淺談地鐵通信電源及接地系統

摘　要:介紹地鐵通信電源系統和通信接地系統的的組成和結構、系統配置和主要系統功能。
關鍵詞:地鐵; 通信電源系統; 通信接地系統

為了保證地鐵各通信系統正常工作,一個安全可靠的通信電源及接地系統是必不可少的。通信電源系統應安全、可靠地向各通信設備不間斷地供電。
1 　電源系統組成
1.1 　系統要求
地鐵通信電源系統需要供電系統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)的通信設備均要求按一級負荷供電。
1.2 　系統構成
地鐵通信電源系統有交流供電和直流供電2 種供電方式。
(1)交流供電方式
系統主要由交流配電柜、不間斷電源設備、蓄電池等組成。引入交流配電柜的兩路獨立的三相五線制交流電源,一路為主用,另一路為備用,當主用的一路發生故障時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不間斷電源設備,不間斷電源設備交流輸出至配電柜,在交流配電柜的配電盤內安裝多路空氣開關(一般為十幾路),以滿足各通信系統的需求及日后系統擴充需要。當停電時,不間斷電源設備則通過配備的一組蓄電池經逆變器向負載連續供電。
(2)直流供電方式
需用直流供電方式的通信設備,采用直流高頻開關電源與蓄電池并聯浮充的方式供電。直流高頻開關電源的交流電源由交流配電屏引入,輸出可靠的-48 V 直流電源至相關的通信設備。當正常供電時,整流器一方面給通信設備供電,另一方面又給蓄電池充電; 當停電時,直流高頻開關電源則通過配備的蓄電池組向負載連續供電。
1. 3 　組成方式
由于目前地鐵車站各通信子系統的設備大多以交流供電為主,各車站僅少數設備需直流供電,且直流用電量較小,若車站再設直流供電,各站都需增加一套高頻開關電源與-48 V 蓄電池組。因此,從經濟合理性考慮,各車站一般不設直流供電,由交流不間斷電源設備向各通信設備供電。對少數需直流供電的通信設備,可采用設備廠家機柜內自帶整流器的方式解決。
對于控制中心或個別直流用電量較大的站(場), 若采用設備廠家機柜內自帶整流器的方式,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備,由交流不間斷電源設備向負載供電;采用直流供電的通信設備,由直流高頻開關電源與蓄電池并聯浮充的方式供電。
2 　系統主要功能及技術指標
(1)交流配電柜
交流配電柜主要用作交流電源的轉換和配電用。交流配電柜的兩路電源切換盤可對兩路輸入電源進行自動/ 手動切換,有可靠的電氣聯鎖和機械聯鎖。多路負載分路對輸出電源進行分配,輸出至各通信子系統設備。配電盤上應能顯示常用電源、備用電源的三相電壓、負載電流情況。配電柜應具有過壓、欠壓、過流、防雷和浪涌吸收保護裝置,當電源故障時進行告警,并提供本地和遠端監控功能的通信接口或輸出信號。
其主要技術指標如下:
輸入電壓　380 V ±15 %;
輸入頻率　50 Hz ±5 %;
過、欠壓保護　具有交流電壓過壓、欠壓保護的
裝置。
(2)不間斷電源設備不間斷電源設備主要由整流器、逆變器、靜態開關
和旁路開關、蓄電池組等組成。在正常供電時,不間斷電源設備能起到穩頻穩壓作用,并向負載供電,同時給蓄電池充電;當停電時,不間斷電源設備則通過配備的一組蓄電池經逆變器向負載供電。不間斷電源設備具有手/ 自動旁路功能。當負載端發生過載以及逆變器發生損壞的情況下,不間斷電源設備將自動無間斷地切換到電子旁路繼續供應負載;當不間斷電源設備內部的電子部件損壞維修時,為了不影響對負載的供電, 可人為將不間斷電源設備切換到手動旁路。不間斷電源設備能顯示工作狀態和報警狀態,并提供本地和遠端監控功能的通信接口。
其主要技術指標如下:
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　≥0. 8 ;
整機效率　> 92 %。
(3)直流高頻開關電源
