第一章 设计指导思想
1.1 电源系统在通信系统中的重要性与作用
21世纪，人类社会全面迈入了信息时代，移动通信成为新世纪电信产业的重要特征。移动通信的飞速发展，无疑是当今信息社会的一大亮点和热点，目前全球移动通信用户达到了每分钟450户的惊人速度，我国移动用户总数更是跃居世界首位。经济增长、社会发展和人们物质生活及精神生活水平的提高对通信提出了更高、更新的要求。移动通信系统由于综合利用了有线和无线的传输方式，解决了人们在活动中与固定终端或其他移动载体上的对象进行通信联系的问题，已成为当今发展最快、应用最广的通信领域。随着移动通信用户数量的飞速增长，用户分布从城市到乡村，从平原到高原、偏远山地、农村；同时，移动用户从单纯的通话到高速数据通信，都对通信网络的建设提出了更高的要求。无论是提供满足规范要求的网络覆盖，解决日益增长的话务、系统容量瓶颈，还是网络优化，都始终有建设新基站的实际需求。
电力是通信的基础，稳定、可靠、不间断向通信设备供电，是通信畅通的基础, 是保障移动通信各项网络设备正常、安全运行的关键。
1.2 现有移动通信电源系统对电源系统的要求及存在的问题
通信市场竞争日益加剧，用户对通信服务质量的需求，以及我们市场拓展的需要，都要求我们提供处处覆盖、处处畅通、处处优质的通信服务。传统上按城、乡等区域来分别配属不同服务质量（QOS ）的思维，已经不能适应现在通信市场的竞争需要。
散落在人们生活的每一个角落的移动通信基站，与一般通信机房相比形成了特殊的工作条件，这些特殊的工作条件对移动通信电源系统配置提出了更高的要求。主要表现在以下几个方面：
（1）引入低压市电、农电三类电源供电。现在市电、农电用电负荷大，如存在季节性停电、电压波动大等因素，且线路压降大，造成电压不稳、断相、拉闸断电情况经常发生，在用电高峰期间更是如此，造成基站停电频繁，停电时间过长，电池频繁充放电，极大地影响了电池使用寿命，给基站留下了断站的隐患。
（2）农网电力线一般为裸铝线，基站电源引入线为铜芯线。铝线软，铜线硬，两线接
头不易接紧，接头易氧化，造成接触电阻大。在负荷增大时，接头压降增大，引起供电电压不稳，影响基站正常供电。
（3）民用、农用低压电器质量差。基站在引入市电、农电所搭接的低压电器电流增加，引起低压电器损坏、跳闸、熔断熔丝等，不能及时更换新的低压电器，造成基站停电。
（4）市电大面积停电后，引起多个基站停电，应急发电设备支持不及时，造成基站电池放电时间过长断站。
（5）移动通信基站的电网输入、操作很大几率的存在过电压、雷电过电压严重现象，移动通信基站电源系统配置必须充分考虑可靠的过电压及防雷保护措施。
（6）移动通信基站数量巨大、无人值守，要求通信基站电源系统配置维护方便、操作简便，必须具有远方监控和较强的故障诊断功能。
（7）许多移动通信基站，由于工期紧张造成的通风干燥期不足、恒温条件不佳等原因，经常在运行期有潮湿、高温、粉尘等情况出现，要求通信电源系统具有防潮、温度范围宽、防尘等措施要求。
（8）移动通信基站传输一般成环组网，一个站点的传输设备退出工作，就有可能导致整个传输环网的崩溃，为最大限度提高后备电源对传输设备的供电时间，确保环网传输安全运行，要求以移动通信基站直流电源具有二次下电功能。
因此，从科学分析、客观实际出发，对移动通信基站的电源系统设计进行把握，以求从根本上最大限度地确保基站设备安全、稳定、高质量设备供电，从而可靠降低设备故障概率，实现移动通信基站稳定、良好、低成本运行就显得特别重要。
下一章节，将从移动通信基站电源设计的基本环节进行论证计算，找出比较符合客观实际的移动通信基站电源系统配置设计方案。
第二章 移动通信基站电源系统概述
现代移动通信供电系统一般由以下几个基本部分构成：
机房电源一体化解决方案示意图
2.1 交流供配、电系统：
移动通信基站交流供电系统负责向移动通信基站供应并分配安全、优质、可靠、稳定的交流电源，保证基站开关电源、空调、照明等交流负荷正常稳定工作，目前有以下两种实用方案：
（1）低压供电方案，交流供电系统主要有交流引入线缆、磁插保险、主空气保护路断路开关、用电计量表、市电油机电源供电转换箱、稳压器、交流供、配电箱等部分构成。这种方案在城区基站目前采用较多。
（2）高压供电方案：由变压器、交流引入线缆、磁插保险、主空气保护路断路开关、用电计量表、市电油机电源供电转换箱、稳压器、交流供、配电箱等部分构成。这种方案主要在农村移动通信基站，特别是偏远农村移动通信采用。
2.2 直流供配、电系统：
直流电源系统，一般有开关电源、蓄电池、连接线缆构成，承担把380V Ac 交流电源转
化成直流-48V DC 电源，并分配给BTS 、传输综合机柜使用。
（1）在交流电源供应正常时，通过开关电源支流汇派向BTS 、传输综合机柜、监控系统等直流负荷设备供给可靠、稳定、优质、安全的直流电源；同时通过开关电源直流汇排向蓄电池组浮充供电，以补充蓄电池组自放电造成的容量损失。
(2)在交流电源供电中止时，由蓄电池组通过开关电源支流汇派向BTS 、传输综合机柜、监控系统等直流负荷设备供给可靠、稳定、优质、安全的直流电源，并根据设定自动启动一次下电、二次下电保护功能。
（3）市电供应恢复后，通过开关电源支流汇派向BTS 、传输综合机柜、监控系统等直流负荷设备供给可靠、稳定、优质、安全的直流电源；同时开关电源程序设定通过执行开关电源直流直流汇排向蓄电池组均充/浮充，以补充蓄电池组放电造成的容量损失。
2.3 安全防护系统
移动通信基站的电源安全防护系统，由防雷器、接地系统、自动灭火系统三大部分构成。
通信电源最恶劣的应用环境以移动通信基站为主，农村基站，特别是农村偏远通信基站，它们多数地处偏远，且为获得较大的覆盖范围，一般建在空旷的平原上，雷击暴露程度高，高耸的通信铁塔及远距离的供电线路都会成为雷击首选目标。因此，移动通信电源防雷问题相当突出。
2.4 恒温系统
移动通信基站机房的恒温系统主要由空调和室内外自动换气系统两部分组成，其主要功能是通过一定的技术手段和设备去调节控制机房内的温度、湿度、气流速度、洁净度，保证满足移动通信基站设备正常运行的规定要求。
2.5 监控系统
主要有交流电压传感器、直流电压传感器、温度传感器、烟雾检测传感器、水浸检测传感器、门禁系统、空调遥测、遥控器、开关电源遥测器、动环监控主机、GPRS 通信模块等部分构成。能够对交流电压、直流电压、温度、烟雾、门襟、开关电源工作状态进行遥测，对门禁、空调实现遥控。从而实现对供电环境、基站电源设备、恒温设备、安全环境的状态进行了解掌握，提前发现设备隐患，及时组织应急发电、故障检修，可有效降低设备故障率，减轻维护人员工作强度，减少维护人员数量，节省维护开支。
第三章 移动通信基站电源系统设计方案选择、论证
3.1 交流供电系统，
向移动通信基站供应并分配安全、优质、可靠、稳定的交流电源，保证基站开关电源、空调、照明等交流负荷正常稳定工作，目前有以下两种实用方案：
3.1.1低压供电方案论证
低压供电方案，交流供电系统主要有交流引入线缆、磁插保险、主空气保护路断路开关、用电计量表、市电油机电源供电转换箱、稳压器、交流供、配电箱等部分构成。这种方案在城区基站目前采用较多。
其中瓷插保险是为了防止基站设备因安全、故障隐患原因造成的长时间超负荷运行而设立的，可以在基站设备长时间超负荷运行达到一定时限后切断交流电源供给，以提示维护人员对基站设备进行检测，排除故障隐患，确保基站设备的良好、安全运行状态；主空气保护路断路开关是为了防止基站设备因安全、故障、操作原因造成的交流供电回路短路，以保护基站设备以及操作人员的安全；市电油机供电电源转换箱的设立，是为了在供电部门交流供电因线路施工、检修停电，由油机供电时的接入、转换装置。
交流供、配电箱承担基站机房流电源的引入汇总及分配工作，主要配备有助交流引入空开（带漏电保护功能）、连接线排、支路输出空开（包括三极空开：供给开关电源、空调等三相负载；单极空开：供给照明等单相负载）、接地铜排、接零铜排等部分。
在一般情况下，城区供电线路、设备性能良好，质量是可以得到保证的，但需要关注的是冬夏季节气候、气温异常时，社会居民开启空调，用电负荷急剧上升，造成供电部门供、配电设备超负荷运行，电压波动大，供电质量下滑。交流供电电压偏低时，实测交流相电压可达到156V AC 。
在电压偏低时，基站设备负载电流显著上升，根据实际测量比较，在冬夏季节气候、气温异常时，社会居民由于开启空调，用电负荷急剧上升，造成供电部门供、配电设备超负荷运行，电压波动大，供电质量下滑。交流供电电压偏低时，实测交流相电压可达到156V AC 时，比正常电压工作负载电流增加70％以上，市电引入熔丝保险熔
断、空气开关烧蚀，很容易导致交流供电缺相、中断。另外，根据空调厂家提供的数据，空调正常工作电压为220+15％V AC 到220－10％V AC ，在此限度外电压范围内，将不
能正常工作，甚至会导致空调压缩机主绕组线圈发热上升，绝缘性能下降，出现短路起火损坏；开关电源虽然承受电压范围较宽，但当交流输入电压低于167V AC 时，只能半
功率运行，而且极易产生整流模块内部发热严重，甚至会造成整流模块高温，板块融化起火。因此，基站空调在这种电压下将保护停机，而开关电源设备也只能半负荷运行，将导致基站机房温度迅速超过基站设备容忍极限，基站设备在这种环境下工作是不稳定的，严重时造成设备故障损坏，甚至引发火灾。
我们在实际维护过程中这种环境下的开关电源整流模块烧毁，设备摸件损坏退出服务的情况，如2006年5月31日阜南城西基站，2006年5月24日太和双钟基站就是因为电压过低导致开关电源模块全部起火损毁，基站设备退出服务，幸亏当地维护人员扑救及时，才没有酿成火灾；而且根据我们实际统计分析，得出空调故障损毁率的移动通信基站也与移动通信所在地区供电电压波动程度、供电电压波动频率的统计基本正比吻合的结论。下面是安徽省阜阳市区范围，2000到2005年度，冬夏季节气候、气温异常日天数统计：
据此统计可以看出，异常气温天数具有季节性正态分布。在这种异常气温出现时，社会、居民由于开启空调，用电负荷急剧上升，造成供电部门供、配电设备超负荷运行，电压波动大，供电质量下滑的情况是不容忽视的，稳压器的配置也是是必须的。
3.1.2 高压供电方案论证：
高压供电方案由变压器、交流引入线缆、磁插保险、主空气保护路断路开关、用电计量表、市电油机电源供电转换箱、稳压器、交流供、配电箱等部分构成。这种方案主要在
农村移动通信基站，特别是偏远农村移动通信采用。
为什么在农村我们不赞成采用低压供电方案呢？其原因主要有以下几个方面：
（1）因为农村、特别偏远乡村，公用变压器容量普遍偏小。一个村子，几十户人家，大多只配置一个20KVA 容量的变压器，再我们实际工作中，没发现有配置容量超过30KVA 的。本来，随着农民生活、文化水平的提高，不再满足单纯的家用照明了，基本上所有家庭都有了彩电、洗衣机、电风扇，条件好的家庭用上了家庭影院、音响、空调、冰箱，这样低的变压器配置容量满足他们在用电高峰时的需求都比较勉强，故障百出，频频跳闸，又怎么能有功率余量去给我们使用呢，当然，更不可能谈得上供电质量保障了。
