淺談地鐵通信電源及接地系統(tǒng)

摘　要:介紹地鐵通信電源系統(tǒng)和通信接地系統(tǒng)的的組成和結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)配置和主要系統(tǒng)功能。
關(guān)鍵詞:地鐵; 通信電源系統(tǒng); 通信接地系統(tǒng)

為了保證地鐵各通信系統(tǒng)正常工作,一個(gè)安全可靠的通信電源及接地系統(tǒng)是必不可少的。通信電源系統(tǒng)應(yīng)安全、可靠地向各通信設(shè)備不間斷地供電。
1 　電源系統(tǒng)組成
1.1 　系統(tǒng)要求
地鐵通信電源系統(tǒng)需要供電系統(tǒng)提供兩路安全可靠的三相五線制交流電源,控制中心、各車站(場)的通信設(shè)備均要求按一級負(fù)荷供電。
1.2 　系統(tǒng)構(gòu)成
地鐵通信電源系統(tǒng)有交流供電和直流供電2 種供電方式。
(1)交流供電方式
系統(tǒng)主要由交流配電柜、不間斷電源設(shè)備、蓄電池等組成。引入交流配電柜的兩路獨(dú)立的三相五線制交流電源,一路為主用,另一路為備用,當(dāng)主用的一路發(fā)生故障時(shí)能自動倒換至備用回路上。交流電源由交流配電柜的兩路電源切換盤引入后接進(jìn)不間斷電源設(shè)備,不間斷電源設(shè)備交流輸出至配電柜,在交流配電柜的配電盤內(nèi)安裝多路空氣開關(guān)(一般為十幾路),以滿足各通信系統(tǒng)的需求及日后系統(tǒng)擴(kuò)充需要。當(dāng)停電時(shí),不間斷電源設(shè)備則通過配備的一組蓄電池經(jīng)逆變器向負(fù)載連續(xù)供電。
(2)直流供電方式
需用直流供電方式的通信設(shè)備,采用直流高頻開關(guān)電源與蓄電池并聯(lián)浮充的方式供電。直流高頻開關(guān)電源的交流電源由交流配電屏引入,輸出可靠的-48 V 直流電源至相關(guān)的通信設(shè)備。當(dāng)正常供電時(shí),整流器一方面給通信設(shè)備供電,另一方面又給蓄電池充電; 當(dāng)停電時(shí),直流高頻開關(guān)電源則通過配備的蓄電池組向負(fù)載連續(xù)供電。
1. 3 　組成方式
由于目前地鐵車站各通信子系統(tǒng)的設(shè)備大多以交流供電為主,各車站僅少數(shù)設(shè)備需直流供電,且直流用電量較小,若車站再設(shè)直流供電,各站都需增加一套高頻開關(guān)電源與-48 V 蓄電池組。因此,從經(jīng)濟(jì)合理性考慮,各車站一般不設(shè)直流供電,由交流不間斷電源設(shè)備向各通信設(shè)備供電。對少數(shù)需直流供電的通信設(shè)備,可采用設(shè)備廠家機(jī)柜內(nèi)自帶整流器的方式解決。
對于控制中心或個(gè)別直流用電量較大的站(場), 若采用設(shè)備廠家機(jī)柜內(nèi)自帶整流器的方式,從可靠性、合理性上考慮不太適宜,一般宜采用交、直流2 種電源供電方式。采用交流供電的通信設(shè)備,由交流不間斷電源設(shè)備向負(fù)載供電;采用直流供電的通信設(shè)備,由直流高頻開關(guān)電源與蓄電池并聯(lián)浮充的方式供電。
2 　系統(tǒng)主要功能及技術(shù)指標(biāo)
(1)交流配電柜
交流配電柜主要用作交流電源的轉(zhuǎn)換和配電用。交流配電柜的兩路電源切換盤可對兩路輸入電源進(jìn)行自動/ 手動切換,有可靠的電氣聯(lián)鎖和機(jī)械聯(lián)鎖。多路負(fù)載分路對輸出電源進(jìn)行分配,輸出至各通信子系統(tǒng)設(shè)備。配電盤上應(yīng)能顯示常用電源、備用電源的三相電壓、負(fù)載電流情況。配電柜應(yīng)具有過壓、欠壓、過流、防雷和浪涌吸收保護(hù)裝置,當(dāng)電源故障時(shí)進(jìn)行告警,并提供本地和遠(yuǎn)端監(jiān)控功能的通信接口或輸出信號。
