的电流成为与输入电压接近相同的正弦波
3||| 蓄电池组
4||| 充电电路
5||| 逆变电路
作用
将由市电整流所得的直流电压或蓄电池电压变换成交流电压
分类
阶梯波逆变电路
多脉冲调制逆变电路
正弦脉宽调制(SPWM)逆变电路
逆变电路是UPS电源的重要组成部分,其直接影响到UPS整机的可靠性和输出电气指标的优劣。要求其逆变电路为正弦波逆变电路,即输出的为正弦波。
6||| 静态开关电路
静态开关是UPS的保护设备和供电切换器件，其功能是保护UPS和负载，同时市电旁路供电和逆变器供电的转换器件
7||| 锁相电路
作用
当主备电源切换时,保证两电源保持同频率、同相位、同电压;
防止由于主备电源存在电压差,由此造成环流（静态开关中）。
锁相电路的主要作用是检测两个交流电源的相位差并将它变成一个电压信号来控制逆变器的输出电压和频率，从而保持逆变器与交流电源的同步运行。
保证同步切换的方法
直接检测两电源电压的相位,以此作为切换时的一个控制信号;
检测两电源的电压差,以此间接反映相位差,产生切换控制信号。
锁相电路组成
鉴相器
低通滤波器
压控振荡器
8||| 控制检测、显示告警及保护电路
4. UPS电源的串并联使用
双机串联热备份连接
该方式将热备份的UPS输出电压连接到主机UPS的旁路输入端。UPS主机正常工作时承担全部负载功率。
并联冗余供电连接
该方式主要是为提高供电系统的可靠性,而不是用于供电系统的扩容。所以这种并联方式必须保证供电系统具有50%的冗余度,也就是负载的总容量不要超过其中一台UPS电源的额定输出容量。
当系统中设置两台UPS进行并联冗余时,一般UPS1的容量=UPS2的容量≥系统容量
双母线供电系统:
该方式采用双总线冗余配置方案。当配电柜或从UPS输出端至配电柜的电缆故障或熔断器损坏,断路器开关跳闸时,需要对UPS系统进行停电检修,对于某些重要用户是不允许停电的,就要对负载进行切换。
5. UPS设备的维护
1||| 安装与使用要求
a. UPS供电系统的输入回路应采用双电源输入以避免单点故障,UPS供电系统的主路输入(整流器输入)和静态旁路的输入应分别引自不同的输入开关。
b. UPS输入/输出交流电缆应选用四芯同截面的阻燃铜电缆。UPS应使用开放式电池架,以利于蓄电池的运行及维护。
c. UPS单机负荷率不宜超过90%。
d. UPS的输入总电流谐波含量应小于5%(满载)。
2||| 重要通信机房使用要求
a. IDC/NGN/计费中心/智能网等特别重要通信机房,UPS供电系统应用“N+1”并联冗余双母线供电方案。采用“N+1”方案时,UPS设备并联数量不宜超过3台。
b. IDC/NGN/计费中心/智能网等特别重要通信机房,UPS供电系统后备电池组并联组数不宜超过4组,后备时间必须保证满负荷工作30min以上。其他重要通信机房的UPS供电系统,其蓄电池后备时间原则上应达到满负荷工作60min。
c. IDC/NGN/计费中心/智能网等特别重要通信机房,宜对UPS供电系统蓄电池组的单体电压实施监测。
d. (4)对于IDC/NGN/计费中心/智能网等特别重要通信机房,应从UPS供电系统输出到通信设备机柜,全程提供双路独立电源。其负载配电柜的零地电压应控制在1V以内。
3||| 日常维护
a. UPS主机现场应放置操作指南,指导现场操作。
b. 检查各种自动、告警和保护功能均应正常。
c. 定期查看UPS内部元器件的外观,发现异常及时处理。
d. 对于并联冗余系统宜在负荷均分并机的方式下运行。
e. 各地应根据当地市电频率的变化情况,选择合适的跟踪速率。
f. UPS宜使用开放式电池架,以利于蓄电池的运行及维护。
第四章 机房空调系统
四