（2）农村农民普遍安全用电意识薄弱，也可能是经济因素的影响，交流安全保护设备措施、设备，很难确保完备，甚至有些农村居民连瓷插保险的保险丝都用铝线代替，在实际电网运行中，经常出现因居民负荷安全保护功能原因，公用变压器漏电空开跳闸、高压保险熔丝熔断，导致交流供电中断。如果我们采用这种低压供电方案，与当地农村居民共同使用一个变压器，不可避免地因农村居民负荷的故障导致公用变压器较高频次跳闸、故障、损坏，从而导致我们移动通信基站频繁交流供电中断与供电质量下降劣化，设备故障率显著上升，使用寿命下降。
（3）目前农村移动通信基站选址困难且比较被动，很难就选得到理想的站址，一般都是农民废置不用的偏远空地，距离供电线路比较远，从交流线缆T 接点到我们移动通信基站，一般都有200米以上的距离，甚至能达到600米以上。这么远的供电距离，供电线路压降是很大的。据我们实际测试，采用低压供电方案的移动通信基站在正常供电时段，有的交流供电电压就能低到210V AC 以下，且三相电压严重不均衡，相电压压差个别站点能
达到20V AC 以上，这也是部分移动通信基站空调、开关电源、BTS 模块故障率偏高的根本原
因所在。
（4）农村移动基站，特别是农村通信基站，站点分散，交通不便。在我们阜阳，最远路程有70公里，平均下来也有30公里以上的路程。有些移动通信基站的最后几公里路程，根本就没有象样的路，碰到雨天车辆很难进去，去处理一次障碍，来回少说也要3个小时。这还是在我们平原，要是象六安、黄山那样的山区，故障率又高的话，就是再多的维护人员也不够维持的，人员成本、设备维护费用也不是增加一点半点能够解决的。采用高压供电方案，可有效减低因共用变压器农民不安全用电导致的故障性供电中断，降低应急发电、故障检修维护工作量，有效节约运维费用支出。
（5）农村公用变压器大多由供电部门与当地群众合资兴建，一般按农电部门规定，不允许向其他设备负荷供电。采用低压供电方案，首先就存在协调问题，就是能够协调好，在维护运行中，一旦出现我们与群众用电相互影响，出现问题，就极易引起纠纷，造成当地群众对我们移动运营商的抵触、反感情绪，导致我们维护工作被动。例如，在实际工程实施过程中，我们就遇到公用变压器因故障损毁，群众对我们强加指责，硬说是我们移动通信基站用电导致变压器是、损坏，要求我们重新安装变压器，并赔偿损失。由于双方共用一个变压器，且农民人多势众，我们很难辩解清楚。虽经多次协调，最后只能妥协赔偿。造成了很坏的影响，我们在当地的业务开展、推广也受到了极大的影响。
（6）由于农电公用变压器大多建在农村居民住宅区地理位置中心，低压线路也以居民住宅为中心呈网络分布。采用低压供电方案，势必离与农村居民住宅很近，有时还要与农村居民区混杂建设，在基站基础施工、塔架安装、设备进入时就存在一个进出通道问题，极易引起矛盾纠纷，施工很不方便；安全也是一个很大的问题。
（7）在农村，由于迷信、愚昧的原因，再加上个别人员别有用心的煽风点火，认为移动通信基站发射塔影响风水，电池辐射有害健康，普遍存在对移动通信基站发射塔的恐惧和反感心理。我们在五里庙移动通信基站施工建设的过程中，当地居民借口道路是他们集资修建的，群聚阻挠，每进去一批材料设备，我们施工人员就被迫付一次过路费；其中一家居民借口铁塔影响风水，家里出现病人，要求进行医疗与所谓的精神伤害赔偿，造成该移动通信基站建设项目险些流产，最后不得不寻求110派警力帮助强制通行，还找了很多人协调，花了将近上万元才得以平息。虽然这些问题都可以通过协调、宣传在一定程度上暂时克服，但毕竟很被动，也给以后的运行维护留下麻烦，在当地造成了很坏的影响。
因此，无论从维护的角度出发，还是从节约、降低运行维护成本方面考虑，进而从业务开展推广着想，在农村我们都不赞成采用低压供电方案。
那么，采用高压方案又有什么好处呢？
（1）低压供电距离短，线路供电压降可以忽略不计，供电质量稳定、良好，设备故障率降低。根据我们实际统计分析，设备故障率比低压供电方案降低70％到80％，设备寿命，特别是蓄电池组、开关电源整流模块的运行寿命，可提高两倍以上。这就显著降低了维护人员的工作强度，很大程度上降低了移动通信基站维护、运行成本。而在整个移动通信网络的运行成本中，移动通信基站的运行维护成本占到60％以上。从这个角度考虑，采用高压供电方案，虽然工程投资稍微大了一点，但其产生的经济效益也更为可观。
（2）独立供电，安全配置、措施容易到位，供电安全保障程度高，停电频率降低。根据实际统计，交流供电中断次数降低70％左右。这将使设备寿命，特别是空调、蓄电池组、开关电源整流模块的故障率、损坏率显著下降，使这些设备的运行使用寿命，提高60％以上。从而降低了维护人员的工作量与工作强度，降低了移动通信基站维护、运行成本，从而产生巨大的经济效益。
（3）采用高压供电方案，移动通信基站的选址可以在保证覆盖的前提下，与农村居民聚居地保持一定的距离，有更大的选择余地，比较灵活主动，避免与农村居民产生不必要的纠纷和矛盾，以保证运行维护工作的相对独立、主动。
下面是采用低压供电方案的老庙移动通信基站同采用高压供电方案的付寨移动通信基站，在2002年一月份到2005年12月份期间交流供电中断（即停电）次数的统计对比：
2002年停电次数2004年停电次数平均停电次数
从中我们可以比较明晰地看出采用高压供电方案，可以有效地降低市电中断的频率次数。
3.2 直流电源系统
移动通信基站直流电源供电系统，一般有开关电源、蓄电池、连接线缆构成，承担把380V Ac 交流电源转化成直流-48V DC 电源，并分配给BTS 、传输综合机柜使用。
3.2.1在交流电源供应正常时，通过开关电源支流汇派向BTS 、传输综合机柜、监控系统等直流负荷设备供给可靠、稳定、优质、安全的直流电源；同时通过开关电源直流汇排向蓄电池组浮充供电，以补充蓄电池组自放电造成的容量损失。
3.2.2在交流电源供电中止时，由蓄电池组通过开关电源支流汇派向BTS 、传输综合机
柜、监控系统等直流负荷设备供给可靠、稳定、优质、安全的直流电源，并根据设定自动启动一次下电、二次下电保护功能。
3.2.3市电供应恢复后，通过开关电源支流汇派向BTS 、传输综合机柜、监控系统等直流负荷设备供给可靠、稳定、优质、安全的直流电源；同时开关电源程序设定通过执行开关电源直流直流汇排向蓄电池组均充/浮充，以补充蓄电池组放电造成的容量损失。
移动通信基站具有数量众多、站址分散、交通困难、维护难度大、传输环网拓补等特点。因此，移动通信基站的直流电源设计必须保持相对比较可靠、稳妥的安全措施、容量配置冗余，从根源上解决与减轻移动通信基站设备故障率高、维护工作难度大的问题。
开关电源配置，一般要考虑以下问题：
1、采用农网供电的移动通信基站，供电质量无法根本保证，要求通信电源具有较宽的电压输入范围，一般在±30％以上。移动通信基站的电网输入操作过电压、雷电过电压较严重，通信电源应有可靠的过电压及防雷措施。
2、移动通信的高速发展，移动通信基站的机房建设呈批次数量大、工期要求紧张、工程管理粗放的特点，由于通风干燥期短，机房密闭性大，恒温设备（即空调）也不一定能先期安装、运行等原因，许多移动通信基站在设备投运初期，经常有潮湿、高温 、粉尘等情况出现，要求通信电源具有防潮、温度范围宽、防尘等措施。
3、移动通信基站数量多、无人值守，要求通信电源维护方便、操作简单，具有远方监控和较强的故障诊断功能，也即要求有遥调、遥测、遥控、遥调功能。
4、为保障通信畅通，移动通信电源应具有缺相运行的能力，也就是开关电源整流模块采用单相供电工作运行的要求设计。
5、移动通信基站传输一般成环组网，一个通信基站的传输中断就有可能导致整个传输环网的崩溃，为最大限度提高后备电源对传输设备的供电时间，确保环网传输的安全运行，要求移动通信基站直流电源具有二次下电功能。也就是在交流供电中断后，整个基站的传输设备、BTS 设备由蓄电池组供电，当蓄电池组电压下降到设置的一次下电电压，一般是46V DC 时，移动通信基站直流电源自动断开BTS 设备的直流供电，继续向传输设备供给直流；
只有当蓄电池住组电压下降到设定的二次下电电压，一般设定为43.2V DC 时，才启动蓄电池
组保护，断开传输设备直流供电。因为传输设备直流负荷较小，从一次下电到二次下电，传输设备工作可以坚持很长时间，一般根据实际测算可达10-15小时。
6、移动通信基站由于数量众多、站址分散、交通困难、维护难度大，应采用小模块容量、多数量配置的原则，一个通信电源整流模块出现故障不会影响到整个通信电源的能量输出，从故障概率上保证电源系统工作运行的稳定性。
蓄电池的配置，必须考虑下列因素：
1、根据相关规范，蓄电池容量按市电停电后基站设备维持时间10小时、传输设备维持20小时来配置。这主要是考虑到移动通信基站由于数量众多、站址分散、交通困难，在发生移动通信基站发生断电故障，特别因为供电部门高压线路施工、或者是异常灾害性天气导致供电部门线路故障，形成的大面积停电。我们阜阳移动通信分公司的颍上、阜南、临泉等地这几年就发生过因暴雨天气导致全面积停电的现象，而且有的停电历时高达60小时。在这种情形下，应急发电设备数量有限，应急发电人员数量有限，再加上道路通行困难，不可能保证每个站点都同时发电，往往只能采用移动通信基站轮流发电。在这种状况下，蓄电池组的容量配置冗余，就显得至关重要。
2、事实证明，没有不需要维护的蓄电池。近年来，随着蓄电池市场竞争加剧，蓄电池厂商为维护和拓展市场份额，往往采用低价竞争策略，导致蓄电池容量、质量逐年下滑。在这种情势下，加大蓄电池组容量配置冗余，就显得更加必要。
3.3 移动通信基站安全防护系统论证
移动通信基站的电源安全防护系统，由防雷器、接地系统、自动灭火系统三大部分构成。
通信电源最恶劣的应用环境以移动通信基站为主，农村基站，特别是农村偏远通信基站，它们多数地处偏远，且为获得较大的覆盖范围，一般建在空旷的平原上，雷击暴露程度高，高耸的通信铁塔及远距离的供电线路都会成为雷击首选目标。因此，移动通信电源防雷问题相当突出。
基站设备遭受直击雷发生概率很小，而且目前在国际上也没有形成有效防护直击雷方案。因此，在这里，我们只探讨雷电侵入波的防护。雷电侵入移动通信基站的途径可归纳为三类：
1、雷电过电压沿架空供电线
2、地电位反击，直流侧雷击；
3、感应雷电过电压通过各种通信线侵入，如光缆、天馈线等。
强直击雷雷电流可达200KA ，一般有变压器高压侧的氧化锌避雷器器承担。沿线路侵入移动通信基站雷电过电压的防护任务主要由SPD 承担。目前站内应用的为 B、C 、D 三级。B 级SPD 防雷器防护雷电电流达75KA 到105KA ，主要安装在基站市电引入供、配电箱前端；C 级 SPD防雷器防护雷电电流达40KA ，主要应用在通信电源的交流供电输入接口；D 级SPD 防雷器防护雷电电流达15KA, 主要应用于通信电源的直流侧防护.
