资讯2 低压配电屏

通信电源所配置的低压配电设备包括如下几种：成套低压配电屏、无功功率补偿电容屏、单台小容量低压配电屏、通信交流配电屏发电机组控制屏及油机电源转换屏。

通信用电的交流配电屏一般安装在电力室内。它用于供电给为通信设备提供直流电源的整流器及通信所需的交流供电电源，以及小型通信站的保证照明和空调用电。主要有PGL1、PGL2、GCS、GCK、GCL及GGD等系列产品。

我国通信行业标准中对于通信交流屏产品系列的交流电源额定值等级规定如下：

380V/50A、380V/100A、380V/200A、380V/400A、380V/630A、380V/800A、380V/1000A。

目前，随着IDC（互联网数据中心）通信业务的发展，UPS设备的配置单机容量越来越大，有（3+1）200kVA、（1+1）480kVA、（2+1）300kVA等系统。对交流电源供电的需求容量远大于1000A。厂家生产的交流屏应具有微机监控功能，带有RS-232或RS-485串行通信接口。

室内低压配电装置各种通道的最小净距见表2-1。

通信用交流配电屏是通信局（站）电力室专为通信直流电源及交流不间断电源（UPS）供电的配电屏（箱）及大中型通信局（站）的总交流配电设备。

通信用交流配电屏的技术要求如下：

（1）交流输入电源

具有两路交流电源输入，用于交流电源的转换及配电。输入交流电源为单相三线制220V、50Hz和三相五线制380V、50Hz。

（2）交流输入电源转换

交流电源实现自动转换时，应具有电气及机械连锁装置。在自动转换失效时，应能实现应急的手动转换。在实现自动转换时，交流电源输入电路应具有短路保护性能。

（3）事故照明

交流配电设备的事故照明采用蓄电池组技术。交流电源停电时，能自动闭合事故照明电路；当交流电源恢复供电时，应自动断开事故照明电路。

（4）保护功能

交流配电设备应具有过电压、欠电压、断相等告警功能及过电流、防雷等保护功能。

交流配电设备保护接地装置与配电设备的金属壳体的接地螺钉间应具有可靠的电气连接，其连接电阻阻值小于或等于0.1Ω。

（5）自检功能

交流配电屏应能够提供自身工作状态的监测，如三相电压、电流、市电供电状态、主要分路输出状态等，并应上送监控系统。

（6）可靠性

交流配电设备平均无故障时间（MTBF）≥105h。

通信用交流配电屏中的交流电压及交流电流指标：

（1）交流电压额定值等级

单相三线制：220V、50Hz。

三相五线制：380V、50Hz。

工程实际中使用的交流配电屏的交流电源输入均为三相五线配电。

（2）交流电源额定值等级

在额定电压下，交流电源额定值等级为：50A、100A、200A、400A、630A、800A、1000A。

资讯3 常用的低压电器

低压电器主要用途是对供电、用电系统进行调节、开关、保护和控制。根据其用途和控制对象不同，低压电器可分为低压配电电器和低压控制电器两大类。低压配电电器主要用于低压配电系统和动力回路，如刀开关、转换开关、熔断器和断路器等；低压控制电器主要用于电力传动系统和电气自动控制系统，在电路中能起到接通和断开电路的作用，常用的有接触器、继电器、主令电器和电磁铁等。通信工程中常用的低压电器有自动空气断路器、低压隔离开关、低压负荷开关、转换开关、熔断器、交流接触器和中间继电器等。

1.断路器

低压断路器又叫自动空气开关（简称空开）。主要用于交、直流低压电路中，通过手动或电动操作机构使断路器合闸，从而接通电路。电路发生故障（如短路、过载、欠电压等）时，通过脱扣装置使断路器自动跳闸，达到故障保护的目的。低压断路器的操作传动机构比较复杂，不能频繁开关。

低压断路器不仅具有多种保护功能，且工作可靠、安装方便、分断能力较高、动作后不需要更换元件，动作电流可按需要整定。

低压断路器的结构有框架式（又称万能式）和塑料外壳式（又称装置式）两大类。

框架式断路器为敞开式结构，如图2-25所示。多作为主保护断路器。适用于大容量配电装置。大容量的断路器多为万能式，典型的万能型产品有DW10，改进的产品有DW15、DWX15、DW40、3WE及ME、AH等。