一、 空调系统的基础知识
1. 热负荷的计算
显热：指当此热量加入或移除后，会导致物质温度的变化，而不会发生相变。 潜热：指当温度不变时，物质产生相变过程中所吸收或放出的热量。
机房显热量主要来源有设备散热量、照明散热量和通过围护结构传入室内的热量。
数据中心的空调设计主要考虑夏季冷负荷,以设备实际用电量为依据。
对机房内的电子信息设备的用电量不能完全掌握时,可参考所选UPS电源的容量和冗余量来计算设备的散热量。
2. 空调制冷的基本原理
由压缩机提供压力,提升系统吸收了热量的制冷剂的压力,高压的制冷剂温度比室外温度高许多,通过室外机风扇的对流作用向空气散热。这种利用高低压形态使热量从冷区(数据中心)流向热区(夏季户外)的循环过程就是制冷原理。
逆卡诺循环
3. 空调的分类
我们通信系统中常用的制冷方式属于压缩式制冷。
二、 机房专用空调的要求
1. 机房专用空调的特点
大风量、小焓差是机房专用空调的设计思想
1||| 定义及意义
空调是一种用于给空间区域提供处理空气温度变化的机组。通信机房的空调设备是保证通信畅通的必要设备。
空调设备是使室内空气温度、湿度、洁净度和气流速度达到规定设定要求的设备。
空调设备和系统安全可靠的工作,对保证通信设备正常运行,提高通信及计算机等设备的工作可靠性和使用寿命,都具有十分重要的意义。
2||| 特点
满足机房调节热量大的需求:大风量、小焓差
满足机房送风次数高的需求
满足空调设备连续运行的要求
满足机房对湿度调节的需求
满足机房高洁净度调节的需求
机房的制冷需求:恒温恒湿、大风量小焓差,具备空气除尘功能,连续运行。
2. 机房空调参数
1||| 制冷量:从所处理的空气中移除的显热和潜热之和。
2||| 显冷量:从所处理的空气中移除的显热量。
3||| 显热比:显冷量和制冷量之比,且≤1。
4||| 制冷消耗功率:空调机所消耗的总电功率。
5||| 能效比:整机制冷量和制冷消耗功率之比。
6||| 机外静压:空调机出风口与回风口的静压差。
7||| 冷风比:制冷量与送风量之比。
3. 机房技术要求
1||| 基本工况:室内温度24℃,相对湿度45%,室外温度35℃
2||| 控制精度
温度在18~28℃范围时,温度控制精度为±1℃，控制精度在1~3℃可调
湿度在30%~70%范围时候，湿度控制精度为±5%，控制精度在5%~10%内可调
3||| 空气过滤能力:不低于规定的粗效2类空气过滤器
4||| 显热比:不小于0.9
5||| 整机能效比:基本工况下风冷式空调机不小于3
6||| 冷风比:制冷量/风量,建议小于4.5
7||| 机外静压:20~200Pa内可调
8||| 控制功能
9||| 远程监控功能
选择题
三、 风冷式机房空调系统

1. 压缩式空调系统的工作原理
十 压缩式制冷系统的工作过程： 压缩过程：将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的制冷剂气体排入冷凝器中； 冷凝过程：从压缩机中排出来的高温高压的气体，进入冷凝器中，将热量传递给外界空气或冷却水后，凝结成制冷剂液体，流向节流装置； 节流过程：从冷凝器流出来的制冷剂液体在高压下流向节流装置，进行节流降压； 蒸发过程：从节流装置流出来的液体制冷剂流向蒸发器，吸收外界热量而蒸发成为气体，从而使外界温度降低，蒸发后的低温低压的气体制冷剂被压缩机吸入。 提示： 在整个循环过程中，制冷剂经过压缩机压力被提高，而经过膨胀阀压力降低，因此压缩机的出口到膨胀阀的入口为制冷系统的高压侧，从膨胀阀的出口至压缩机的入口为制冷系统的低压侧。整个循环过程中，压力最低处为压缩机的入口处，压力最高处为压缩机的出口处。