其主要技術(shù)指標(biāo)如下:
輸入電壓　380 V ±15 %;
輸入頻率　50 Hz ±5 %;
過、欠壓保護(hù)　具有交流電壓過壓、欠壓保護(hù)的
裝置。
(2)不間斷電源設(shè)備不間斷電源設(shè)備主要由整流器、逆變器、靜態(tài)開關(guān)
和旁路開關(guān)、蓄電池組等組成。在正常供電時(shí),不間斷電源設(shè)備能起到穩(wěn)頻穩(wěn)壓作用,并向負(fù)載供電,同時(shí)給蓄電池充電;當(dāng)停電時(shí),不間斷電源設(shè)備則通過配備的一組蓄電池經(jīng)逆變器向負(fù)載供電。不間斷電源設(shè)備具有手/ 自動旁路功能。當(dāng)負(fù)載端發(fā)生過載以及逆變器發(fā)生損壞的情況下,不間斷電源設(shè)備將自動無間斷地切換到電子旁路繼續(xù)供應(yīng)負(fù)載;當(dāng)不間斷電源設(shè)備內(nèi)部的電子部件損壞維修時(shí),為了不影響對負(fù)載的供電, 可人為將不間斷電源設(shè)備切換到手動旁路。不間斷電源設(shè)備能顯示工作狀態(tài)和報(bào)警狀態(tài),并提供本地和遠(yuǎn)端監(jiān)控功能的通信接口。
其主要技術(shù)指標(biāo)如下:
輸入電壓　380 V ±15 %;
輸入頻率　50 Hz ±5 %;
輸出電壓　220 V ±1 %;
輸出頻率　50 Hz ±0. 1 %;
輸出功率因數(shù)　≥0. 8 ;
整機(jī)效率　> 92 %。
(3)直流高頻開關(guān)電源
直流高頻開關(guān)電源由整流模塊、監(jiān)控模塊、直流配電單元等組成。直流高頻開關(guān)電源的交流電源由交流配電屏引入,輸出可靠的-48 V 直流電源至相關(guān)的通信設(shè)備。當(dāng)正常供電時(shí),整流器一方面給通信設(shè)備供電,一方面又給蓄電池充電;當(dāng)停電時(shí),直流高頻開關(guān)電源則通過配備的蓄電池組向負(fù)載供電。整流模塊采用N + 1 備用。直流高頻開關(guān)電源應(yīng)有過壓、過流保護(hù),防雷和輸出端浪涌吸收裝置,故障時(shí)有告警功能, 并提供本地和遠(yuǎn)端監(jiān)控功能的通信接口。
其主要技術(shù)指標(biāo)如下:
輸入電壓　323～418 V;
輸入頻率　50 Hz ±5 %;
額定輸出電壓　-48 V;
穩(wěn)壓精度　≤±1 %;
均流誤差　同型號整流模塊能多模塊并聯(lián)工作,
并具有按比例均分負(fù)載性能。其不平衡度≤±5 %輸出額定電流值。
(4)免維護(hù)閥控式全密封鉛酸蓄電池
主要技術(shù)指標(biāo)如下:
均衡充電單體電壓　2. 30～2.35 V;
浮充電單體電壓　2. 23～2. 27 V;
端電壓的均衡性　由若干個(gè)單體組成一體的蓄電池,其各單體間的開路電壓最高與最低差值≤20 mV 。
3 　電源監(jiān)控系統(tǒng)
鑒于通信電源的重要性,對其進(jìn)行監(jiān)控已成為提高電源系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性,實(shí)現(xiàn)安全供電和維護(hù)管理的一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)。通信電源系統(tǒng)的各電源設(shè)備應(yīng)配備具有監(jiān)控性能和接口的監(jiān)控單元,各站(場) 的監(jiān)控信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集器采集,通過以太網(wǎng)通信接口經(jīng)傳輸系統(tǒng)送至控制中心。在控制中心的網(wǎng)管中心設(shè)置一套通信電源監(jiān)控系統(tǒng),對全線各站、停車場的通信電源設(shè)備進(jìn)行遙控、遙信、遙測,實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),記錄和處理相關(guān)數(shù)據(jù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障,實(shí)現(xiàn)對UPS 、交流配電柜、直流高頻開關(guān)電源、防雷器的工作狀態(tài),蓄電池組的充放電情況的監(jiān)控和管理。