塑料外壳式断路器的特点是各部分元件均安装在塑料壳体内，结构紧凑，可独立安装，具有良好的安全性。如图2-26所示。塑料外壳式断路器结构紧凑、体积小、重量轻、价格低，并且使用较为安全，适合独立安装，多作为支路保护开关。额定电流在200A以下的断路器多为塑料外壳式。典型的塑料外壳式产品有DZ10，改进的产品有AM1型及H型等。随着技术的进步，已经制造出具有短延时的额定电流达4000A的塑料外壳式断路器。

低压断路器一般由触头系统、灭弧系统、操作机构、脱扣机构及外壳或框架等组成。常作为供电电路的保护开关、电动机和照明系统的控制开关，也广泛应用于电器控制设备、建筑物内电源电路的保护，及对电动机进行过载和短路保护。

选用低压交流断路器时应注意：

（1）断路器的额定电压和额定电流应分别不小于电路的额定电压和最大工作电流。

（2）根据具体的使用条件以及被保护对象的具体要求选择合适的类型。在一般电气设备控制系统中，选用塑料外壳式或漏电保护式断路器；电网主干线路中主要选用框架式断路器。

（3）断路器的额定短路通断能力大于或等于线路中可能出现的最大短路电流，一般按有效值计算。

如果选用的断路器额定电流与要求相符，但额定短路通断能力小于断路器安装点的线路最大短路电流，则必须提高选用断路器的额定电流，而按线路计算负载电流选择过电流脱扣器的额定电流。如果这样还不能满足要求，则可以考虑下述3种解决方案。

① 采用级联保护（或称串级保护）方式，利用上一级断路器和该断路器一起动作来提高短路分断能力。采用这种方案时，需将上一级断路器的脱扣器瞬动电流整定在下级断路器额定短路通断能力的80%左右。

② 采用限流断路器。

③ 采用断路器加后备熔断器。

2.接触器

接触器是电力系统和自动控制系统中应用最普遍的一种开关式电器，作为执行元件，它可以频繁地接通和分断带有负载的主电路或大容量的控制电路，具有欠电压释放保护及零电压保护的性能，控制容量大，可频繁操作和远距离控制，工作可靠，寿命长，性能稳定，维护方便。由于接触器不能切断短路电流，通常与熔断器配合使用。

如图2-27所示为交流接触器的结构和外形。交流接触器由电磁机构、触头系统和灭弧系统三部分组成。电磁机构一般为交流电磁机构，也可采用直流电磁机构。吸引线圈为电压线圈，使用时须并接在相应电压的控制电源上。在触头系统中，触头可分为主触头和辅助触头。主触头一般为三极常开触头，电流容量大，通常装设灭弧机构，因此具有较强的电流通断能力，主要用于大电流电路（主电路）；辅助触头电流容量小，不专门设置灭弧结构，主要用在小电流电路（控制电路或其他辅助电路）中做连锁或自锁之用。

由于交流接触器的结构形式和产品种类较多，较常用的有CJ10X、CJX1、CJX2及CJ20系列产品。选用时应根据不同的负荷性质、设备的运行要求来选择，具体应考虑如下几点。

① 根据被控制设备的运行情况来选择。运行情况分为连续运行、间断运行、反复短时运行（即暂载率在40%以下）。

② 对于连续运行的设备，交流接触器的额定容量应大于被控制设备长时间运行的最大负荷电流。一般按实际最大负荷占交流接触器额定容量的67%～75%范围选择接触器的额定电流。

③ 对于间断持续运行的用电设备，所选用的接触器的容量应大于实际运行负荷的最大电流值，一般应使其最大电流为接触器额定容量的80%。

④ 选用交流接触器，还应考虑其安装环境。当采用开启式的安装时，所允许承受的电流可适当超过上述的规定范围，但如果安装于控制箱或防护外壳内或抽屉式的低压配电屏内时，因散热条件差，应适当降容使用。