压缩式制冷系统是一个完整的密封循环系统,组成这个系统的四大件有:压缩机、冷凝器、节流装置(膨胀阀或毛细管)和蒸发器,它们之间用管道连接起来,形成一个封闭的循环系统。
2. 空调系统的主要组成部件
制冷压缩机
压缩机作用
制冷压缩机是制冷系统的核心和心脏,压缩机的能力和特征决定了制冷系统的能力和特征,主要用来压缩和输送制冷剂蒸汽。
压缩机分类
活塞式
活塞式制冷压缩机,靠活塞在气缸运动来完成吸气和压缩过程。在完成每一次吸、排气,活塞在气缸中往返一次,曲轴旋转一周时,依次进行吸气、压缩、排气、膨胀4个过程。
涡旋式
制冷换热器
提示： 冷凝器表面油污及水垢将造成冷凝器冷凝压力升高、制冷量下降，冷凝器冷却水温降低时，冷凝压力下降。
是制冷设备中不可缺少的重要装置,是使制冷剂在其中吸收热量或放出热量的设备,也是制冷剂与其他介质交换热量的设备。它的传热效果直接影响制冷机的质量、体积及运行特性和经济性。制冷换热器主要是指冷凝器和蒸发器。
节流装置—膨胀阀
制冷四大件之一,位于存储器(或冷凝器)和蒸发器之间,将高压制冷剂液节流降压,使中温高压的液体制冷剂液一出阀孔就沸腾膨胀为湿蒸汽,同时通过蒸发器末端的过热度变化来控制阀门流量,调节制冷剂液的循环量,来适应制冷量的变化需求,防止出现蒸发面积利用不足和敲缸现象。
3. 制冷系统的辅助设备
制冷系统中应用辅助设备是改善压缩机的工作条件，同时确保系统在一定冷凝器压力和蒸发压力下工作。
四、 水冷式机房空调系统
1. 水冷式专用空调系统总体架构
2. 冷水机组
1. 冷水机组是一种制造冷冻水的制冷装置,其任务是为空调设备提供冷源。
2. 冷水机组是把制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、控制系统及开关箱等组装在一个公共机座或框架上的制冷装置。
3. 是水冷系统的核心。
4. 冷水机组的制冷原理与压缩式制冷系统的工作原理相同。
3. 水泵
离心式水泵的构成
1||| 叶轮
使液体接受外加能量的部件
2||| 泵壳
将叶轮包围在一定空间内，以便当叶轮旋转时从泵壳的中心部分吸入液体，从泵壳的外缘切线方向排出液体
3||| 轴封装置
转动轴承和拱顶泵壳之间的密封结构，其作用是防止泵内液体沿轴向流出或外界的空气沿轴向混入泵内
离心式水泵的主要性能参数
1||| 扬程
2||| 流量
3||| 转速
4||| 轴功率
5||| 效率
4. 冷却塔的组成及作用
冷却塔主要有淋水装置、配水系统、通风设备及塔体等部件组成。
1. 淋水装置:增加水和空气的接触面积及延长接触时间
2. 配水系统:提高冷却塔的冷却效果
3. 通风设备:加强水和空气的热湿交换
4. 空气分配装置
5. 收水器:将空气和水分离
6. 集水池及其他附属设施
5. 中央空调水系统存在的问题
冷冻水、冷却水结垢、腐蚀、微生物危害，影响制冷效果及能效
水处理
化学法
使用化学药剂
物理法
电子水处理设备
五、 机房气流组织
1. 典型的机房气流组织形式
风管上送风方式,冷通道封闭形式:普遍采用,不易积灰,便于管理。机柜以面对面的方式排列。
地板下送风方式,冷通道封闭方式:架空地板,冷却效率较高。
地板下送风方式,热通道封闭回风:节能高效,机房工作人员舒适性高。投资大,不易施工。
原则：先冷设备，后冷环境 从节能的角度出发,机柜间采用冷通道封闭的气流组织方式,。可以提高空调利用率。
2. 机房气流组织规则
冷量按需分配:将冷风直接送至设备或机柜进风口。
送回分离,冷热隔绝:采用冷热通道设计,机柜按“面对面、背对背”排列。
大风低速,就近制冷。
缩短送风距离。
提升温度,控制温差。
问答
六、 系统安装与运维

1. 空调基本维护要求