移动通信基站接地系统由地网、接地电缆、接地铜排三部分构成。
移动通信基站地网设计的主要目的是在流往地中的雷电流路径上得到最低的接地电阻，在保护范围内把雷电流产生的电位差保持在安全的范围内。一个由多接地体组成的地网可近似地当作一块孤立的平板。一个由多接地体组成的地网可以近似地当作一块弧立的平板，它的电容主要是由它的面积尺寸来决定的，附加于这个平板上的有限长度（2－3米）的垂直接地体，不足以改变决定电容大小的几何尺寸，因而是电容增加不大，亦即接地电阻减小不多。这里接地电阻R 为：
式中：R ——接地体的接地电阻（Ω）；
C——接地体的电容（F ）；
ρ——大地电阻率（Ω.m ）； 1
94π⨯9⨯10 ε——ε 大地的介电系数（F/m）； r 1εS E ds ρεR ==*C S E ds c *ρ εr ——大地的相对介电系数。
这个极为重要的物理概念告之：增大接地网的面积是减少接地电阻的主要因素。只有当附加的垂直接地体的长度与地网的等效装径可以比较时，平板趋近于一个半球时，电容才会有较大的增加，从而才可能降低接地电阻，但是即使在这种情况下，接地电阻减小仅36.3％. 这个结果可由下式推出：
地网等效为埋深为零，半径为r 的圆盘时：R 1=ρ/4r 半径为r 的半圆球时：R 2=ρ/2πr
R1/R2 =0.637
由此可见接地网的接地电阻主要和接地网面积有关，附加于接地网上的2-3m 的垂直接地体对减少接地电阻的作用不大。对于地网的设计，那种认为加密垂直接地体可减小接地电阻的观念是不可取的，从宏观分析，应把地网看作一个二维的平板，采用不长的垂直接地体（垂直接地体的长度与地网等值半径相比，至少小一个数量级）不论打入多少根，即使密集成厚度为2-3m 的实体钢板地网，也不会使接地电阻有多大变化。
建在郊区、山区的独立机房的地网应采用环形接地网。环形接地网围绕铁塔和机房一圈，并分别于铁塔个基础点相连，机房接地引入点应在远离铁塔的一侧；而建在办公楼、大型建筑上的机房的地网要充分利用建筑物自身各类可能与地构成回路的金属管道，并于大楼顶避雷带或避雷网预留的接地端多次连接，可能的话，敲开几根柱子内的钢筋与大楼顶避雷带或避雷网预留的接地端相互连接在一起作为移动通信基站的接地。
由于移动通信基站机房较小，一般只能配置两个接地排。一个室内排用于开关电源、基站设备、传输设备、交流配电箱、SPD 防雷器、环境监控的设备工作接地；一个室外排用于馈线放电器、馈线接地。
按最新《安徽移动通信分公司电源设备维护规范》规定，接地系统接地电阻不得大于10欧姆，一个机房内只设一组公用联合接地，导电装置各部分用等电位导体作等电位连接，以减小雷击时或电器装置故障下可能在这些部分之间产生的电位差。其中，不能直接连接的带电体和信息线通过安装电涌保护器（SPD ）作等电位连接。
移动通信基站天馈线接地有三级，第一级为天线、馈线连接点，第二级为馈线从铁塔至过道转弯处1米以内，第三级为馈线、室内软馈线连接处的防电器。
总而言之，移动通信基站的雷电防护是建立在联合接地、均电压等电位基础上的，设备电磁兼容性设计也是非常完善的，因此只要对各出入线和机房内环境监控接口进行恰当的雷电过电压保护，那么移动通信基站的雷击概率就可以减少到最低限度。
移动通信基站的自动灭火系统，主要有温、烟自动感应装置，灭火剂储存器构成。出于成本的考虑，移动通信基站的自动灭火系统应该是简易的，但绝不能没有，或放置几个手提灭火器应付了事。我们都知道，移动通信基站由于数量众多、站址分散、交通困难、无人值守，路程较远，当移动通信基站发生火灾时，即使能通过动环系统发现烟、温异常，维护人员以尽快最快速度赶到现场，恐怕最少也要30分钟以上的时间，最多也只有给满屋
设备灰烬打扫卫生事情可做了。而自动灭火系统，能够自动监测烟雾、温度，在火势初起时，自动灭火 ，可以把火灾损失降低到最低限度。
3.4 移动通信基站恒温系统论述
主要由空调和室内外自动换气系统两部分组成。
采用农网供电的移动通信基站，交流供电中断频次高，电压波动大，无法根本保证供电质量，要求空调维护、操作方便，具有较宽的电压输入范围，一般在±20％以上，而且要有来电可调延时自启动功能。移动通信基站的电网输入操作过电压、雷电过电压较严重，空调应有可靠的过电压及防雷措施。
移动基站设备工作时，很大部分功率要转化为热量散发到周围空间，因此移动基站设备用空调的任务主要是制冷。根据实际使用对比，一般家庭用空调反而比一些厂商推荐的基站机房国外专用空调的工作效果要好得多。因为一些厂商推荐的基站机房国外专用空调交流供电要求苛刻，还是英语操作界面，调整操作十分复杂、困难，供电质量稍有风吹草动就保护停机。相比之下，一般家庭用制冷空调，由于国内空调市场竟争激烈的原因，技术飞速进步发展，能够很好地适应中国、特别是中国农村复杂的供电环境，制冷效率一点不比那些厂商推荐的基站机房专用空调差，操作、维护简单，运行检修费用低，能够实现简单的遥测、遥控、遥信、遥调功能，基本满足移动通信基站对于恒温的要求。
室内外自动换气系统，主要作用是在夏季晚间室内温度较高、二室外温度较低，且二者达到一定差值时，把室外冷空气引入室内，把室内热空气排出室外，使室内温度保持在设定的恒温区间，从而达到减轻空调制冷负担、减少交流能耗，节约电费支出的目的，现在在这方面已经有较成熟的系统产品。但故障率较高，维护工作复杂，且存在机房，安全等方面的问题，有待解决提高，所以我们并不要求必须配置。
3．5移动通信基站监控系统，
主要有交流电压传感器、直流电压传感器、温度传感器、烟雾检测传感器、水浸检测传感器、门禁系统、空调遥测、遥控器、开关电源遥测器、动环监控主机、GPRS 通信模块等部分构成。能够对交流电压、直流电压、温度、烟雾、门禁、开关电源工作状态进行遥测，对门禁、空调实现遥控。从而实现对供电环境、基站电源设备、恒温设备、安全环境的状态进行了解掌握，提前发现设备隐患，及时组织应急发电、故障检修，可有效降低设备故障率，减轻维护人员工作强度，减少维护人员数量，节省维护费用。
第四章 电源系统配置理论设计及计算
4.1 移动通信基站直流电源系统配置设计及计算
移动通信基站设备的功耗与覆盖距离成正比，与工作频段成非线性正比关系。也就是说在工作频段一定的情况下，要求信号覆盖范围越大，功耗就越大；在相同信号覆盖范围，工作频段越高，工作能耗就越高。
4.1.1城市移动通信基站直流电源系统配置设计及计算：
根据实际检测的资料数据，GSM900基站，采用-48VDC 供电，单载频功耗话务忙时为130W ，现在城市基站一般配置都在12个载频以上，很多移动通信基站，如火车站、汽车站、繁华商业区、商务区等地的，甚至达到24个载频，从今后业务发展考虑，在城区，均按24载频设计，也就是直流功耗为3.32KW 左右, 再加上随着3G 工程上马, 每个WCDMA 机柜
1.5KW 考虑, 配置3个WCDMA, 共有4.5KW,, 传输设备为0.3KW ，三者相加, 共有8.02KW 的直流设计功耗。
(1)蓄电池容量计算:
根据相关规范，蓄电池容量按市电停电后基站设备维持时间10小时、传输设备维持20小时来配置。这主要是考虑到移动通信基站由于数量众多、站址分散、交通困难，在发生移动通信基站发生断电故障，特别因为供电部门高压线路施工、或者是异常灾害性天气导致供电部门线路故障，形成的大面积停电。在这种情形下，应急发电设备数量有限，应急发电人员数量有限，再加上道路通行困难，不可能保证每个站点都同时发电，往往只能采用移动通信基站轮流发电。在这种状况下，蓄电池组的容量配置冗余，就显得至关重要。
Q=5×I 基站+20×I 传输=7820/53.5×10+300/53.5×20
=1461+112=1573AH
考虑到冗余发展, 考虑到冗余发展, 设计为两组10小时放电率容量为1000AH 的蓄电池，选择光宇公司GFM-1000型蓄电池。
(2)计算均充时总电流
I 总=I负荷+I均充=（7820+300）/56.4+200
=143+200
=343A
（3）确定整流模块数量
根据计算, 为满足通信设备与蓄电池组均充电流的负荷，应配置7个50 A整流模块，考虑到N+1备份冗余，应配置8个50 A整流模块。
（4）开关电源选择：
根据计算结果，应选择中达电通公司的MCS3000型开关电源或艾默生公司生产的PS48600-3/2900-X3型开关电源；它们采用50安整流模块，最大系统配置额定直流输出为600 A。
（5）直流线缆选择：
直流负载连接电缆、电池负载连接电缆按下列公式计算：
A=∑I ×L/K⊿U
式中A —导线截面积（mm 2 ） I—流过导线的总电流(A) L—导线回路长度(m) U—导线上允许压降（V ） K—导线的导电系数。K 铜=57
则有蓄电池连接电缆
A=200×10/57×0.3=116(mm2)
取用RVVZ120电缆;
直流负载电缆:
A=1660/53.5×8/57×0.3=14.47(mm2)
取用RVVZ16电缆.
4.1.2农村基站直流电源系统配置设计及计算
根据实际检测的资料数据，GSM900基站，采用-48VDC 供电，单载频功耗话务忙时为130W ，现在农村基站一般配置都在6个载频以上，很多移动通信基站，在乡镇居民聚居区，甚至达到12个载频，从今后业务发展考虑，在城区，均按12载频设计，也就是直流功耗为1.7KW 左右, 再加上随着3G 工程上马, 每个WCDMA 机柜1.5KW 考虑, 配置1个WCDMA, 共有
3.2KW,, 传输设备为0.3KW ，三者相加, 共有3.5KW 的直流设计功耗。
(1)蓄电池容量计算:
根据相关规范，蓄电池容量按市电停电后基站设备维持时间10小时、传输设备维持20小时来配置。这主要是考虑到移动通信基站由于数量众多、站址分散、交通困难，在发生移动通信基站发生断电故障，特别因为供电部门高压线路施工、或者是异常灾害性天气导致供电部门线路故障，形成的大面积停电。在这种情形下，应急发电设备数量有限，应急发电人员数量有限，再加上道路通行困难，不可能保证每个站点都同时发电，往往只能
采用移动通信基站轮流发电。在这种状况下，蓄电池组的容量配置冗余，就显得至关重要。
Q=5×I 基站+20×I 传输=3200/53.5×10+300/53.5×20
=598+112=710AH
考虑到冗余发展, 设计为两组10小时放电率容量为500 AH 的蓄电池，选择型号为光宇GFM-500。
(2)计算均充时总电流
I 总=I负荷+I均充=（3200+300）/56.4+100
=62+100
=162A
(3) 确定整流模块数量
根据计算, 为满足通信设备与蓄电池组均充电流的负荷，应配置7个25A 整流模块，考虑到备份冗余及三相负荷均衡，应配置9个25A 整流模块
（4）开关电源选择：
根据计算结果，应选择艾默生公司生产的PS48300/25型开关电源；它们采用25A 整流模块，最大系统配置额定直流输出为300 A。
（5）直流线缆选择：
直流负载连接电缆、电池负载连接电缆按下列公式计算：
A=∑I ×L/K⊿U
式中A —导线截面积（mm 2 ） I—流过导线的总电流(A) L—导线回路长度(m) U—导线上允许压降（V ） K—导线的导电系数。K 铜=57
则有蓄电池连接电缆
A=100×10/57×0.3=58(mm2)
取用RVVZ70电缆;
直流负载电缆:
A=1660/53.5×8/57×0.3=14.47(mm2)
取用RVVZ16电缆.