⑤ 根据设备的运行要求（可逆、加速、降压启动）来选择不同结构形式（三极、四极、五极）的接触器。

⑥ 用于低压无功功率补偿进行投切电容的交流接触器应选用专用的电容接触器。电容接触器的主触点经特殊设计和处理，能可靠地投切电容。

3.继电器

继电器是根据电流、电压、温度、时间或速度等信号的变化自动接通和分断小电流电路的控制元件。它与接触器不同，继电器一般不直接控制主电路，而是通过接触器或其他电器对主电路进行控制，因此继电器触头的额定电流较小（5～10A），不需要灭弧装置。具有结构简单、体积小、重量轻等优点，但对其动作的准确性要求较高。

继电器的种类很多，分类方法也较多。按用途的不同，可分为控制继电器和保护继电器；按反应的信号的不同，可分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、热继电器和速度继电器等；按功能的不同可分为中间继电器、热继电器、电压继电器、电流继电器、功率继电器、时间继电器、速度继电器、极化继电器、冲击继电器等；按动作原理的不同，可分为电磁式继电器、电子式继电器和电动式继电器等。

电磁式继电器主要有电压继电器、电流继电器和中间继电器。其结构、工作原理与接触器相似，由电磁系统、触头系统和反力系统三部分组成，吸引线圈通电（或电流、电压达到一定值）时，衔铁运动带动触头动作。图2-28所示为电磁式继电器基本结构示意图。

4.刀开关

刀开关又称闸刀开关，是一种结构最简单、应用最广泛的手动电器。适用于频率为50～60Hz，额定电压380V（直流440V）、额定电流150A以下的配电装置。主要作为电气照明电路、电热电路的控制开关，也可作为分支电流的配电开关，具有短路和过载保护的功能。在降低容量的情况下，还可作为小容量动力电路（功率在5.5kW以下）不频繁起动的控制开关。在低压电路中，刀开关常作为电源引入开关，也可作为不频繁接通的小容量电动机或局部照明电路的控制开关。

常用的刀开关有开启式负荷开关和封闭式负荷开关。

（1）开启式负荷开关

开启式负荷开关又叫瓷底座胶盖闸刀开关，由刀开关和熔断器组合而成。瓷底座上装有静触头、熔丝接头、瓷质手柄和上下胶盖，其结构如图2-29（a）所示。这种开关易被电弧烧坏，不宜带负载接通或分断电路，但由于其结构简单，价格低廉，常作为照明电路的电源开关，或功率5.5kW以下三相异步电动机不频繁起动和停止的控制开关。开启式负荷开关在拉闸与合闸时要求动作迅速，以便迅速灭弧，减少动触头和静触头的灼损。具有结构简单、价格便宜、安装使用和维修方便等优点，应用较广。

（2）封闭式负荷开关

封闭式负荷开关又叫铁壳开关，由动触头（触刀）、静触头（触头，座）、熔断器、灭弧装置、操作机构和钢板（或铸铁）做成的外壳构成。这种开关的操作机构在手柄转轴与底座间装有速动弹簧，使得刀开关的接通和断开速度与手柄操作速度无关，有利于迅速灭弧。为了保证用电安全，封闭式负荷开关装有机械连锁装置，必须将壳盖闭合后，手柄才能（向上）合闸，只有手柄（向下）拉闸后，壳盖才能打开。封闭式负荷开关结构如图2-29（b）所示。

刀开关选用时额定电压和额定电流必须符合电路要求。结构简单的刀开关有HD、HS系列，可分为单极、双极和三极，其中额定电流为100～400A的刀开关采用单刀片，额定电流为600～1500A的刀开关采用双刀片。熔断器式刀开关HR3系列具有熔断器和刀开关的基本性能。HH系列刀开关又称铁壳开关，由刀开关及熔断器组成，带有灭弧装置，并有钢板防护外壳。此外，还有开启式负荷开关（HK1、HK2、TSW系列等）和组合开关HZ10系列等。