空调的进、出水管路布放路由应尽量远离机房通信设备;检查管路接头处安装的水浸告警传感器是否完好有效;管路和制冷管道均应畅通,无渗漏、堵塞现象。
在空调系统运行的过程中,应定期对空调系统进行工况检查,及时掌握系统各主要设备的性能、指标,并对空调系统设备进行有针对性的整修和调测,保证系统运行稳定可靠。
判断
2. 中央空调的维护
听
设备有无异常震动与噪声
嗅
有无异常气味
摸
电机、高低压制冷管路、油路、电动控制元器件等温度是否正常,有无振荡现象;
看
设备有无打火、冒烟、破漏等现象发生;查看冷却水池水位是否合理。
第五章 动环集中监控管理系统
五
一、 集中监控管理系统的结构与组网
1. 集中监控管理系统的作用
1. 监控对象
电源设备、空调系统和外围系统的运行情况。
2. 监控的目的
提高供电系统的可靠性和通信设备的安全性。
3. 监控的作用
遥测
对连续变化的模拟信号(如电压、电流等)进行数据采集。
遥信
对离散状态的开关信号(如开关电源的接通/断开、设备的运行/停机、正常/故障等)进行数据采集。
遥控
由监控系统发出的离散的控制命令(如控制整流器的均充/浮充、控制设备的开/关机等)。
2. 集中监控管理系统的组网
省监控中心(PSC)
省级管理
地区监控中心(SC）
市级管理,通信电源集中监控系统的建设可以相对独立
区域监控中心(SS)
区县管理
监控单元(SU)
监控系统的最小子系统,局站管理
监控模块(SM)
面向具体的监控对象,完成数据采集和必要的控制功能。
3. 集中监控管理系统的接口
 接口的定义使集中监控系统的建设更加规范化、标准化，对设备的互联互通提供了技术的可能性。
A接口
监控模块与监控单元之间的接口定义为“前端智能设备协议”。监控单元与监控模块的通信为主从方式,监控单元为上位机,监控模块为下位机。(500毫秒）
B接口
监控单元与上级管理单位之间的接口定义为“局数据接入协议”。不同系统对该接口都采用自己的应用层协议。
C接口
不同厂商监控系统的监控中心之间互联的接口定义为“系统互联接口”。主要是将系统采集到的告警信息送到上级网管中心
D接口
集中监控管理系统的监控中心与其他网管之间的接口定义为“告警协议”。
二、 集中监控对象及内容
1. 高压配电设备
1||| 进线柜
遥测
三相电压，三相电流
遥信
开关状态，过流跳闸告警，速断跳闸告警，失压跳闸告警，接地跳闸告警
2||| 出线柜
遥信
开关状态，过流跳闸告警，速断跳闸告警，接地跳闸告警(可选)，失压跳闸告警(可选)，变压器过温告警，瓦斯告警(可选)。
3||| 母联
遥信
开关状态、过流跳闸告警、速断跳闸告警
4||| 直流操作电源
遥测
贮能电压,控制电压
遥信
开关状态，贮能电压高/低，控制电压高/低，操作柜充电机故障告警。
2. 低压配电设备
1||| 进线柜
遥测
三相输入电压,三相输入电流,功率因数,频率。
遥信
开关状,缺相、过压、欠压告警。
2||| 主要配电柜
遥信
开关状态
遥控
开关分合闸(可选)
3||| 稳压器
遥测
三相输入电压，三相输入电流，三相输出电压，三相输出电流。
遥信
稳压器工作状态，正常/故障，工作/旁路，输入过压，输入欠压，输入缺相，输入过流。
4||| 电容柜
遥信
补偿电容器工作状态。
3. 柴油发电机组
4. 不间断电源（UPS）
5. 整流配电设备
6. 蓄电池组
7. 分散空调设备
8. 集中空调设备
9. 环境
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三、 集中监控管理系统的数据采集
1. 传感器的概念与组成
概念
传感器是集中监控管理系统前端测量中的重要器件,负责将被测信号检出、测量并转换成前端计算机能够处理的数据信息。