基站开关电源配电图
4.2 移动通信基站恒温系统系统配置设计及计算
4.2.1移动基站热负荷构成
移动通信基站的热负荷来自下述几个方面：
1、从机房围护结构传入的热量Q 1；
所谓围护结构是指机房的屋顶、门窗传入的热量，以及室内外温差传入的热量入的热量，夏季是正值，是夏季移动通信机房空调需要克服的主要热负荷；冬季为负值，可以抵消机器设备产生的热负荷；在实际工作中，在冬季可以关闭空调，避免浪费。从机房围护结构传入的热量可根据室内外温差引起的稳定传热公式来计算，
Q 1=K*F*⊿T （Kcal/h）
K---围护结构的传热系数（Kcal/m2*h*℃）
F---围护结构的传热面积（m 2）
⊿T —室内外温差（℃）
2、开关电源工作产生的热量Q 2；
根据开关电源生产厂家提供数据, 开关低压的交/直流转换效率为90％, 也就是有10％的能量热量, 在停电后恢复供电时, 对电池充电电流的直流负荷也要考虑进去, 则有:
Q 2城市=(8.02+200×56.4/1000)/0.9×0.1×0.86=1.84(Kcal/h)
Q 2农村=(3.5+100×56.4/1000)/0.9×0.1×0.86=0.87(Kcal/h)
3、基站BTS 设备本身的发热量Q 3，基站BTS 设备是设计移动通信基站机房空调的依据。
基站BTS 设备的发热量按下式进行计算：
Q 3=VA （W ）
或Q=0.86VA (Kcal/h)
式中0.86---每瓦电能变为热能的换算系数
V-------工作电压(V)
A-------忙时平均工作电流
以上三项相加，就是移动通信基站的热负荷总量。
4.2.2城市移动通信基站恒温系统配置设计及计算
GSM900城市移动通信基站，采用-48VDC 供电，单载频功耗话务忙时为130W ，现在城市基站一般配置都在12个载频以上，很多移动通信基站，如火车站、汽车站、繁华商业区、商务区等地的，甚至达到24个载频，从今后业务发展考虑，在城区，均按24载频设计，也就是直流功耗为3.32KW 左右, 再加上随着3G 工程上马, 每个WCDMA 机柜1.5KW 考虑, 配置3个WCDMA, 共有4.5KW,, 传输设备为0.3KW ，三者相加, 共有8.02KW 的直流设计功耗。根据上式则有：
Q 3 =0.86VA=0.86×8.02KW=6.9(Kcal/h)
Q= Q1+ Q2+ Q3＞10 Kcal/h
另外考虑到电池充、放电释放热量、夏季围护结构传热等非固定性因素，且移动通信基站采用三相供电, 考虑三相负荷平衡因素, 取定城市空调为KFR13LTD 型空调。
4.2.3 农村移动通信基站恒温系统配置设计及计算
GSM900基站，采用-48VDC 供电，单载频功耗话务忙时为130W ，现在农村基站一般配置都在6个载频以上，很多移动通信基站，在乡镇居民聚居区，甚至达到12个载频，从今后业务发展考虑，在城区，均按12载频设计，也就是直流功耗为1.7KW 左右, 再加上随着3G 工程上马, 每个WCDMA 机柜1.5KW 考虑, 配置1个WCDMA, 共有3.2KW,, 传输设备为0.3KW ，三者相加, 共有3.5KW 的直流设计功耗。
则上式有
Q3 =0.86VA=0.86×3.5KW=3.01Kcal/h
Q= Q1+ Q2+ Q3＞5 Kcal/h
另外考虑到电池充、放电释放热量、夏季围护结构传热等非固定性因素，且移动通信基站采用三相供电, 考虑三相负荷平衡因素, 我们考虑取定城市空调为三相KFR75LTD 型空调.
4.3 移动通信基站交流供电系统配置设计及计算
4.3.1 城市移动通信基站交流供电系统配置设计及计算
根据实际检测的资料数据，GSM900基站，采用-48VDC 供电，单载频功耗话务忙时为130W ，现在城市基站一般配置都在12个载频以上，很多移动通信基站，如火车站、汽车站、繁华商业区、商务区等地的，甚至达到24个载频，从今后业务发展考虑，在城区，均按24载频设计，也就是直流功耗为3.32KW 左右, 再加上随着3G 工程上马, 每个WCDMA 机柜
1.5KW 考虑, 配置3个WCDMA, 共有4.5KW,, 传输设备为0.3KW ，三者相加, 共有8.02KW 的直流设计功耗。城市移动通信基站由于功耗大, 发热量高（具体计算见下面恒温系统配置设计）, 一般配置制冷量为13KW 的空调，按制冷系数为2.9计算, 实际交流功耗为4.48KW. 则有:
负载电流为
I JS =KX ×∑P ／31/2U L cos ø
根据计算结果和相关缆线技术指标，设计取定2.5A/mm：
采用三相供电方式, 电表配置为10-40型电子数字式电表；
交流电缆采用RVVZ3×25+1×10；
交流供、配电箱引入空开取用DZ47-100H C1OO；
因为开关电源在市电中断恢复供电时均充直流电流根据实际观察测试，最高可达0.2C 10（C10：蓄电池组10小时放电率容量）, 也就是，将近400A ，空调启动交流电流也可达２.5-4倍额定运行电流，因此，空调来电自启动必须设置固定延时，一般取20S ，确保开关电源与空调不能同时启动，以避免主交流引入空气开关因空调、开关电源同时启动电流过大保护断开，导致交流供电中断。
稳压器采用上海虹宇公司SBW-30型。其性能指标为稳压精度±1％，分相电子调压，调压范围为±30％, 具有过滤多次谐波功能，。我们泉南基站在2000年建成投入使用后，夏季高温天气时段，空调经常因电压波动大而保护停机，开关电源整流模块、基站BTS 收发模块故障率均较高。自从2003年8月安装海虹宇公司SBW-30型至今，设备运行稳定良好，基本上没发现空调、开关电源整流模块、基站BTS 收发模块故障。 2
4.3.2 农村移动通信基站交流供电系统配置设计及计算
根据实际检测的资料数据，GSM900基站，采用-48VDC 供电，单载频功耗话务忙时为130W ，现在农村基站一般配置都在6个载频以上，很多移动通信基站，在乡镇居民聚居区，甚至达到12个载频，从今后业务发展考虑，在城区，均按12载频设计，也就是直流功耗为1.7KW 左右, 再加上随着3G 工程上马, 每个WCDMA 机柜1.5KW 考虑, 配置1个WCDMA, 共有3.2KW,, 传输设备为0.3KW ，三者相加, 共有3.5KW 的直流设计功耗。农村移动通信基站由于功耗小, 发热量相对较低（具体计算见下面恒温系统配置设计）, 一般配置制冷量为7.5KW 的空调，按制冷系数为2.9计算, 实际交流功耗为2.6KW. 则有:
W 总=W直流负荷+W交流负荷=3.5 KW+2.6 KW =6.1KW
根据计算结果和相关缆线技术指标，设计取定： 采用三相供电方式, 电表配置为10-40型电子数字式电表； 交流电缆采用RVVZ3×16+1×10；
交流供、配电箱引入空气开关取用DZ47-100H C100； 配电箱输出至开关电源空气开关选用DZ47-100H C60；
根据实际测试与空调厂商提供的技术数据，空调启动瞬间电流可达到空调运行额定电流的２.5-4倍, 因此配电箱输出至空调的空气开关选用DZ47-100H C60；
因为开关电源在市电中断恢复供电时均充直流电流根据实际观察测试，最高可达0.2C 10（C10：蓄电池组10小时放电率容量）, 也就是，将近200A ，空调启动交流电流也可达２.5-4倍额定运行电流，因此，空调来电自启动必须设置固定延时，一般取20S ，确保开关电源与空调不能同时启动，以避免主交流引入空气开关因空调、开关电源同时启动电流过大保护断开，导致交流供电中断。
稳压器采用上海虹宇公司SBW-20型。其性能指标：分相电子调压，调压范围为±30﹪, 输出电压为220±1V AC 并能有效过滤多次谐波。 变压器配置设计及计算：
因开关电源的特殊性, 要求有交流供电有较大的冗余。根据相关规定，开关电源负载不宜超过变压器容量的30％。如果开关电源负载超过变压器容量的30％，整流器产生的高次谐波电流就会使电压波形产生严重畸变，影响开关电源、变压器和其他用电设备的正常工作。 开关电源负载应按视在功率计算，简单计算方法是：
输出电压（60VDC ）×输出电流（按最终开关电源配置模块计算） =60VDC×300A =18KVA
空调配置制冷量为7.5KW, 根据海尔空调提供的RF73WTD 空调的技术数据, 空调制冷系数为3.0。则交流负荷为2.42KW, 功率因数为0.8, 视在功率为3.01KVA 。 两者想加，
18KVA+3.01KVA=21.01KVA 这就是需要变压器的配置容量。
因为开关电源视在功率有较大冗余，根据变压器厂家提供的技术数据综合考虑， 变压器配置容量配置，我们取用20KVA, 变压器型号为S 11-20。
4.4 移动通信基站安全防护系统计算
4.4.1天馈线防雷采用三级接地：第一级为天线、馈线连接点，第二级为馈线从铁塔到基站机房馈线口转弯处1米以内，第三级为馈线、室内软馈线连接处的防电器，接地电阻小于10欧姆；
馈线防雷施工图
交流防雷施工图
4.4.2 独立机房的地网应采用环形接地网；办公楼、大型建筑上的机房的地网充分利用建筑物自身各类可能与地构成回路的金属管道，并于大楼顶避雷带或避雷网预留的接地端多次连接，可能的话，敲开几根柱子内的钢筋与大楼顶避雷带或避雷网预留的接地端相互连接在一起作为移动通信基站的接地。机房内导电装置各部分用等电位导体作等电位连接，以减小雷击时或电器装置故障下可能在这些部分之间产生的电位差。其中，不能直接连接的带电体和信息线通过安装电涌保护器作等电位连接。设计要求，地网接地电阻小于10欧姆。
基站设备防雷接线施工图
4.4.3自动灭火系统采用郑州消防设备厂温控CO 2灭火器WK-CO 2-02/65，当室内温度大于65摄氏度时，自动开启灭火剂喷口，释放灭火剂进行灭火。
4.5 移动通信基站监控系统配置确定
基站动环监控系统，目前已比较成熟的产品较多，我省移动基站工程目前最新采用高新兴公司的BS-330与佳讯公司的JS-24C 两种型号系统。两种型号产品，从功能、实现方式上看，基本雷同。只不过高新兴公司的BS-330在监测精度上比佳讯公司的JS-24C 要好一些。具体取定中，可根据在网产品规模、整体系统协调等因素综合考虑。因为阜阳地区在网佳讯产品已有较大规模，考虑整体配合与售后因素，暂取佳讯JS-24C 型基站动环监控系统，能够基本满足目前基站动力环境监控的需要，系统结构配置如下。
第五章 结束语
移动通信基站的电源系统设计，从根本上决定着移动通信基站设备的运行，必须充分运用最新技术理论与实践手段，充分考虑移动通信基站数量众多、站址分散、交通困难、维护难度大、传输环网拓补的特点，保障设备安全、良好、稳定、高效运行为立足点，从根源上降低设备故障和运行维护成本，以达到结构明晰、安全、简练，维护、操作方便的要求。
鉴于作者技术理论、实践认识的限制，准备时间仓促，最新技术理论不断形成与实践手段的成熟、发展，本设计一定有很多考虑不周之处，望老师批评斧正。
通过五年多的高函学习, 在南京邮电大学及安徽邮电职业技术学院领导、老师的精心指导帮助下，使我从根本上认识、熟悉了现代通信的系统理论知识，完成了对现代通信系统从知其然到知其所以然的知识、技能结构的巨大飞跃。在这里，感谢教育过、关心过、指导过、帮助过我学习的南京邮电大学及安徽邮电职业技术学院领导、老师，向你们表达最诚挚的恭敬、感激之情。
