移動通信基站凈化電源的探討

摘要：電源對移動通信基站設(shè)備的正常運行是至關(guān)重要的。我國地域遼闊，在移動通信基站已開始普及到山區(qū)、農(nóng)村及邊遠地區(qū)時，提供凈化電源，即無尖脈沖的穩(wěn)壓電源是保證移動通信暢通的關(guān)鍵。對應(yīng)用于不同環(huán)境條件下的凈化電源的方案進行了探討。

關(guān)鍵詞：凈化電源；雷電感應(yīng)；浪涌保護系統(tǒng)；無觸點防雷電交流穩(wěn)壓器

前言

移動通信的迅猛發(fā)展，使之已普及到了全國每一個角落，而移動通信基站的正常工作是保證移動通信暢通的關(guān)鍵。眾所周知，基站的設(shè)備大部分是微電子設(shè)備，它的電磁兼容能力低，抗雷電、抗浪涌能力弱，故對供電電源的穩(wěn)定性有較高的要求，而往往由于輸變電和配電設(shè)施存在不少問題，使電網(wǎng)質(zhì)量滿足不了要求，由于是邊遠地區(qū)，電網(wǎng)容量嚴(yán)重不足，普遍存在欠電壓、浪涌、尖脈沖、故障、停電……等情況，這一切便嚴(yán)重影響了通信電源設(shè)備的正常工作及壽命。因此必須了解基站自身的工作環(huán)境及電網(wǎng)狀況，采用不同的凈化電源措施，才能保證基站工作正常進行。

移動通信基站的電網(wǎng)狀況分析

我國地域廣闊，各地的電網(wǎng)狀況不盡相同。在發(fā)達地區(qū)，尤其在上海、北京等地為電網(wǎng)改造工程的投入較大，因此供電狀況較好，而有的地區(qū)由于電網(wǎng)改造工程尚未配套，加之用電不規(guī)范使電網(wǎng)質(zhì)量滿足不了要求。問題最嚴(yán)重的是邊遠地區(qū)。

沿海發(fā)達城市的移動基站

沿海發(fā)達地區(qū)通常電網(wǎng)狀況較好，但雷電特別多，加之用電不規(guī)范，出現(xiàn)浪涌的機會多，雖然安裝了避雷針，采用了良好接地，但這些措施一般只能解決50%的問題，且不能解決感應(yīng)雷、地電位反擊的問題；另外由于大功率負(fù)載及開關(guān)頻繁的切換所引起的浪涌亦十分嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計僅上海在2001年由于遭雷擊而導(dǎo)致好幾家研究所的局域網(wǎng)受損。為此保險公司這一年的賠償為3億元，因此安裝浪涌保護系統(tǒng)，防雷擊電磁脈沖是十分必要的。這一情況已引起各方的重視，我國在2000年版國家標(biāo)準(zhǔn)GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》中已增設(shè)了“防雷擊電磁脈沖”章節(jié)。

因此沿海地區(qū)的移動基站設(shè)置浪涌保護系統(tǒng)顯得特別重要，它也是凈化電源的關(guān)鍵。

供電狀況不良與雷雨又較多地區(qū)的移動基站除防雷擊電磁脈沖外，由于設(shè)施不配套，用電不規(guī)范，電網(wǎng)供電不穩(wěn)，影響移動基站正常運行，為能讓設(shè)備在凈化的電源下工作必須使用帶防雷電的交流穩(wěn)壓器，這是移動基站正常運行的保證。

山區(qū)、農(nóng)村及邊遠地區(qū)的移動基站

由于山區(qū)、農(nóng)村及邊遠地區(qū)在發(fā)展過程中電網(wǎng)狀況較差，為保證移動基站正常工作，首先得考慮穩(wěn)壓電源的選擇。帶防雷功能的交流電源穩(wěn)壓器應(yīng)是上述地區(qū)的移動基站的首選。

建立良好的浪涌保護系統(tǒng)

對于雷電電磁脈沖較頻繁的發(fā)達或較發(fā)達地區(qū)的移動基站，其凈化電源應(yīng)根據(jù)2000版修訂國標(biāo)的要求建立浪涌保護系統(tǒng)。

雷電電磁脈沖防護

雖然防直擊雷的措施已較成熟，可通過設(shè)置避雷針或架空避雷線（網(wǎng)），并對其接地系統(tǒng)采用等電位聯(lián)結(jié)，使被保護建筑物及風(fēng)帽、放散管等突出屋面的部位均處于保護范圍內(nèi)，但是這些措施仍無法解決對雷電感應(yīng)的防護，因此對雷擊電磁脈沖的防護迫在眉睫。

由于直擊雷或附近雷擊的雷電感應(yīng)很容易通過架空線、電源線、控制線、信號線、數(shù)據(jù)線、天線、接地線、或金屬管道等進入電子設(shè)備使其受損，甚至這瞬間產(chǎn)生的巨大的浪涌電流或電壓能破壞整個電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)，因此必須安裝浪涌保護器（SPD），設(shè)置浪涌保護系統(tǒng)。