组成
敏感元件
转换元件
转换电路
2. 数据采集
数字量
采用数字计数器检测脉冲信号
模拟量
通过A/D变换后送入总线、I/O或扩展I/O。
开关量
直接通过I/O或扩展I/O
对动力设备而言,其监控量有数字量、模拟量和开关量。
3. 数据传输方式
监控模块与监控单元之间,一般采用专用数据总线的方式,目前使用较多的为:RS-232,RS-422/485、以太网络接口。
四、 集中监控管理系统的功能结构
1. 数据采集和设备控制
数据采集
设备控制
2. 运行和维护
3. 管理功能
定义
配置管理
故障管理
性能管理
安全管理
内容
1||| 配置管理
1||| 状态配置管理
管理、运行、告警
2||| 设备配置管理
对象、模块、单元、中心
3||| 软件配置管理
软件配置、软件版本
4||| 配置数据同步
各级数据一致
5||| 配置数据统计与打印
统计、打印
2||| 故障管理
3||| 性能管理
1||| 性能数据收集
数据、状态、参数画面。
2||| 性能数据存储
存储
3||| 性能分析和统计
分析、统计
4||| 性能门限管理
门限告警
4||| 安全管理

1||| 接入安全管理
监控对象接入
监控设备接入
2||| 系统自身安全管理3个层次
系统管理员
系统操作员
一般用户
3||| 系统登录和操作控制
对试图登录系统的用户进行鉴权的功能。
对用户实施的操作进行鉴权的功能。
4||| 系统日志管理
应具有系统日志管理功能
五、 集中监控管理系统的使用与维护
1. 集中监控管理系统的一般要求
1||| 硬件要求:
抗雷击和过电压保护装置
2||| 可靠性
不影响被监控设备的正常运行,平均故障修复时间应小于0.5h
3||| 可扩充性
可根据需要来扩充系统的容量
4||| 实时性
从告警发生到监控中心接收告警信息的时间间隔≤10s
5||| 安全保障
具有操作权限及密码管理功能
6||| 电源
当采用UPS供电时,旁路逆变切换时间应≤2ms
7||| 接地
8||| 软件要求
采用分层的模块化结构
9||| 电磁兼容性
包括电磁耐受和电磁干扰
故障修复半小时,中心接警十秒钟旁路切换2ms
2. 监控系统的日常使用和维护
集中监控管理系统的使用
1||| 管理
2||| 告警
一般告警
可以记录下来,进一步观察,必要时做派修处理;
重要告警
应通知维护人员去处理
紧急告警
应立即通知维护人员抢修,并通知电源空调维护部门的负责人。
故障处理流程
1||| 故障定位;
2||| 准备备件;
3||| 现场故障处理;
4||| 现场恢复。
问答题
监控本身
第六章 环境与安全
六
一、 概念及目的
概念
所谓“接地”,就是为了工作或保护的目的,将电气设备或通信设备中的接地端子,通过接地装置与大地作良好的电气连接,并将该部位的电荷注入大地。
目的
达到降低危险电压和防止电磁干扰的目的。
在通信局(站)中,接地占有很重要的地位,它不仅关系到设备和维护人员的安全,同时还直接影响着通信的质量。
二、 通信电源接地系统
1. 通信接地系统的组成
1||| 接地体
2||| 接地引入线
3||| 接地排
4||| 接地线
必考
5||| 配电屏地线排
6||| 去通信机房汇流排
7||| 接地分支线
8||| 设备接地端子
所有接地体与接地引线组成的装置,称为接地装置,把接地装置通过接地线与设备的接地端子连接起来就构成了接地系统。
2. 通信接地系统的作用
1||| 为系统内的设备提供基准参考电位,确保各类设备协调工作;
2||| 防止发生短路故障时,设备(机架)带电引起人员触电伤亡;
3||| 雷电等异常电流进入系统时,需要通过接地系统分流入地。
3. 通信电源接地系统分类