在今后的工作中，我将时刻牢记南京邮电大学及安徽邮电职业技术学院领导、老师的教诲，踏实工作，谦虚学习、精诚团结、努力进取，为通信事业的建设、发展作出自己最大的贡献。
第一章 设计指导思想
1.1 电源系统在通信系统中的重要性与作用
21世纪，人类社会全面迈入了信息时代，移动通信成为新世纪电信产业的重要特征。移动通信的飞速发展，无疑是当今信息社会的一大亮点和热点，目前全球移动通信用户达到了每分钟450户的惊人速度，我国移动用户总数更是跃居世界首位。经济增长、社会发展和人们物质生活及精神生活水平的提高对通信提出了更高、更新的要求。移动通信系统由于综合利用了有线和无线的传输方式，解决了人们在活动中与固定终端或其他移动载体上的对象进行通信联系的问题，已成为当今发展最快、应用最广的通信领域。随着移动通信用户数量的飞速增长，用户分布从城市到乡村，从平原到高原、偏远山地、农村；同时，移动用户从单纯的通话到高速数据通信，都对通信网络的建设提出了更高的要求。无论是提供满足规范要求的网络覆盖，解决日益增长的话务、系统容量瓶颈，还是网络优化，都始终有建设新基站的实际需求。
电力是通信的基础，稳定、可靠、不间断向通信设备供电，是通信畅通的基础, 是保障移动通信各项网络设备正常、安全运行的关键。
1.2 现有移动通信电源系统对电源系统的要求及存在的问题
通信市场竞争日益加剧，用户对通信服务质量的需求，以及我们市场拓展的需要，都要求我们提供处处覆盖、处处畅通、处处优质的通信服务。传统上按城、乡等区域来分别配属不同服务质量（QOS ）的思维，已经不能适应现在通信市场的竞争需要。
散落在人们生活的每一个角落的移动通信基站，与一般通信机房相比形成了特殊的工作条件，这些特殊的工作条件对移动通信电源系统配置提出了更高的要求。主要表现在以下几个方面：
（1）引入低压市电、农电三类电源供电。现在市电、农电用电负荷大，如存在季节性停电、电压波动大等因素，且线路压降大，造成电压不稳、断相、拉闸断电情况经常发生，在用电高峰期间更是如此，造成基站停电频繁，停电时间过长，电池频繁充放电，极大地影响了电池使用寿命，给基站留下了断站的隐患。
（2）农网电力线一般为裸铝线，基站电源引入线为铜芯线。铝线软，铜线硬，两线接
头不易接紧，接头易氧化，造成接触电阻大。在负荷增大时，接头压降增大，引起供电电压不稳，影响基站正常供电。
（3）民用、农用低压电器质量差。基站在引入市电、农电所搭接的低压电器电流增加，引起低压电器损坏、跳闸、熔断熔丝等，不能及时更换新的低压电器，造成基站停电。
（4）市电大面积停电后，引起多个基站停电，应急发电设备支持不及时，造成基站电池放电时间过长断站。
（5）移动通信基站的电网输入、操作很大几率的存在过电压、雷电过电压严重现象，移动通信基站电源系统配置必须充分考虑可靠的过电压及防雷保护措施。
（6）移动通信基站数量巨大、无人值守，要求通信基站电源系统配置维护方便、操作简便，必须具有远方监控和较强的故障诊断功能。
（7）许多移动通信基站，由于工期紧张造成的通风干燥期不足、恒温条件不佳等原因，经常在运行期有潮湿、高温、粉尘等情况出现，要求通信电源系统具有防潮、温度范围宽、防尘等措施要求。
（8）移动通信基站传输一般成环组网，一个站点的传输设备退出工作，就有可能导致整个传输环网的崩溃，为最大限度提高后备电源对传输设备的供电时间，确保环网传输安全运行，要求以移动通信基站直流电源具有二次下电功能。
因此，从科学分析、客观实际出发，对移动通信基站的电源系统设计进行把握，以求从根本上最大限度地确保基站设备安全、稳定、高质量设备供电，从而可靠降低设备故障概率，实现移动通信基站稳定、良好、低成本运行就显得特别重要。
下一章节，将从移动通信基站电源设计的基本环节进行论证计算，找出比较符合客观实际的移动通信基站电源系统配置设计方案。
第二章 移动通信基站电源系统概述
现代移动通信供电系统一般由以下几个基本部分构成：
机房电源一体化解决方案示意图
2.1 交流供配、电系统：
移动通信基站交流供电系统负责向移动通信基站供应并分配安全、优质、可靠、稳定的交流电源，保证基站开关电源、空调、照明等交流负荷正常稳定工作，目前有以下两种实用方案：
（1）低压供电方案，交流供电系统主要有交流引入线缆、磁插保险、主空气保护路断路开关、用电计量表、市电油机电源供电转换箱、稳压器、交流供、配电箱等部分构成。这种方案在城区基站目前采用较多。
（2）高压供电方案：由变压器、交流引入线缆、磁插保险、主空气保护路断路开关、用电计量表、市电油机电源供电转换箱、稳压器、交流供、配电箱等部分构成。这种方案主要在农村移动通信基站，特别是偏远农村移动通信采用。
2.2 直流供配、电系统：
直流电源系统，一般有开关电源、蓄电池、连接线缆构成，承担把380V Ac 交流电源转
化成直流-48V DC 电源，并分配给BTS 、传输综合机柜使用。
（1）在交流电源供应正常时，通过开关电源支流汇派向BTS 、传输综合机柜、监控系统等直流负荷设备供给可靠、稳定、优质、安全的直流电源；同时通过开关电源直流汇排向蓄电池组浮充供电，以补充蓄电池组自放电造成的容量损失。
(2)在交流电源供电中止时，由蓄电池组通过开关电源支流汇派向BTS 、传输综合机柜、监控系统等直流负荷设备供给可靠、稳定、优质、安全的直流电源，并根据设定自动启动一次下电、二次下电保护功能。
（3）市电供应恢复后，通过开关电源支流汇派向BTS 、传输综合机柜、监控系统等直流负荷设备供给可靠、稳定、优质、安全的直流电源；同时开关电源程序设定通过执行开关电源直流直流汇排向蓄电池组均充/浮充，以补充蓄电池组放电造成的容量损失。
2.3 安全防护系统
移动通信基站的电源安全防护系统，由防雷器、接地系统、自动灭火系统三大部分构成。
通信电源最恶劣的应用环境以移动通信基站为主，农村基站，特别是农村偏远通信基站，它们多数地处偏远，且为获得较大的覆盖范围，一般建在空旷的平原上，雷击暴露程度高，高耸的通信铁塔及远距离的供电线路都会成为雷击首选目标。因此，移动通信电源防雷问题相当突出。
2.4 恒温系统
移动通信基站机房的恒温系统主要由空调和室内外自动换气系统两部分组成，其主要功能是通过一定的技术手段和设备去调节控制机房内的温度、湿度、气流速度、洁净度，保证满足移动通信基站设备正常运行的规定要求。
2.5 监控系统
主要有交流电压传感器、直流电压传感器、温度传感器、烟雾检测传感器、水浸检测传感器、门禁系统、空调遥测、遥控器、开关电源遥测器、动环监控主机、GPRS 通信模块等部分构成。能够对交流电压、直流电压、温度、烟雾、门襟、开关电源工作状态进行遥测，对门禁、空调实现遥控。从而实现对供电环境、基站电源设备、恒温设备、安全环境的状态进行了解掌握，提前发现设备隐患，及时组织应急发电、故障检修，可有效降低设备故障率，减轻维护人员工作强度，减少维护人员数量，节省维护开支。
第三章 移动通信基站电源系统设计方案选择、论证
3.1 交流供电系统，
向移动通信基站供应并分配安全、优质、可靠、稳定的交流电源，保证基站开关电源、空调、照明等交流负荷正常稳定工作，目前有以下两种实用方案：
3.1.1低压供电方案论证
低压供电方案，交流供电系统主要有交流引入线缆、磁插保险、主空气保护路断路开关、用电计量表、市电油机电源供电转换箱、稳压器、交流供、配电箱等部分构成。这种方案在城区基站目前采用较多。
其中瓷插保险是为了防止基站设备因安全、故障隐患原因造成的长时间超负荷运行而设立的，可以在基站设备长时间超负荷运行达到一定时限后切断交流电源供给，以提示维护人员对基站设备进行检测，排除故障隐患，确保基站设备的良好、安全运行状态；主空气保护路断路开关是为了防止基站设备因安全、故障、操作原因造成的交流供电回路短路，以保护基站设备以及操作人员的安全；市电油机供电电源转换箱的设立，是为了在供电部门交流供电因线路施工、检修停电，由油机供电时的接入、转换装置。
交流供、配电箱承担基站机房流电源的引入汇总及分配工作，主要配备有助交流引入空开（带漏电保护功能）、连接线排、支路输出空开（包括三极空开：供给开关电源、空调等三相负载；单极空开：供给照明等单相负载）、接地铜排、接零铜排等部分。
在一般情况下，城区供电线路、设备性能良好，质量是可以得到保证的，但需要关注的是冬夏季节气候、气温异常时，社会居民开启空调，用电负荷急剧上升，造成供电部门供、配电设备超负荷运行，电压波动大，供电质量下滑。交流供电电压偏低时，实测交流相电压可达到156V AC 。
在电压偏低时，基站设备负载电流显著上升，根据实际测量比较，在冬夏季节气候、气温异常时，社会居民由于开启空调，用电负荷急剧上升，造成供电部门供、配电设备超负荷运行，电压波动大，供电质量下滑。交流供电电压偏低时，实测交流相电压可达到156V AC 时，比正常电压工作负载电流增加70％以上，市电引入熔丝保险熔
断、空气开关烧蚀，很容易导致交流供电缺相、中断。另外，根据空调厂家提供的数据，空调正常工作电压为220+15％V AC 到220－10％V AC ，在此限度外电压范围内，将不
能正常工作，甚至会导致空调压缩机主绕组线圈发热上升，绝缘性能下降，出现短路起火损坏；开关电源虽然承受电压范围较宽，但当交流输入电压低于167V AC 时，只能半
功率运行，而且极易产生整流模块内部发热严重，甚至会造成整流模块高温，板块融化起火。因此，基站空调在这种电压下将保护停机，而开关电源设备也只能半负荷运行，将导致基站机房温度迅速超过基站设备容忍极限，基站设备在这种环境下工作是不稳定的，严重时造成设备故障损坏，甚至引发火灾。
我们在实际维护过程中这种环境下的开关电源整流模块烧毁，设备摸件损坏退出服务的情况，如2006年5月31日阜南城西基站，2006年5月24日太和双钟基站就是因为电压过低导致开关电源模块全部起火损毁，基站设备退出服务，幸亏当地维护人员扑救及时，才没有酿成火灾；而且根据我们实际统计分析，得出空调故障损毁率的移动通信基站也与移动通信所在地区供电电压波动程度、供电电压波动频率的统计基本正比吻合的结论。下面是安徽省阜阳市区范围，2000到2005年度，冬夏季节气候、气温异常日天数统计：
据此统计可以看出，异常气温天数具有季节性正态分布。在这种异常气温出现时，社会、居民由于开启空调，用电负荷急剧上升，造成供电部门供、配电设备超负荷运行，电压波动大，供电质量下滑的情况是不容忽视的，稳压器的配置也是是必须的。
3.1.2 高压供电方案论证：
高压供电方案由变压器、交流引入线缆、磁插保险、主空气保护路断路开关、用电计量表、市电油机电源供电转换箱、稳压器、交流供、配电箱等部分构成。这种方案主要在
农村移动通信基站，特别是偏远农村移动通信采用。
为什么在农村我们不赞成采用低压供电方案呢？其原因主要有以下几个方面：
