移动通信基站净化电源的探讨

摘 要：电源对移动通信基站设备的正常运行是至关重要的。我国地域辽阔，在移动通信基站已开始普及到山区、农村及边远地区时，提供净化电源，即无尖脉冲的稳压电源是保证移动通信畅通的关键。对应用于不同环境条件下的净化电源的方案进行了探讨。

1前言
移动通信的迅猛发展，使之已普及到了全国每一个角落，而移动通信基站的正常工作是保证移动通信畅通的关键。众所周知，基站的设备大部分是微电子设备，它的电磁兼容能力低，抗雷电、抗浪涌能力弱，故对供电电源的稳定性有较高的要求，而往往由于输变电和配电设施存在不少问题，使电网质量满足不了要求，尤其是边远地区，电网容量严重不足，普遍存在欠电压、浪涌、尖脉冲、故障、停电……等情况，这一切便严重影响了通信电源设备的正常工作及寿命。因此必须了解基站自身的工作环境及电网状况，采用不同的净化电源措施，才能保证基站工作正常运行。
2移动通信基站的电网状况分析
我国地域广阔，各地的电网状况不尽相同。在发达地区，尤其在上海、北京等地为电网改造工程的投入较大，因此供电状况较好，而有的地区由于电网改造工程尚未配套，加之用电不规范使电网质量满足不了要求。问题最严重的是边远地区。
2.1沿海发达城市的移动基站
沿海发达地区通常电网状况较好，但雷电特别多，加之用电不规范，出现浪涌的机会多，虽然安装了避雷针，采用了良好接地，但这些措施一般只能解决50％的问题，且不能解决感应雷、地电位反击的问题；另外由于大功率负载及开关频繁的切换所引起的浪涌亦十分严重。据统计仅上海在2001年由于遭雷击而导致好几家研究所的局域网受损。为此保险公司这一年的赔偿为3亿元，因此安装浪涌保护系统，防雷击电磁脉冲是十分必要的。这一情况已引起各方的重视，我国在2000年版国家标准GB50057?94《建筑物防雷设计规范》中已增设了“防雷击电磁脉冲”章节。
因此沿海地区的移动基站设置浪涌保护系统显得特别重要，它也是净化电源的关键。
2.2供电状况不良与雷雨又较多地区的移动基站
除防雷击电磁脉冲外，由于设施不配套，用电不规范，电网供电不稳，影响移动基站正常运行，为能让设备在净化的电源下工作必须使用带防雷电的交流稳压器，这是移动基站正常运行的保证。
2.3山区、农村及边远地区的移动基站
由于山区、农村及边远地区在发展过程中电网状况较差，为保证移动基站正常工作，首先得考虑稳压电源的选择。带防雷功能的交流电源稳压器应是上述地区移动基站的首选。
3建立良好的浪涌保护系统
对于雷电电磁脉冲较频繁的发达或较发达地区的移动基站，其净化电源应根据2000版修订国标的要求建立浪涌保护系统。
3.1雷电电磁脉冲防护
虽然防直击雷的措施已较成熟，可通过设置避雷针或架空避雷线（网），并对其接地系统采用等电位联结，使被保护建筑物及风帽、放散管等突出屋面的部位均处于保护范围内，但是这些措施仍无法解决对雷电感应的防护，因此对雷击电磁脉冲的防护迫在眉睫。
由于直击雷或附近雷击的雷电感应很容易通过架空线、电源线、控制线、信号线、数据线、天线、接地线或金属管道等进入电子设备使其受损，甚至这瞬间产生的巨大的浪涌电流或电压能破坏整个电源系统、控制系统、通信系统及网络，因此必须安装浪涌保护器（SPD），设置浪涌保护系统。
浪涌防护是个系统工程，分电源系统及接地系统的防护、信号系统的防护、天线系统防护、数据和通信接口防护等。用户可根据自身的实际情况进行设计。
3．2浪涌保护器的选择依据
浪涌保护器的选择依据如下：
——设施对浪涌的灵敏程度（不是设备的容量大小，而是可能受浪涌影响的状况）；
——被保护设备的重要程度和价值；
——被保护设备所处的雷击区强度；
——配电系统里浪涌防护装置安装的位置；
——设施内电子和电气设备产生的电磁干扰程度。
3.3浪涌保护器常用的元器件
常用的元器件有金属氧化物压敏电阻（MOV）、硅雪崩二极管（SAD）二者混合型及消除高频噪音的滤波电容器。
美国强世林(JOSLYN)是雷电浪涌防护专业公司，在行业中已成为浪涌防护的代名词，它的产品符合诸如IEC，IEEE，UL1499及GB50057?94，中国信息产业部、公安部测试标准等国际与国内标准。其特点如下：
——响应时间
——保护水平（残压）UP低（≤589V），优于目前市场上同类产品，这是选择浪涌保护器的重要指标；
——可靠的模块设计、全模式保护，紧凑的NGMA非金属外壳，阻燃、防爆、抗腐，唯一具有自动防故障装置的浪涌保护器（市面上通常采用排气孔传导过压时产生的气体，但这些炽热废气容易遗留在主设备内从而影响甚至损坏敏感的电子设备）；
——采用多种新颖的抑制技术，具有过热保护器及后备保护，具有过滤高频噪音的滤波功能，每100kHz为50dB；100MHz为47dB；
——具有多项监控技术供选择。
4SBW5型无触点电力稳压器
随着技术的发展，目前常用的4种稳压技术如下：
——机械补偿型稳压技术；
——磁感应补偿型稳压技术；
——参数稳压型技术；
——无触点补偿型自动稳压技术。
上海潘登电源公司根据移动基站的需要，吸取机械补偿型、磁感应补偿型、参数稳压型技术的优点，有针对性地克服了机械补偿型的响应速度慢、碳刷触点易磨损打火及磁感应补偿型与参数稳压型的适应性差、谐波大、效率低、定期必须维修等缺点，研制成新一代专利产品——SBW5型大功率补偿型无触点自动稳压器。该产品已通过ISO9002国际质量认证及CMA国家级检测。
4.1工作原理
SBW5型无触点补偿型电力稳压器的工作原理详见本刊2002年第3期P58～59。
4.2特点
1）结构简单、无触点、无机械传动、电压调整过程中无断电现象，可靠性高。对电网和负载无特殊要求，适应性强，在各种恶劣的电网和复杂的负载下均能稳定工作，并且对电网无污染。
2）响应速度快，相电压升降±40％（88V）只需400ms（机械补偿型需7s）。抗干扰能力强，适用于各种电网与负载，特别适用于现代化的信息网络的设备。可选用232接口遥测遥控，实现智能化管理。
3）针对中国及第三世界国家电网环境设计，输入电压范围宽，三相电源全部分调，补偿可达40％，输出电压波形好，效率高。低电压工作时，能保证100％负载输出（其它稳压器当输入电压低时，相应会减少负载输出）。功率最高达500kVA。
4）可选用防雷电浪涌的浪涌保护装置（模块）。可加装用户需要的主电路滤波系统及功率因素补偿系统，经补偿后功率因数可达99％。
5）耐用，寿命长，其MTBF可达105h以上。
5结语
目前全国移动基站已数不胜数，移动基站能否正常工作关系到千家万户，而电源是保证移动基站设备正常运行的关键，建立雷击电磁脉冲保护系统和使用带浪涌保护的稳压器是净化电源与保证基站设备正常运行的必要条件。