1||| 交流接地
工作接地
定义
在低压交流电网中就是将三相电源中性点直接接地。
目的
将三相交流负荷不平衡引起的在中性线上的不平衡电流泄放于地,以及减小中性点电位的偏移,保证各相设备的正常运行。
保护接地
定义
就是将受电设备在正常情况下与带电部分绝缘的金属外壳部分与接地装置作良好的电气连接。(导电但不带电部分接地)
目的
防止设备因绝缘损坏而遭受触电危险。(人身伤亡、设备击穿损坏)
2||| 直流接地
工作接地
定义
在通信电源的直流供电系统中,为了保护通信设备的正常运行、保障通信质量而设置的电池一级接地。
目的
保护通信设备和直流通信电源设备的正常工作;减少用户线路对地绝缘不良时引起的通信回路上的串音。
保护接地
定义
在通信系统中,将直流设备的金属外壳和电缆金属护套等部分接地。
目的
保护人身和设备的安全;减小设备和线路中的电磁感应,保持一个稳定的电位,达到屏蔽的目的,减小杂音的干扰,以及防止静电的发生。
3||| 测量接地
4||| 防雷接地
建筑防雷接地
设备防雷接地
4. 通信接地系统的方式
交流接地高压供电系统
不接地
直接接地
经阻抗接地
交流接地低压供电系统
接地系统TT
接零系统TN
1||| TN-C三相四线制
2||| TN-S三相五限制
3||| TN-C-S混合方式
不接地系统IT
5. 联合接地系统的组成
1||| 联合接地系统
将通信局(站)各类通信设备不同的接地方式,包括通信设备的工作接地、保护接地、屏蔽体接地、防静电接地、信息设备逻辑接地等和建筑物金属构件及各部分防雷装置、防雷器的保护接地连接在一起,并与建筑物防雷接地共用合用建筑物的基础接地体及外设接地系统的接地方式。
2||| 信局(站)的接地系统必须采用联合接地的方式。
3||| 联合接地系统由接地体(地网)、接地引入线、接地汇集线和接地线所组成。
4||| 联合接地的优点
地电位均衡：同层各地线系统电位大体相等，消除危及设备的电位差。
公共接地母线为全局建立了基础零电位。
消除地线系统干扰
电磁兼容性能好
6. 等电位连接方式

1||| 依据相关通信标准,通信局(站)室内接地系统的连接必须采用等电位连接结构。
2||| 等电位连接一般可采用网状(M形结构)、星形(S形结构)或网状-星形混合型接地结构。
3||| 选取原则:通信设备的分布、机房面积的大小、通信设备的抗扰度和设备内部的接地方式来选择。
7. 接地系统的连接
1、当专用变压器离通信大楼较远时,交流中性线应按规定在变压器与户外引入最近处做重复接地,尤其采用三相四线制时必须做重复接地。此时,应离开联合接地网边缘5m以外单独设置接地线。
2、大楼内所有交直流用电及配电设备均应采取接地保护。交流保护接地线应从接地汇集线上专引,严禁采用中性线作为交流保护地线。
3、大楼顶的各种金属设施均应分别与楼顶避雷接地线就近连通。
8. 接地电阻
接地体埋设注意事项
1||| 尽量将接地体埋设深一些
2||| 将接地体埋设在冻土层以下
3||| 接地体的埋设应尽量选择地势低洼、水分较大之处
4||| 采用直接打入接地体的方法
5||| 可以用在土壤中掺入食盐或其他的化学降阻剂的方法降低土壤电阻率
三、 通信电源系统防雷保护
1. 雷电分类及危害
直击雷
直击雷是雷电直接击中电气设备或线路,造成强大的雷电流通过击中的物体泄放入地。
感应雷
感应雷是指附近发生雷击时设备或线路产生静电感应或电磁感应所产生的雷击。
2. 防雷的基本原则
整体保护原则
做好全局接地系统,防雷接地是全局接地的一部分
分区保护原则
根据电磁脉冲严重程度分为不同防雷区
多级保护原则
◆限幅电压较高、耐流能力较大的保护元件,放在靠近交流供电线路的进线处。