（1）因为农村、特别偏远乡村，公用变压器容量普遍偏小。一个村子，几十户人家，大多只配置一个20KVA 容量的变压器，再我们实际工作中，没发现有配置容量超过30KVA 的。本来，随着农民生活、文化水平的提高，不再满足单纯的家用照明了，基本上所有家庭都有了彩电、洗衣机、电风扇，条件好的家庭用上了家庭影院、音响、空调、冰箱，这样低的变压器配置容量满足他们在用电高峰时的需求都比较勉强，故障百出，频频跳闸，又怎么能有功率余量去给我们使用呢，当然，更不可能谈得上供电质量保障了。
（2）农村农民普遍安全用电意识薄弱，也可能是经济因素的影响，交流安全保护设备措施、设备，很难确保完备，甚至有些农村居民连瓷插保险的保险丝都用铝线代替，在实际电网运行中，经常出现因居民负荷安全保护功能原因，公用变压器漏电空开跳闸、高压保险熔丝熔断，导致交流供电中断。如果我们采用这种低压供电方案，与当地农村居民共同使用一个变压器，不可避免地因农村居民负荷的故障导致公用变压器较高频次跳闸、故障、损坏，从而导致我们移动通信基站频繁交流供电中断与供电质量下降劣化，设备故障率显著上升，使用寿命下降。
（3）目前农村移动通信基站选址困难且比较被动，很难就选得到理想的站址，一般都是农民废置不用的偏远空地，距离供电线路比较远，从交流线缆T 接点到我们移动通信基站，一般都有200米以上的距离，甚至能达到600米以上。这么远的供电距离，供电线路压降是很大的。据我们实际测试，采用低压供电方案的移动通信基站在正常供电时段，有的交流供电电压就能低到210V AC 以下，且三相电压严重不均衡，相电压压差个别站点能
达到20V AC 以上，这也是部分移动通信基站空调、开关电源、BTS 模块故障率偏高的根本原
因所在。
（4）农村移动基站，特别是农村通信基站，站点分散，交通不便。在我们阜阳，最远路程有70公里，平均下来也有30公里以上的路程。有些移动通信基站的最后几公里路程，根本就没有象样的路，碰到雨天车辆很难进去，去处理一次障碍，来回少说也要3个小时。这还是在我们平原，要是象六安、黄山那样的山区，故障率又高的话，就是再多的维护人员也不够维持的，人员成本、设备维护费用也不是增加一点半点能够解决的。采用高压供电方案，可有效减低因共用变压器农民不安全用电导致的故障性供电中断，降低应急发电、故障检修维护工作量，有效节约运维费用支出。
（5）农村公用变压器大多由供电部门与当地群众合资兴建，一般按农电部门规定，不允许向其他设备负荷供电。采用低压供电方案，首先就存在协调问题，就是能够协调好，在维护运行中，一旦出现我们与群众用电相互影响，出现问题，就极易引起纠纷，造成当地群众对我们移动运营商的抵触、反感情绪，导致我们维护工作被动。例如，在实际工程实施过程中，我们就遇到公用变压器因故障损毁，群众对我们强加指责，硬说是我们移动通信基站用电导致变压器是、损坏，要求我们重新安装变压器，并赔偿损失。由于双方共用一个变压器，且农民人多势众，我们很难辩解清楚。虽经多次协调，最后只能妥协赔偿。造成了很坏的影响，我们在当地的业务开展、推广也受到了极大的影响。
（6）由于农电公用变压器大多建在农村居民住宅区地理位置中心，低压线路也以居民住宅为中心呈网络分布。采用低压供电方案，势必离与农村居民住宅很近，有时还要与农村居民区混杂建设，在基站基础施工、塔架安装、设备进入时就存在一个进出通道问题，极易引起矛盾纠纷，施工很不方便；安全也是一个很大的问题。
（7）在农村，由于迷信、愚昧的原因，再加上个别人员别有用心的煽风点火，认为移动通信基站发射塔影响风水，电池辐射有害健康，普遍存在对移动通信基站发射塔的恐惧和反感心理。我们在五里庙移动通信基站施工建设的过程中，当地居民借口道路是他们集资修建的，群聚阻挠，每进去一批材料设备，我们施工人员就被迫付一次过路费；其中一家居民借口铁塔影响风水，家里出现病人，要求进行医疗与所谓的精神伤害赔偿，造成该移动通信基站建设项目险些流产，最后不得不寻求110派警力帮助强制通行，还找了很多人协调，花了将近上万元才得以平息。虽然这些问题都可以通过协调、宣传在一定程度上暂时克服，但毕竟很被动，也给以后的运行维护留下麻烦，在当地造成了很坏的影响。
因此，无论从维护的角度出发，还是从节约、降低运行维护成本方面考虑，进而从业务开展推广着想，在农村我们都不赞成采用低压供电方案。
那么，采用高压方案又有什么好处呢？
（1）低压供电距离短，线路供电压降可以忽略不计，供电质量稳定、良好，设备故障率降低。根据我们实际统计分析，设备故障率比低压供电方案降低70％到80％，设备寿命，特别是蓄电池组、开关电源整流模块的运行寿命，可提高两倍以上。这就显著降低了维护人员的工作强度，很大程度上降低了移动通信基站维护、运行成本。而在整个移动通信网络的运行成本中，移动通信基站的运行维护成本占到60％以上。从这个角度考虑，采用高压供电方案，虽然工程投资稍微大了一点，但其产生的经济效益也更为可观。
（2）独立供电，安全配置、措施容易到位，供电安全保障程度高，停电频率降低。根据实际统计，交流供电中断次数降低70％左右。这将使设备寿命，特别是空调、蓄电池组、开关电源整流模块的故障率、损坏率显著下降，使这些设备的运行使用寿命，提高60％以上。从而降低了维护人员的工作量与工作强度，降低了移动通信基站维护、运行成本，从而产生巨大的经济效益。
（3）采用高压供电方案，移动通信基站的选址可以在保证覆盖的前提下，与农村居民聚居地保持一定的距离，有更大的选择余地，比较灵活主动，避免与农村居民产生不必要的纠纷和矛盾，以保证运行维护工作的相对独立、主动。
下面是采用低压供电方案的老庙移动通信基站同采用高压供电方案的付寨移动通信基站，在2002年一月份到2005年12月份期间交流供电中断（即停电）次数的统计对比：
2002年停电次数2004年停电次数平均停电次数
从中我们可以比较明晰地看出采用高压供电方案，可以有效地降低市电中断的频率次数。
3.2 直流电源系统
移动通信基站直流电源供电系统，一般有开关电源、蓄电池、连接线缆构成，承担把380V Ac 交流电源转化成直流-48V DC 电源，并分配给BTS 、传输综合机柜使用。
3.2.1在交流电源供应正常时，通过开关电源支流汇派向BTS 、传输综合机柜、监控系统等直流负荷设备供给可靠、稳定、优质、安全的直流电源；同时通过开关电源直流汇排向蓄电池组浮充供电，以补充蓄电池组自放电造成的容量损失。
3.2.2在交流电源供电中止时，由蓄电池组通过开关电源支流汇派向BTS 、传输综合机
柜、监控系统等直流负荷设备供给可靠、稳定、优质、安全的直流电源，并根据设定自动启动一次下电、二次下电保护功能。
3.2.3市电供应恢复后，通过开关电源支流汇派向BTS 、传输综合机柜、监控系统等直流负荷设备供给可靠、稳定、优质、安全的直流电源；同时开关电源程序设定通过执行开关电源直流直流汇排向蓄电池组均充/浮充，以补充蓄电池组放电造成的容量损失。
移动通信基站具有数量众多、站址分散、交通困难、维护难度大、传输环网拓补等特点。因此，移动通信基站的直流电源设计必须保持相对比较可靠、稳妥的安全措施、容量配置冗余，从根源上解决与减轻移动通信基站设备故障率高、维护工作难度大的问题。
开关电源配置，一般要考虑以下问题：
1、采用农网供电的移动通信基站，供电质量无法根本保证，要求通信电源具有较宽的电压输入范围，一般在±30％以上。移动通信基站的电网输入操作过电压、雷电过电压较严重，通信电源应有可靠的过电压及防雷措施。
2、移动通信的高速发展，移动通信基站的机房建设呈批次数量大、工期要求紧张、工程管理粗放的特点，由于通风干燥期短，机房密闭性大，恒温设备（即空调）也不一定能先期安装、运行等原因，许多移动通信基站在设备投运初期，经常有潮湿、高温 、粉尘等情况出现，要求通信电源具有防潮、温度范围宽、防尘等措施。
3、移动通信基站数量多、无人值守，要求通信电源维护方便、操作简单，具有远方监控和较强的故障诊断功能，也即要求有遥调、遥测、遥控、遥调功能。
4、为保障通信畅通，移动通信电源应具有缺相运行的能力，也就是开关电源整流模块采用单相供电工作运行的要求设计。
5、移动通信基站传输一般成环组网，一个通信基站的传输中断就有可能导致整个传输环网的崩溃，为最大限度提高后备电源对传输设备的供电时间，确保环网传输的安全运行，要求移动通信基站直流电源具有二次下电功能。也就是在交流供电中断后，整个基站的传输设备、BTS 设备由蓄电池组供电，当蓄电池组电压下降到设置的一次下电电压，一般是46V DC 时，移动通信基站直流电源自动断开BTS 设备的直流供电，继续向传输设备供给直流；
只有当蓄电池住组电压下降到设定的二次下电电压，一般设定为43.2V DC 时，才启动蓄电池
组保护，断开传输设备直流供电。因为传输设备直流负荷较小，从一次下电到二次下电，传输设备工作可以坚持很长时间，一般根据实际测算可达10-15小时。
6、移动通信基站由于数量众多、站址分散、交通困难、维护难度大，应采用小模块容量、多数量配置的原则，一个通信电源整流模块出现故障不会影响到整个通信电源的能量输出，从故障概率上保证电源系统工作运行的稳定性。
蓄电池的配置，必须考虑下列因素：
1、根据相关规范，蓄电池容量按市电停电后基站设备维持时间10小时、传输设备维持20小时来配置。这主要是考虑到移动通信基站由于数量众多、站址分散、交通困难，在发生移动通信基站发生断电故障，特别因为供电部门高压线路施工、或者是异常灾害性天气导致供电部门线路故障，形成的大面积停电。我们阜阳移动通信分公司的颍上、阜南、临泉等地这几年就发生过因暴雨天气导致全面积停电的现象，而且有的停电历时高达60小时。在这种情形下，应急发电设备数量有限，应急发电人员数量有限，再加上道路通行困难，不可能保证每个站点都同时发电，往往只能采用移动通信基站轮流发电。在这种状况下，蓄电池组的容量配置冗余，就显得至关重要。
2、事实证明，没有不需要维护的蓄电池。近年来，随着蓄电池市场竞争加剧，蓄电池厂商为维护和拓展市场份额，往往采用低价竞争策略，导致蓄电池容量、质量逐年下滑。在这种情势下，加大蓄电池组容量配置冗余，就显得更加必要。
3.3 移动通信基站安全防护系统论证
移动通信基站的电源安全防护系统，由防雷器、接地系统、自动灭火系统三大部分构成。
通信电源最恶劣的应用环境以移动通信基站为主，农村基站，特别是农村偏远通信基站，它们多数地处偏远，且为获得较大的覆盖范围，一般建在空旷的平原上，雷击暴露程度高，高耸的通信铁塔及远距离的供电线路都会成为雷击首选目标。因此，移动通信电源防雷问题相当突出。
基站设备遭受直击雷发生概率很小，而且目前在国际上也没有形成有效防护直击雷方案。因此，在这里，我们只探讨雷电侵入波的防护。雷电侵入移动通信基站的途径可归纳为三类：
1、雷电过电压沿架空供电线
2、地电位反击，直流侧雷击；
3、感应雷电过电压通过各种通信线侵入，如光缆、天馈线等。
强直击雷雷电流可达200KA ，一般有变压器高压侧的氧化锌避雷器器承担。沿线路侵入移动通信基站雷电过电压的防护任务主要由SPD 承担。目前站内应用的为 B、C 、D 三级。B 级SPD 防雷器防护雷电电流达75KA 到105KA ，主要安装在基站市电引入供、配电箱前端；C 级 SPD防雷器防护雷电电流达40KA ，主要应用在通信电源的交流供电输入接口；D 级SPD 防雷器防护雷电电流达15KA, 主要应用于通信电源的直流侧防护.