浪涌防護是個系統(tǒng)工程，分電源系統(tǒng)及接地系統(tǒng)的防護、信號系統(tǒng)的防護、天線系統(tǒng)防護、數(shù)據(jù)和通信接口防護等。用戶可根據(jù)自身的實際情況進行設(shè)計。

浪涌保護器的選擇依據(jù)

浪涌保護器的選擇依據(jù)如下：

——設(shè)施對浪涌的靈敏程度（不是設(shè)備的容量大小，而是可能受浪涌影響的情況）；

——被保護設(shè)備的重要程度和價值；

——被保護設(shè)備所處的雷擊區(qū)強度；

——配電系統(tǒng)里浪涌防護裝置安裝的位置；

——設(shè)施內(nèi)電子和電器設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾程度。

浪涌保護器常用的元器件

常用的元器件有金屬氧化物壓敏電阻（MOV）、硅雪崩二極管（SAD）二者混合型及消除高頻噪音的濾波電容器。

美國強世林（JOSLYN）是雷電浪涌防護專業(yè)公司，在行業(yè)中已成為浪涌防護的代名詞，他的產(chǎn)品符合諸如IEC，IEEE，UL1499及GB50057-94，中國信息產(chǎn)業(yè)部、公安部測試標(biāo)準(zhǔn)等國際與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。其特點如下：

——響應(yīng)時間

——保護水平（殘壓）Up低（≤589V），優(yōu)于目前市場上的同類產(chǎn)品，這是選擇浪涌保護器的重要指標(biāo)；

——可靠的模塊設(shè)計、全模式保護，緊湊的NG-MA非金屬外客，阻燃、防爆、抗腐，唯一具有自動防故障裝置的浪涌保護器（市面上通常采用排氣孔傳導(dǎo)過壓時產(chǎn)生的氣體，但這些熾熱廢氣容易遺留在主設(shè)備內(nèi)從而影響甚至損壞敏感的電子設(shè)備）；

——采用多種新穎的抑制技術(shù)，具有過熱保護器及后備保護，具有過濾高頻噪音的濾波功能，每100kHz為 50dB；100 MHz為47dB；

——具有多項監(jiān)控技術(shù)供選擇。

SBW5 型無觸點電力穩(wěn)壓器

隨著技術(shù)的發(fā)展，目前常用的4種穩(wěn)壓技術(shù)如下：

——機械補償型穩(wěn)壓技術(shù)；

——磁感應(yīng)補償型穩(wěn)壓技術(shù)；

——參數(shù)穩(wěn)壓型技術(shù)；

——無觸點補償型自動穩(wěn)壓技術(shù)。

上海潘登電源公司根據(jù)移動基站的需要，吸取機械補償型、磁感應(yīng)補償型、參數(shù)穩(wěn)壓型技術(shù)的優(yōu)點，有針對性的克服了機械補償型的響應(yīng)速度慢、碳刷觸點易磨損打火及磁感應(yīng)補償型與參數(shù)穩(wěn)壓型的適應(yīng)性差、諧波大、效率低、定期必須維修等缺點，研制成新一代專利產(chǎn)品——SBW5型大功率補償型無觸點自動穩(wěn)壓器。該產(chǎn)品已通過ISO9002國際質(zhì)量認(rèn)證及CMA國家級檢測。

工作原理

SBW5型無觸點補償型電力穩(wěn)壓器的工作原理詳見《電源技術(shù)應(yīng)用》2002年第3期P58-59。

1.1 特點

1）結(jié)構(gòu)簡單、無觸點、無機械傳動、電壓調(diào)整過程中無斷電現(xiàn)象，可靠性高。對電網(wǎng)和負(fù)載無特殊要求，適應(yīng)性強，在各種惡劣的電網(wǎng)和復(fù)雜的負(fù)載下均能穩(wěn)定工作，并且對電網(wǎng)無污染。

2）響應(yīng)速度快，相電壓升降+40%（88V）只需400ms（機械補償型需7s）。抗干擾能力強，適應(yīng)于各種電網(wǎng)與負(fù)載，特別適用于現(xiàn)代化的信息網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。可選用232接口遙測遙控，實現(xiàn)智能化管理。

3）針對中國及第三世界國家電網(wǎng)環(huán)境設(shè)計，輸入電壓范圍寬，三項電源全部分調(diào)，補償可達40%。輸出電壓波形好，效率高。低電壓工作時，能保證100%負(fù)載輸出（其他穩(wěn)壓器當(dāng)輸入電壓低時相應(yīng)會減少負(fù)載輸出）。功率最高達500kVA。

4）可選用防雷電浪涌的浪涌保護裝置（模塊）。可加裝用戶需要的主電路濾波系統(tǒng)及功率因數(shù)補償系統(tǒng)，經(jīng)補償后功率因數(shù)可達99%。

5）耐用，壽命長，其MTBF可達105h以上。

5 結(jié)語

目前全國移動基站已數(shù)不勝數(shù)，移動基站能否正常工作關(guān)系到千家萬戶，而電源是保證移動基站設(shè)備正常運行的關(guān)鍵，建立雷擊電磁脈沖保護系統(tǒng)和使用帶浪涌保護的穩(wěn)壓器是凈化電源與保證基站設(shè)備正常運行的必要條件。