5.熔断器

熔断器俗称保险丝，是电网和用电设备的安全保护用电器之一。低压熔断器广泛应用于低压供配电系统和控制系统，主要用于短路保护，有时也用于过载保护。其主体是用低熔点金属丝或金属薄片制成熔体，串联在被保护电路中。在正常情况下，熔体相当于一根导线；当发生短路或严重过载时，流过的电流很大，熔体会因过热熔化，从而切断电路，使电路或电气设备脱离电源，从而起到保护作用。由于熔断器结构简单、体积较小、价格低廉、工作可靠、维护方便，故应用极为广泛，是低压电路和电动机控制电路中最常用的过载和短路保护电器。但熔断器大多只能一次性使用，功能单一，更换需要一定时间，所以目前很多电路中使用断路器代替低压熔断器。

熔断器的种类很多，按其结构不同，可分为瓷插式、螺旋式、有填料封闭管式、无填料封闭管快速式、半导体保护式、自复式和快速熔断器等。不同种类的熔断器，其特性和使用场合也有所不同。

图2-30是有填料封闭管式熔断器的结构示意图。由瓷底座和熔断体两部分组成，熔体安放在瓷质熔管内，熔管内部充满灭弧用的石英砂。

有填料封闭管式熔断器具有熔断迅速、分断能力强、无声光现象等良好性能，但结构复杂，价格昂贵。主要用于供电电路及要求分断能力较高的配电设备中。

还有一种快速熔断器主要用于半导体元件或整流装置的短路保护。由于半导体元件的过载能力很低，只能在极短的时间内承受较大的过载电流，因此要求短路保护器件具有快速熔断能力。快速熔断器的结构与有填料封闭管式熔断器基本相同，但熔体材料和形状不同，熔体一般用银片冲成有V形深槽的变截面形状。其结构图如图2-31所示。

快速熔断器主要型号有：RS0、RS3、RLS2等系列。

熔断器选用时应依据负载的保护特性、短路电流的大小和使用场合有针对性地选择。选用熔断器的具体参数时，应使熔断器的额定电压大于或等于被保护电路的工作电压；额定电流大于或等于所装熔体的额定电流。

资讯4 低压交流稳压器

在通信电源系统中，要求交流电压的变动范围为-15%～10%。随着我国电力事业的发展，交流供电质量已经有了很大的提高，但在一些偏远地区，电压的波动范围仍然较大，超出了通信电源设备的要求。在这些地区，应当在交流配电设备的前端配置交流稳压器，使供电质量满足要求。低压交流稳压器可分为机电式、电子式和铁磁式3类。

机电式以机电补偿式交流稳压器为代表，它是目前通信局（站）使用最广泛的稳压器。

电子式以晶闸管电力稳压器为代表，它以晶闸管开关电路对输出进行补偿，具有无触点、无机械损耗的特点。

铁磁式以交流参数稳压器为代表，它具有稳压范围宽、反应快、可靠性高、抗干扰能力强等优点，但也存在负载低时效率低、体积大等缺点。改进型的模块式结构改进了电路，使其成为一种节能型产品。

1.机电补偿式交流稳压器

（1）工作原理

补偿式交流稳压器电路原理如图2-32所示。其中图2-32（a）为单相补偿电路原理图。图2-32（b）为三相补偿电路原理图，图中A、B、C为稳压器的三相输入端，N为中线。补偿式交流稳压器由补偿变压器T1、调压变压器T2、电压采样比较控制装置、伺服电机控制装置以及相关的保护电路等组成。

从图2-32（a）可以看出，在负载回路串入一个补偿变压器T1、接触调压器T2与负载并联。稳压器输入电压为Ui，补偿变压器补偿电压为Uc，稳压器输出电压为Uo，根据电路原理，稳压器的输出为

Uo=Ui+Uc

稳压器根据输出电压的变化改变T2原端电刷位置，则T1电压的大小和方向也随之改变，从而改变输出的电压。

对于三相电路而言，通过电压采样控制系统，得到稳压器输出电压的变化，与设定的输出电压相比较，输出相应的控制信号，驱动伺服电机MS转动，经过减速机构和传动装置带动T2上的电刷滑动，从而改变了补偿电压的大小和方向，达到稳压的目的。由于三相回路分别有单独的补偿电路，因此三相电路可以分别进行稳压补偿。