◆限幅电压较低、耐流能力较弱的保护元件,放在内部电路的保护上。
◆A级保护:变电站;B级保护:主配盘;C级保护:分配电盘;D级保护:末端负载。
根据雷电对不同耐压等级的设备的影响进行分级保护
3. 防雷保护措施
概念
是在雷电过电压、操作过电压时对通信系统实施保护的器件。通过抑制瞬态过电压以及旁路浪涌电流来保护设备的装置,至少含有一个非线性元件。
类型
开关型SPD
组合型SPD
限压型SPD
通信局(站)应采用限压型SPD。无电涌时呈高阻态,随着电涌增大,阻抗降低的一种SPD。
基本参数
保护措施
高压配电装置
市电高压引入线宜采用地埋电力电缆进入,电缆长度不宜小于200m,两端芯线应加装避雷器
电力变压器
高低压侧均应装设防雷器件,高压侧一般采用阀式避雷器,低压侧采用压敏电阻型避雷器,两者均做“Y”形连接。
低压交流配电系统
根据负荷性质采用分级衰减雷击残压或能量的方法来抑制雷害。
低压交流配电系统的多级防雷装置中,第一级防雷装置可设置在电力电缆至交流屏之前约10m。
四、 用电安全
1. 电器灾害的类型
1||| 电流伤害
2||| 电磁场伤害
3||| 雷电事故
4||| 静电事故
5||| 电气设备事故
2. 触电及触电防护
触电方式
单相触电
单相触电中如果中性点接地危险更大
两相触电
两相触电危险大于单相触电
跨步电压触电
触电伤害程度有关的因素
A. 电流越大,伤害越重
B. 电压越大,电流越大,越危险
C. 胸到左手的通路最危险
D. 通电时间越长,越危险
电流、电压、通电时间都与伤害成正比
3. 现场触电急救
1||| 脱离电源
拉
拉开电源开关
切
切断电源线,对于多芯绞合线应分相切断,以防短路伤人。
挑
用木棒挑开导线
拽
带绝缘手套拽开触电者
垫
用木板将触电者与地隔开
2||| 现场救护
A. 神志清醒,应就地躺平,暂时不要站立或走动。
B. 神志不清,就地仰面躺平,确保气道通畅,用5s时间呼叫伤员或轻拍肩部,以判定是否有意识。禁止摇动伤员头部呼叫伤员。
C. 意识丧失,在10s内用看(胸、腹)、听(口、鼻)、试(口、鼻)的方法,判定伤员呼吸、心跳情况。 ■ 触电者呼吸停止,心跳尚存,应施行人工呼吸。 ■ 心跳停止,呼吸尚存,应采取胸外心脏按压法。 ■ 呼吸、心跳均停止,则同时采用人工呼吸和胸外心脏按压法。
呼吸停用用呼吸，心跳停用按压，都停两者都用
第七章 节能减排与新技术
七
一、 能耗评价与节能潜力分析
1. 能源的种类
一次能源
原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能、海洋温差
直接取自自然界,未经过加工转换的各种能量和资源。
二次能源
电力、蒸汽、煤油、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭
由一次能源直接或间接加工转换后得到。
耗能工质
生产过程消耗一定量的能源,利用这些工作物质间接消耗能源。
2. 能耗的评价指标
能源的评价指标主要包括总量指标和单位指标两大类；节能效果通常用节能量和节能率来评价
总量指标的下降或者单位指标的下降,对一个企业来说都是有利的,是节能效果的一种体现。
3. 电能利用有效度的概念
从能耗用途角度分析:网络运营能耗>综合管理能耗>营销渠道能耗。
对于一个通信局(站)来讲,其能耗主要包括:网络通信设备用电、机房空调用电、通信电源损耗以及照明、电梯等其他用电。
通信局(站)中能源主要消耗在通信设备和空调设备上。
电能利用有效度(PUE)=通信局(站)总电量/通信设备电量,为大于1的小数,反映了通信局(站)基础设施节能的程度,数字越小,该通信局(站)越节能。