直流高頻開關電源由整流模塊、監控模塊、直流配電單元等組成。直流高頻開關電源的交流電源由交流配電屏引入,輸出可靠的-48 V 直流電源至相關的通信設備。當正常供電時,整流器一方面給通信設備供電,一方面又給蓄電池充電;當停電時,直流高頻開關電源則通過配備的蓄電池組向負載供電。整流模塊采用N + 1 備用。直流高頻開關電源應有過壓、過流保護,防雷和輸出端浪涌吸收裝置,故障時有告警功能, 并提供本地和遠端監控功能的通信接口。
其主要技術指標如下:
輸入電壓　323～418 V;
輸入頻率　50 Hz ±5 %;
額定輸出電壓　-48 V;
穩壓精度　≤±1 %;
均流誤差　同型號整流模塊能多模塊并聯工作,
并具有按比例均分負載性能。其不平衡度≤±5 %輸出額定電流值。
(4)免維護閥控式全密封鉛酸蓄電池
主要技術指標如下:
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 　電源監控系統
鑒于通信電源的重要性,對其進行監控已成為提高電源系統穩定性和可靠性,實現安全供電和維護管理的一個不可缺少的環節。通信電源系統的各電源設備應配備具有監控性能和接口的監控單元,各站(場) 的監控信號經數據采集器采集,通過以太網通信接口經傳輸系統送至控制中心。在控制中心的網管中心設置一套通信電源監控系統,對全線各站、停車場的通信電源設備進行遙控、遙信、遙測,實時監控系統和設備運行狀態,記錄和處理相關數據,及時發現故障,實現對UPS 、交流配電柜、直流高頻開關電源、防雷器的工作狀態,蓄電池組的充放電情況的監控和管理。
4 　通信電源系統的防雷要求
通信電源系統的防雷主要通過通信電源設備機內設置的分級防雷裝置實現。在交流配電設備輸入端的3 根相線及零線應分別對地加裝防雷器;在整流設備輸入端、不間斷電源設備輸入端均應加裝防雷器;在直流配電設備輸出端宜加裝浪涌吸收裝置。通信電源設備機內采用的防雷器應帶遠程遙信監控模塊。
5 　通信接地系統
接地系統是通信電源系統的重要組成部分,它不僅直接影響通信電源系統和通信設備的正常運行,而且還起到保護人身安全和設備安全的作用。
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、保護接地、建筑物防雷接地等各自單設接地體,這種傳統的接地方式存在著如下缺點:
① 侵入的雷浪涌電流在這些分離的接地體之間易產生電位差;
② 地下雜散電流易發生串擾;
③ 接地體組數多,受場地限制而打入土壤的接地體若排布過密,易造成接地體系統互相干擾。
(2)聯合接地方式
聯合接地是指工作接地、保護接地、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點:
① 地電位均衡,消除危及設備的電位差;
② 消除了地線系統的干擾,依據各種不同電特性設計出的多種地線系統,彼此間存在相互影響,采用一個接地系統后,使地線系統作到了無干擾。
5. 2 　地鐵通信接地系統組成
地鐵的通信接地系統宜采用聯合接地的接地方式,在各車站(場) 、控制中心均設置一組通信接地系統。接地系統由室外接地體和室內地線盤組成。室外視頻網絡系統在智能化建筑中的應用接地體可由供電系統設置, 它通過2 條不同的引接線與通信電源室內地線盤的接地銅排相連。通信接地系統接地電阻標準為:接地體接地電阻應≤1 Ω (自地線盤處測得) 。接地裝置用來接引以下各類設備:
(1) 直流電源需要接地的一極;
(2) 通信設備的保安避雷器;
(3) 通信設備、通信電源設備的機架,機殼;
(4) 引入電纜、室內電纜和配線的金屬護套或屏蔽層。
綜上所述,電源系統安全可靠的運行是確保通信系統正常運行的首要條件, 地鐵通信電源系統應確保供電的可靠性及供電質量。隨著地鐵通信系統的發展,通信電源系統應具有發展和擴容的靈活性。

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