4 　通信電源系統(tǒng)的防雷要求
通信電源系統(tǒng)的防雷主要通過通信電源設(shè)備機(jī)內(nèi)設(shè)置的分級防雷裝置實(shí)現(xiàn)。在交流配電設(shè)備輸入端的3 根相線及零線應(yīng)分別對地加裝防雷器;在整流設(shè)備輸入端、不間斷電源設(shè)備輸入端均應(yīng)加裝防雷器;在直流配電設(shè)備輸出端宜加裝浪涌吸收裝置。通信電源設(shè)備機(jī)內(nèi)采用的防雷器應(yīng)帶遠(yuǎn)程遙信監(jiān)控模塊。
5 　通信接地系統(tǒng)
接地系統(tǒng)是通信電源系統(tǒng)的重要組成部分,它不僅直接影響通信電源系統(tǒng)和通信設(shè)備的正常運(yùn)行,而且還起到保護(hù)人身安全和設(shè)備安全的作用。
5. 1 　接地方式的分類
(1)分散式接地方式
分散式接地是指工作接地、保護(hù)接地、建筑物防雷接地等各自單設(shè)接地體,這種傳統(tǒng)的接地方式存在著如下缺點(diǎn):
① 侵入的雷浪涌電流在這些分離的接地體之間易產(chǎn)生電位差;
② 地下雜散電流易發(fā)生串?dāng)_;
③ 接地體組數(shù)多,受場地限制而打入土壤的接地體若排布過密,易造成接地體系統(tǒng)互相干擾。
(2)聯(lián)合接地方式
聯(lián)合接地是指工作接地、保護(hù)接地、建筑物防雷接地等共同合用一組接地體,該接地方式有如下優(yōu)點(diǎn):
① 地電位均衡,消除危及設(shè)備的電位差;
② 消除了地線系統(tǒng)的干擾,依據(jù)各種不同電特性設(shè)計(jì)出的多種地線系統(tǒng),彼此間存在相互影響,采用一個(gè)接地系統(tǒng)后,使地線系統(tǒng)作到了無干擾。
5. 2 　地鐵通信接地系統(tǒng)組成
地鐵的通信接地系統(tǒng)宜采用聯(lián)合接地的接地方式,在各車站(場) 、控制中心均設(shè)置一組通信接地系統(tǒng)。接地系統(tǒng)由室外接地體和室內(nèi)地線盤組成。室外視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在智能化建筑中的應(yīng)用接地體可由供電系統(tǒng)設(shè)置, 它通過2 條不同的引接線與通信電源室內(nèi)地線盤的接地銅排相連。通信接地系統(tǒng)接地電阻標(biāo)準(zhǔn)為:接地體接地電阻應(yīng)≤1 Ω (自地線盤處測得) 。接地裝置用來接引以下各類設(shè)備:
(1) 直流電源需要接地的一極;
(2) 通信設(shè)備的保安避雷器;
(3) 通信設(shè)備、通信電源設(shè)備的機(jī)架,機(jī)殼;
(4) 引入電纜、室內(nèi)電纜和配線的金屬護(hù)套或屏蔽層。
綜上所述,電源系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行是確保通信系統(tǒng)正常運(yùn)行的首要條件, 地鐵通信電源系統(tǒng)應(yīng)確保供電的可靠性及供電質(zhì)量。隨著地鐵通信系統(tǒng)的發(fā)展,通信電源系統(tǒng)應(yīng)具有發(fā)展和擴(kuò)容的靈活性。

參考文獻(xiàn):
[1 ] 　徐曼珍. 新型通信電源[ M ]. 北京:人民郵電出版社,1997.