PUE仅能反映基础设施的节能效果,而不能反映主设备的节能效果。当主设备采取节能措施后,通信局(站)的总能耗下降了,但PUE有可能不变,甚至增大。
主设备是节能的源头。
4. 节能减排的思路与方法
1||| 思路
节流
“节流”是指通过一定的节能措施来降低能源消耗或提高能源利用率。例如,提高开关电源的效率、优化空调气流组织等。
开源
“开源”是通过廉价或免费的能源,甚至是另一生产过程产生的废物(如废热),来减少高价能源的消耗,例如,利用峰谷电价差进行空调蓄冷或蓄电池储能、通过引入室外冷源减少机房空调能耗(新风系统)、机房废热回收技术,以及太阳能、风能等清洁能源利用。
2||| 方法
设备自身工艺节能
设备工作状态调整
设备共享及能力提升
设备组织形式优化
设备能耗再利用
能源替代
辅助管理
二、 通信电源节能技术
1. 非晶合金变压器
通过改进材料工艺来降低电磁损耗
非晶合金的优势
保磁能力低
1/3
加工片材薄
1/10
电阻系数高
3倍
2. 谐波治理技术
通过抑制谐波电流来减少不必要的能量损失
谐波的危害
治理的原则
要限制谐波源向公用电网注入谐波电流,将谐波电压限制在允许范围内
基本方法
改善谐波源(最根本)、抑制谐波量、滤除谐波法(有源与无源)
3. 蓄电池消峰技术
从平衡电网负荷角度降低了全网的能量损失
蓄电池削峰填谷技术,就是利用峰谷电价差,在峰时利用蓄电池放电提供负载能量,减少电网电能消耗;在谷时则采用电网供电,并对蓄电池进行充电。通过反复循环充放电,既保证了负载持续供电的需要,又大大降低了平均电价,对企业带来了显著的效益。
4. 风光互补技术
利用可再生能源减少对共用电源的需求
通信电源节能减排的核心问题 ：减少能量损失、提高效率
三、 机房空调节能技术
1. 机房新风节能技术
通过充分利用外界冷源来减少空调设备运行时间。
2. 热管空调系统
利用室内外温差自动循环,避免压缩机能耗。
热管原理
热管是一根两端封闭的金属管,内装有制冷剂;利用管两端外界温度差,使底部制冷剂吸收外界热量后蒸发上升到顶部,再透过管壁将热量散发到外部,制冷剂冷凝后在重力作用下又流回底部,形成动态热力平衡。
热管空调系统
热管空调系统是运用了热管循环的原理,利用制冷剂的相变(气/液转换)和重力差实现自动循环。
分布方式
分布式热管空调系统由于采用了集中式冷冻水作为冷源,可以降低对气候环境的依赖性,广泛应用于大中型数据机房。
3. 室外机辅助水冷技术
通过改善散热环境和介质来提高热交换效率。
室外机水冷系统的原理
水的比热远大于空气,换热效率高,载热能力强,因此可以在室外机管路上串接水冷冷凝器,以降低风冷室外机的负荷,改善工况。
水预冷方式
以水冷冷凝器为主用,风冷冷凝器为备用。高温高压制冷剂气体先进入水冷冷凝器进行冷却,降温降压再送入风冷冷凝器盘管进一步冷却至理想的冷凝温度,返回机房空调。
水后冷方式
以风冷冷凝器为主用,水冷冷凝器为备用。高温高压制冷剂气体先进入室外机风冷盘管散热降温,再通过水冷冷凝器盘管进一步降至较低的冷凝温度,解决空调在夏季高温下高压告警的问题。
4. 机房空调群控系统
通过智能化自适应控制来优化多台机房空调设备协调工作,提高运行效率。
空调群控系统的原理
所谓空调群控,就是根据负荷需求及其变化,对通信局(站)(建筑物)内以及机房内多台空调设备进行集中监测和联合控制,自动调节优化各设备运行工况,使之达到安全、节能、高效的目的。
节能控制原理
群控系统需要对中央空调系统各设备、部件的工作性能以及相互之间的影响进行深入分析,协同控制,而不是互不相干的分散独立控制。
空调群控的优点
空调运行效率大大提升;空调运行可靠性、控制精度提高;空调运行和维护实现集中化。
2024年中级通信工程师《动力与环境》