移动通信基站接地系统由地网、接地电缆、接地铜排三部分构成。
移动通信基站地网设计的主要目的是在流往地中的雷电流路径上得到最低的接地电阻，在保护范围内把雷电流产生的电位差保持在安全的范围内。一个由多接地体组成的地网可近似地当作一块孤立的平板。一个由多接地体组成的地网可以近似地当作一块弧立的平板，它的电容主要是由它的面积尺寸来决定的，附加于这个平板上的有限长度（2－3米）的垂直接地体，不足以改变决定电容大小的几何尺寸，因而是电容增加不大，亦即接地电阻减小不多。这里接地电阻R 为：
式中：R ——接地体的接地电阻（Ω）；
C——接地体的电容（F ）；
ρ——大地电阻率（Ω.m ）； 1
94π⨯9⨯10 ε——ε 大地的介电系数（F/m）； r 1εS E ds ρεR ==*C S E ds c *ρ εr ——大地的相对介电系数。
这个极为重要的物理概念告之：增大接地网的面积是减少接地电阻的主要因素。只有当附加的垂直接地体的长度与地网的等效装径可以比较时，平板趋近于一个半球时，电容才会有较大的增加，从而才可能降低接地电阻，但是即使在这种情况下，接地电阻减小仅36.3％. 这个结果可由下式推出：
地网等效为埋深为零，半径为r 的圆盘时：R 1=ρ/4r 半径为r 的半圆球时：R 2=ρ/2πr
R1/R2 =0.637
由此可见接地网的接地电阻主要和接地网面积有关，附加于接地网上的2-3m 的垂直接地体对减少接地电阻的作用不大。对于地网的设计，那种认为加密垂直接地体可减小接地电阻的观念是不可取的，从宏观分析，应把地网看作一个二维的平板，采用不长的垂直接地体（垂直接地体的长度与地网等值半径相比，至少小一个数量级）不论打入多少根，即使密集成厚度为2-3m 的实体钢板地网，也不会使接地电阻有多大变化。
建在郊区、山区的独立机房的地网应采用环形接地网。环形接地网围绕铁塔和机房一圈，并分别于铁塔个基础点相连，机房接地引入点应在远离铁塔的一侧；而建在办公楼、大型建筑上的机房的地网要充分利用建筑物自身各类可能与地构成回路的金属管道，并于大楼顶避雷带或避雷网预留的接地端多次连接，可能的话，敲开几根柱子内的钢筋与大楼顶避雷带或避雷网预留的接地端相互连接在一起作为移动通信基站的接地。
由于移动通信基站机房较小，一般只能配置两个接地排。一个室内排用于开关电源、基站设备、传输设备、交流配电箱、SPD 防雷器、环境监控的设备工作接地；一个室外排用于馈线放电器、馈线接地。
按最新《安徽移动通信分公司电源设备维护规范》规定，接地系统接地电阻不得大于10欧姆，一个机房内只设一组公用联合接地，导电装置各部分用等电位导体作等电位连接，以减小雷击时或电器装置故障下可能在这些部分之间产生的电位差。其中，不能直接连接的带电体和信息线通过安装电涌保护器（SPD ）作等电位连接。
移动通信基站天馈线接地有三级，第一级为天线、馈线连接点，第二级为馈线从铁塔至过道转弯处1米以内，第三级为馈线、室内软馈线连接处的防电器。
总而言之，移动通信基站的雷电防护是建立在联合接地、均电压等电位基础上的，设备电磁兼容性设计也是非常完善的，因此只要对各出入线和机房内环境监控接口进行恰当的雷电过电压保护，那么移动通信基站的雷击概率就可以减少到最低限度。
移动通信基站的自动灭火系统，主要有温、烟自动感应装置，灭火剂储存器构成。出于成本的考虑，移动通信基站的自动灭火系统应该是简易的，但绝不能没有，或放置几个手提灭火器应付了事。我们都知道，移动通信基站由于数量众多、站址分散、交通困难、无人值守，路程较远，当移动通信基站发生火灾时，即使能通过动环系统发现烟、温异常，维护人员以尽快最快速度赶到现场，恐怕最少也要30分钟以上的时间，最多也只有给满屋
设备灰烬打扫卫生事情可做了。而自动灭火系统，能够自动监测烟雾、温度，在火势初起时，自动灭火 ，可以把火灾损失降低到最低限度。
3.4 移动通信基站恒温系统论述
主要由空调和室内外自动换气系统两部分组成。
采用农网供电的移动通信基站，交流供电中断频次高，电压波动大，无法根本保证供电质量，要求空调维护、操作方便，具有较宽的电压输入范围，一般在±20％以上，而且要有来电可调延时自启动功能。移动通信基站的电网输入操作过电压、雷电过电压较严重，空调应有可靠的过电压及防雷措施。
移动基站设备工作时，很大部分功率要转化为热量散发到周围空间，因此移动基站设备用空调的任务主要是制冷。根据实际使用对比，一般家庭用空调反而比一些厂商推荐的基站机房国外专用空调的工作效果要好得多。因为一些厂商推荐的基站机房国外专用空调交流供电要求苛刻，还是英语操作界面，调整操作十分复杂、困难，供电质量稍有风吹草动就保护停机。相比之下，一般家庭用制冷空调，由于国内空调市场竟争激烈的原因，技术飞速进步发展，能够很好地适应中国、特别是中国农村复杂的供电环境，制冷效率一点不比那些厂商推荐的基站机房专用空调差，操作、维护简单，运行检修费用低，能够实现简单的遥测、遥控、遥信、遥调功能，基本满足移动通信基站对于恒温的要求。
室内外自动换气系统，主要作用是在夏季晚间室内温度较高、二室外温度较低，且二者达到一定差值时，把室外冷空气引入室内，把室内热空气排出室外，使室内温度保持在设定的恒温区间，从而达到减轻空调制冷负担、减少交流能耗，节约电费支出的目的，现在在这方面已经有较成熟的系统产品。但故障率较高，维护工作复杂，且存在机房，安全等方面的问题，有待解决提高，所以我们并不要求必须配置。
3．5移动通信基站监控系统，
主要有交流电压传感器、直流电压传感器、温度传感器、烟雾检测传感器、水浸检测传感器、门禁系统、空调遥测、遥控器、开关电源遥测器、动环监控主机、GPRS 通信模块等部分构成。能够对交流电压、直流电压、温度、烟雾、门禁、开关电源工作状态进行遥测，对门禁、空调实现遥控。从而实现对供电环境、基站电源设备、恒温设备、安全环境的状态进行了解掌握，提前发现设备隐患，及时组织应急发电、故障检修，可有效降低设备故障率，减轻维护人员工作强度，减少维护人员数量，节省维护费用。
第四章 电源系统配置理论设计及计算
4.1 移动通信基站直流电源系统配置设计及计算
移动通信基站设备的功耗与覆盖距离成正比，与工作频段成非线性正比关系。也就是说在工作频段一定的情况下，要求信号覆盖范围越大，功耗就越大；在相同信号覆盖范围，工作频段越高，工作能耗就越高。
4.1.1城市移动通信基站直流电源系统配置设计及计算：
根据实际检测的资料数据，GSM900基站，采用-48VDC 供电，单载频功耗话务忙时为130W ，现在城市基站一般配置都在12个载频以上，很多移动通信基站，如火车站、汽车站、繁华商业区、商务区等地的，甚至达到24个载频，从今后业务发展考虑，在城区，均按24载频设计，也就是直流功耗为3.32KW 左右, 再加上随着3G 工程上马, 每个WCDMA 机柜
1.5KW 考虑, 配置3个WCDMA, 共有4.5KW,, 传输设备为0.3KW ，三者相加, 共有8.02KW 的直流设计功耗。
(1)蓄电池容量计算:
根据相关规范，蓄电池容量按市电停电后基站设备维持时间10小时、传输设备维持20小时来配置。这主要是考虑到移动通信基站由于数量众多、站址分散、交通困难，在发生移动通信基站发生断电故障，特别因为供电部门高压线路施工、或者是异常灾害性天气导致供电部门线路故障，形成的大面积停电。在这种情形下，应急发电设备数量有限，应急发电人员数量有限，再加上道路通行困难，不可能保证每个站点都同时发电，往往只能采用移动通信基站轮流发电。在这种状况下，蓄电池组的容量配置冗余，就显得至关重要。
Q=5×I 基站+20×I 传输=7820/53.5×10+300/53.5×20
=1461+112=1573AH
考虑到冗余发展, 考虑到冗余发展, 设计为两组10小时放电率容量为1000AH 的蓄电池，选择光宇公司GFM-1000型蓄电池。
(2)计算均充时总电流
I 总=I负荷+I均充=（7820+300）/56.4+200
=143+200
=343A
（3）确定整流模块数量
根据计算, 为满足通信设备与蓄电池组均充电流的负荷，应配置7个50 A整流模块，考虑到N+1备份冗余，应配置8个50 A整流模块。
（4）开关电源选择：
根据计算结果，应选择中达电通公司的MCS3000型开关电源或艾默生公司生产的PS48600-3/2900-X3型开关电源；它们采用50安整流模块，最大系统配置额定直流输出为600 A。
（5）直流线缆选择：
直流负载连接电缆、电池负载连接电缆按下列公式计算：
A=∑I ×L/K⊿U
式中A —导线截面积（mm 2 ） I—流过导线的总电流(A) L—导线回路长度(m) U—导线上允许压降（V ） K—导线的导电系数。K 铜=57
则有蓄电池连接电缆
A=200×10/57×0.3=116(mm2)
取用RVVZ120电缆;
直流负载电缆:
A=1660/53.5×8/57×0.3=14.47(mm2)
取用RVVZ16电缆.
4.1.2农村基站直流电源系统配置设计及计算
根据实际检测的资料数据，GSM900基站，采用-48VDC 供电，单载频功耗话务忙时为130W ，现在农村基站一般配置都在6个载频以上，很多移动通信基站，在乡镇居民聚居区，甚至达到12个载频，从今后业务发展考虑，在城区，均按12载频设计，也就是直流功耗为1.7KW 左右, 再加上随着3G 工程上马, 每个WCDMA 机柜1.5KW 考虑, 配置1个WCDMA, 共有
3.2KW,, 传输设备为0.3KW ，三者相加, 共有3.5KW 的直流设计功耗。
(1)蓄电池容量计算:
根据相关规范，蓄电池容量按市电停电后基站设备维持时间10小时、传输设备维持20小时来配置。这主要是考虑到移动通信基站由于数量众多、站址分散、交通困难，在发生移动通信基站发生断电故障，特别因为供电部门高压线路施工、或者是异常灾害性天气导致供电部门线路故障，形成的大面积停电。在这种情形下，应急发电设备数量有限，应急发电人员数量有限，再加上道路通行困难，不可能保证每个站点都同时发电，往往只能
采用移动通信基站轮流发电。在这种状况下，蓄电池组的容量配置冗余，就显得至关重要。
Q=5×I 基站+20×I 传输=3200/53.5×10+300/53.5×20
=598+112=710AH
考虑到冗余发展, 设计为两组10小时放电率容量为500 AH 的蓄电池，选择型号为光宇GFM-500。
(2)计算均充时总电流
I 总=I负荷+I均充=（3200+300）/56.4+100
=62+100
=162A
(3) 确定整流模块数量
根据计算, 为满足通信设备与蓄电池组均充电流的负荷，应配置7个25A 整流模块，考虑到备份冗余及三相负荷均衡，应配置9个25A 整流模块
（4）开关电源选择：
根据计算结果，应选择艾默生公司生产的PS48300/25型开关电源；它们采用25A 整流模块，最大系统配置额定直流输出为300 A。
（5）直流线缆选择：
直流负载连接电缆、电池负载连接电缆按下列公式计算：
A=∑I ×L/K⊿U
式中A —导线截面积（mm 2 ） I—流过导线的总电流(A) L—导线回路长度(m) U—导线上允许压降（V ） K—导线的导电系数。K 铜=57
则有蓄电池连接电缆
A=100×10/57×0.3=58(mm2)
取用RVVZ70电缆;
直流负载电缆:
A=1660/53.5×8/57×0.3=14.47(mm2)
取用RVVZ16电缆.