（2）性能特点

① 稳压范围很宽。输入电压容许在380V±20%范围内变化，即输入电压在304～456V范围内均能正常工作。

② 稳压精度很高。稳压精度为±1%（输出电压为380V），且稳压精度在±（1%～5%）范围内可调。

③ 负载适应性广。能适应任何阻性、感性和容性负载。

④ 效率高。在输入电压允许变动范围内，稳压器在额定输出电压、额定输出电流和阻性负载条件下运行，其效率见表2-2。

⑤ 输出功率大，额定输出功率从20kVA至1000kVA有多种规格。

⑥ 波形失真度很小。输出电压的波形与输入的电网正弦波几乎一致，其波形畸变＜0.1%。

⑦ 应变时间很短。调压应变＞20V/s；过压保护应变＜0.5s。

⑧ 具有输出过电压保护、输出欠电压保护、输入过电流保护、输入缺相保护等功能，并发出声光告警。

2.晶闸管交流稳压器

晶闸管交流稳压器电路原理图如图2-33所示。晶闸管交流稳压器主要由变压器补偿单元、晶闸管及驱动电路、电压检测电路、单片机控制等部分组成。

晶闸管交流稳压器采用大功率晶闸管器件取代机电式稳压器调压变压器。当输入电压Ui波动或负载变化导致输出电压Uo偏离额定值时，通过电压采样电路获取输出电压，经A/D转换输入单片机控制器和基准电压比较，由单片机程序进行判断处理后，输出控制指令，控制相应的晶闸管导通或关断，切换对应的补偿变压器组合绕组，改变补偿电压△U，从而达到稳定输出电压Uo（Uo=Ui±△U）的目的。三相回路有各自的单独采样电路、控制电路和补偿电路，因此三相输出可以分别进行稳压补偿。

由于晶闸管交流稳压器没有传动机构和电刷，因此它具有无机械磨损、不需机械维护、体积小、重量轻、寿命长、响应速度快等特点。

3.交流参数稳压器

交流参数稳压器是通过非线性参量振荡实现稳压输出的铁磁谐振式交流稳压设备，其结构如图2-34（a）所示，电气原理如图2-34（b）所示。

从图2-34（a）中可以看出，交流参数稳压器的主要部件是一个一、二次侧完全隔离并加以屏蔽的隔离变压器。在输出电路中装有电感器和电容，构成一个滤波器，可将泄漏过来的干扰信号滤除。

在变压器铁芯的设计上，部分磁路设计在饱和状态。当输入电压高于150V后，铁芯就进入深饱和状态，输出电压就已进入限幅状态而不再升高。所以叠加在电网电压波形上的尖峰电压已无法通过磁路感应到二次回路，从而不再影响用电设备。因此，交流参数稳压器既具有隔离变压器的功能，又具有尖峰电压限幅功能和滤波功能，所以对感应雷击的防护就比较全面而彻底，防护频段宽而效果好。根据实测，输入叠加2500V/ms的尖峰电压时，输出干扰的峰值小于30V。

一般型的交流参数稳压器适用于对交流供电质量要求高而又处在供电环境差的通信局（站）和计算机系统等，也适用于对设备可靠性要求高，或维护能力不足及维修困难的无人值守场合。

改进型的交流参数稳压器可以适应电源频率变化±15%内的情况，这特别适合于频率变化较大的小水电供电场合。

交流参数稳压器虽然有多种优良性能，但也存在体积大、能量损耗大、噪声大等问题。尤其在轻载时电能损耗大，给用户带来了长期经济损失。节能型产品设计成模块结构，稳压器可随负载大小自动接入或拆除若干模块，使设备工作在高效状态下，以降低能耗和运行成本。同时，使稳压器长期工作在温升较低状态，就有噪声低、漏磁小、电流冲击小等优点，从而大幅度提高了大、中功率产品的使用寿命，进一步保障了供电的安全性和可靠性。

另外，交流参数稳压器空载或启动时一次绕组电流大，而且它只能稳压而不能调压，这是它的一大缺点。