基站开关电源配电图
4.2 移动通信基站恒温系统系统配置设计及计算
4.2.1移动基站热负荷构成
移动通信基站的热负荷来自下述几个方面：
1、从机房围护结构传入的热量Q 1；
所谓围护结构是指机房的屋顶、门窗传入的热量，以及室内外温差传入的热量入的热量，夏季是正值，是夏季移动通信机房空调需要克服的主要热负荷；冬季为负值，可以抵消机器设备产生的热负荷；在实际工作中，在冬季可以关闭空调，避免浪费。从机房围护结构传入的热量可根据室内外温差引起的稳定传热公式来计算，
Q 1=K*F*⊿T （Kcal/h）
K---围护结构的传热系数（Kcal/m2*h*℃）
F---围护结构的传热面积（m 2）
⊿T —室内外温差（℃）
2、开关电源工作产生的热量Q 2；
根据开关电源生产厂家提供数据, 开关低压的交/直流转换效率为90％, 也就是有10％的能量热量, 在停电后恢复供电时, 对电池充电电流的直流负荷也要考虑进去, 则有:
Q 2城市=(8.02+200×56.4/1000)/0.9×0.1×0.86=1.84(Kcal/h)
Q 2农村=(3.5+100×56.4/1000)/0.9×0.1×0.86=0.87(Kcal/h)
3、基站BTS 设备本身的发热量Q 3，基站BTS 设备是设计移动通信基站机房空调的依据。
基站BTS 设备的发热量按下式进行计算：
Q 3=VA （W ）
或Q=0.86VA (Kcal/h)
式中0.86---每瓦电能变为热能的换算系数
V-------工作电压(V)
A-------忙时平均工作电流
以上三项相加，就是移动通信基站的热负荷总量。
4.2.2城市移动通信基站恒温系统配置设计及计算
GSM900城市移动通信基站，采用-48VDC 供电，单载频功耗话务忙时为130W ，现在城市基站一般配置都在12个载频以上，很多移动通信基站，如火车站、汽车站、繁华商业区、商务区等地的，甚至达到24个载频，从今后业务发展考虑，在城区，均按24载频设计，也就是直流功耗为3.32KW 左右, 再加上随着3G 工程上马, 每个WCDMA 机柜1.5KW 考虑, 配置3个WCDMA, 共有4.5KW,, 传输设备为0.3KW ，三者相加, 共有8.02KW 的直流设计功耗。根据上式则有：
Q 3 =0.86VA=0.86×8.02KW=6.9(Kcal/h)
Q= Q1+ Q2+ Q3＞10 Kcal/h
另外考虑到电池充、放电释放热量、夏季围护结构传热等非固定性因素，且移动通信基站采用三相供电, 考虑三相负荷平衡因素, 取定城市空调为KFR13LTD 型空调。
4.2.3 农村移动通信基站恒温系统配置设计及计算
GSM900基站，采用-48VDC 供电，单载频功耗话务忙时为130W ，现在农村基站一般配置都在6个载频以上，很多移动通信基站，在乡镇居民聚居区，甚至达到12个载频，从今后业务发展考虑，在城区，均按12载频设计，也就是直流功耗为1.7KW 左右, 再加上随着3G 工程上马, 每个WCDMA 机柜1.5KW 考虑, 配置1个WCDMA, 共有3.2KW,, 传输设备为0.3KW ，三者相加, 共有3.5KW 的直流设计功耗。
则上式有
Q3 =0.86VA=0.86×3.5KW=3.01Kcal/h
Q= Q1+ Q2+ Q3＞5 Kcal/h
另外考虑到电池充、放电释放热量、夏季围护结构传热等非固定性因素，且移动通信基站采用三相供电, 考虑三相负荷平衡因素, 我们考虑取定城市空调为三相KFR75LTD 型空调.
4.3 移动通信基站交流供电系统配置设计及计算
4.3.1 城市移动通信基站交流供电系统配置设计及计算
根据实际检测的资料数据，GSM900基站，采用-48VDC 供电，单载频功耗话务忙时为130W ，现在城市基站一般配置都在12个载频以上，很多移动通信基站，如火车站、汽车站、繁华商业区、商务区等地的，甚至达到24个载频，从今后业务发展考虑，在城区，均按24载频设计，也就是直流功耗为3.32KW 左右, 再加上随着3G 工程上马, 每个WCDMA 机柜
1.5KW 考虑, 配置3个WCDMA, 共有4.5KW,, 传输设备为0.3KW ，三者相加, 共有8.02KW 的直流设计功耗。城市移动通信基站由于功耗大, 发热量高（具体计算见下面恒温系统配置设计）, 一般配置制冷量为13KW 的空调，按制冷系数为2.9计算, 实际交流功耗为4.48KW. 则有:
负载电流为
I JS =KX ×∑P ／31/2U L cos ø
根据计算结果和相关缆线技术指标，设计取定2.5A/mm：
采用三相供电方式, 电表配置为10-40型电子数字式电表；
交流电缆采用RVVZ3×25+1×10；
交流供、配电箱引入空开取用DZ47-100H C1OO；
因为开关电源在市电中断恢复供电时均充直流电流根据实际观察测试，最高可达0.2C 10（C10：蓄电池组10小时放电率容量）, 也就是，将近400A ，空调启动交流电流也可达２.5-4倍额定运行电流，因此，空调来电自启动必须设置固定延时，一般取20S ，确保开关电源与空调不能同时启动，以避免主交流引入空气开关因空调、开关电源同时启动电流过大保护断开，导致交流供电中断。
稳压器采用上海虹宇公司SBW-30型。其性能指标为稳压精度±1％，分相电子调压，调压范围为±30％, 具有过滤多次谐波功能，。我们泉南基站在2000年建成投入使用后，夏季高温天气时段，空调经常因电压波动大而保护停机，开关电源整流模块、基站BTS 收发模块故障率均较高。自从2003年8月安装海虹宇公司SBW-30型至今，设备运行稳定良好，基本上没发现空调、开关电源整流模块、基站BTS 收发模块故障。 2
4.3.2 农村移动通信基站交流供电系统配置设计及计算
根据实际检测的资料数据，GSM900基站，采用-48VDC 供电，单载频功耗话务忙时为130W ，现在农村基站一般配置都在6个载频以上，很多移动通信基站，在乡镇居民聚居区，甚至达到12个载频，从今后业务发展考虑，在城区，均按12载频设计，也就是直流功耗为1.7KW 左右, 再加上随着3G 工程上马, 每个WCDMA 机柜1.5KW 考虑, 配置1个WCDMA, 共有3.2KW,, 传输设备为0.3KW ，三者相加, 共有3.5KW 的直流设计功耗。农村移动通信基站由于功耗小, 发热量相对较低（具体计算见下面恒温系统配置设计）, 一般配置制冷量为7.5KW 的空调，按制冷系数为2.9计算, 实际交流功耗为2.6KW. 则有:
W 总=W直流负荷+W交流负荷=3.5 KW+2.6 KW =6.1KW
根据计算结果和相关缆线技术指标，设计取定： 采用三相供电方式, 电表配置为10-40型电子数字式电表； 交流电缆采用RVVZ3×16+1×10；
交流供、配电箱引入空气开关取用DZ47-100H C100； 配电箱输出至开关电源空气开关选用DZ47-100H C60；
根据实际测试与空调厂商提供的技术数据，空调启动瞬间电流可达到空调运行额定电流的２.5-4倍, 因此配电箱输出至空调的空气开关选用DZ47-100H C60；
因为开关电源在市电中断恢复供电时均充直流电流根据实际观察测试，最高可达0.2C 10（C10：蓄电池组10小时放电率容量）, 也就是，将近200A ，空调启动交流电流也可达２.5-4倍额定运行电流，因此，空调来电自启动必须设置固定延时，一般取20S ，确保开关电源与空调不能同时启动，以避免主交流引入空气开关因空调、开关电源同时启动电流过大保护断开，导致交流供电中断。
稳压器采用上海虹宇公司SBW-20型。其性能指标：分相电子调压，调压范围为±30﹪, 输出电压为220±1V AC 并能有效过滤多次谐波。 变压器配置设计及计算：
因开关电源的特殊性, 要求有交流供电有较大的冗余。根据相关规定，开关电源负载不宜超过变压器容量的30％。如果开关电源负载超过变压器容量的30％，整流器产生的高次谐波电流就会使电压波形产生严重畸变，影响开关电源、变压器和其他用电设备的正常工作。 开关电源负载应按视在功率计算，简单计算方法是：
输出电压（60VDC ）×输出电流（按最终开关电源配置模块计算） =60VDC×300A =18KVA
空调配置制冷量为7.5KW, 根据海尔空调提供的RF73WTD 空调的技术数据, 空调制冷系数为3.0。则交流负荷为2.42KW, 功率因数为0.8, 视在功率为3.01KVA 。 两者想加，
18KVA+3.01KVA=21.01KVA 这就是需要变压器的配置容量。
因为开关电源视在功率有较大冗余，根据变压器厂家提供的技术数据综合考虑， 变压器配置容量配置，我们取用20KVA, 变压器型号为S 11-20。
4.4 移动通信基站安全防护系统计算
4.4.1天馈线防雷采用三级接地：第一级为天线、馈线连接点，第二级为馈线从铁塔到基站机房馈线口转弯处1米以内，第三级为馈线、室内软馈线连接处的防电器，接地电阻小于10欧姆；
馈线防雷施工图
交流防雷施工图
4.4.2 独立机房的地网应采用环形接地网；办公楼、大型建筑上的机房的地网充分利用建筑物自身各类可能与地构成回路的金属管道，并于大楼顶避雷带或避雷网预留的接地端多次连接，可能的话，敲开几根柱子内的钢筋与大楼顶避雷带或避雷网预留的接地端相互连接在一起作为移动通信基站的接地。机房内导电装置各部分用等电位导体作等电位连接，以减小雷击时或电器装置故障下可能在这些部分之间产生的电位差。其中，不能直接连接的带电体和信息线通过安装电涌保护器作等电位连接。设计要求，地网接地电阻小于10欧姆。
基站设备防雷接线施工图
4.4.3自动灭火系统采用郑州消防设备厂温控CO 2灭火器WK-CO 2-02/65，当室内温度大于65摄氏度时，自动开启灭火剂喷口，释放灭火剂进行灭火。
4.5 移动通信基站监控系统配置确定
基站动环监控系统，目前已比较成熟的产品较多，我省移动基站工程目前最新采用高新兴公司的BS-330与佳讯公司的JS-24C 两种型号系统。两种型号产品，从功能、实现方式上看，基本雷同。只不过高新兴公司的BS-330在监测精度上比佳讯公司的JS-24C 要好一些。具体取定中，可根据在网产品规模、整体系统协调等因素综合考虑。因为阜阳地区在网佳讯产品已有较大规模，考虑整体配合与售后因素，暂取佳讯JS-24C 型基站动环监控系统，能够基本满足目前基站动力环境监控的需要，系统结构配置如下。
第五章 结束语
移动通信基站的电源系统设计，从根本上决定着移动通信基站设备的运行，必须充分运用最新技术理论与实践手段，充分考虑移动通信基站数量众多、站址分散、交通困难、维护难度大、传输环网拓补的特点，保障设备安全、良好、稳定、高效运行为立足点，从根源上降低设备故障和运行维护成本，以达到结构明晰、安全、简练，维护、操作方便的要求。
鉴于作者技术理论、实践认识的限制，准备时间仓促，最新技术理论不断形成与实践手段的成熟、发展，本设计一定有很多考虑不周之处，望老师批评斧正。
通过五年多的高函学习, 在南京邮电大学及安徽邮电职业技术学院领导、老师的精心指导帮助下，使我从根本上认识、熟悉了现代通信的系统理论知识，完成了对现代通信系统从知其然到知其所以然的知识、技能结构的巨大飞跃。在这里，感谢教育过、关心过、指导过、帮助过我学习的南京邮电大学及安徽邮电职业技术学院领导、老师，向你们表达最诚挚的恭敬、感激之情。
在今后的工作中，我将时刻牢记南京邮电大学及安徽邮电职业技术学院领导、老师的教诲，踏实工作，谦虚学习、精诚团结、努力进取，为通信事业的建设、发展作出自己最大的贡献。