8   直流配电系统

通信局(站)一般采用-48V直流电源系统,负极线为供电线,正极线为回流线(也称为蓄电池回流线BR)。直流电源的回流线必须在一点或多点与CBN网络连接而接地。根据回流线与被供电的设备连接网络(BN)之间的连接点的数目,可将直流配电系统分为两类:

(1)如果直流电源回流线通过一点与BN连接,称为“隔离直流回流线直流电源系统”简称“DC-I”;

(2)如果直流电源回流线通过多点与BN连接,称为“公用直流回流线直流电源系统”,简称“DC-C”。

当被供电的设备处于“网络-BN”时,直流供电系统可分为DC-C-CBN和DC-I-CBN。

当被供电的设备处于“IBN”网络时,直流供电系统可分为DC-C-IBN,DC-I-IBN。

8.1   DC-C-CBN系统和DC-C-IBN系统

直流回流线通过多点连接到CBN的直流配电系统称为DC-C-CBN系统(见图10),这些连接点一般在每个配电盘上。每个设备机架均连接到CBN。DC-C-CBN系统的优点是对机架的短路故障具有低阻抗回流通道,大部分短路电流通过与机架连接的回流线返回电源,实际上是用回流线作为PE线,虽然每个机柜仍有对CBN的连接,但大部分短路电流是通过回流线返回电源的。DC-C-CBN系统缺点是,由于设备连接到CBN,易受雷电或电源故障瞬变的影响。

图10  DC-C-CBN系统

图11示出DC-C-IBN系统。DC-C-IBN系统与DC-C-CBN系统相比,除了系统机架及其连接导线是通过单点(SPC)连接到CBN外,两者是相同的。

图11  DC-C-IBN系统

8.2   DC-I-CBN系统和DC-I-IBN系统

图12是DC-I-CBN系统,其中设备连接网络是CBN(每个设备均与CBN连接),直流回流线只在电源设备上通过一点与CBN连接,配置独立的PE线。

图12  DC-I-CBN系统

图13是DC-I-IBN系统,其中设备连接网络是IBN(每个设备均与CBN隔离),回流线只在电源设备上通过一点与CBN连接,配置独立的PE线。

图13  DC-I-IBN系统

DC-I的优点是避免了设备连接网络与DC电源配电之间的耦合。缺点是DC电源线与CBN之间存在共模浪涌电压。浪涌电压的幅度取决于由DC电源线和CBN构成的环路的大小。如果PE线接近DC配电导线布放,DC电源线和CBN构成的环路较小,因此可以减小耦合。

以上两种DC-I系统都需要专门配置的PE线以承载故障电流。然而，DC-I直流配电系统的PE线与交流配电系统的PE线有所不同，它不需要每个分路都配置一个PE线，每一级配电有一个PE线就够了。

值得一提的是,目前我国通信局(站)采用的直流配电系统绝大部分均为DC-I系统,但没有配置专门的PE线,尚存在着一定问题。

8.3   DC-C和DC-I 混合系统

对于某一种设备究竟采用DC-C还是DC-I直流配电系统,应根据厂家的规定来确定,即应以厂家进行EMC试验时所采用的直流配电系统为首选。如果无法确定优选直流配电系统,可以采用混合DC-C和DC-I系统的折中方案。图14示出混合DC-C和DC-I系统,从电源设备到第一个配电盘PDB采用DC-C,第一个配电盘PDB之后采用DC-I系统。因此第一个PDB之前,回流线兼用作PE线;第一个PDB之后采用专用的PE线。

图14  混合DC-C和DC-I系统

8.4   高压直流(HVDC )配电系统的接地

目前我国试验的高压直流配电系统大部分采用240VDC。而ITU最新标准已明确规定高压直流供电系统电压范围为260-400VDC,无疑这是高压直流供电系统的目标解决方案,而240VDC只是过渡方案。

传统的-48VDC直流电源系统正极(回流线)接地的方法很容易移植到高压直流(HVDC)系统,但对于400VDC直流系统,正极接地会在负极上产生-400VDC触电危险电压。目前我国正在试验的240V高压直流电源系统中,采用“浮地”方式,即电源的正极和负极均不接地,被供电的设备接地,即相当于交流系统中的IT系统,或称为ITDC系统。人身触及任何一极均不会触电,但需配置正极和负极的绝缘监视系统,比较复杂。

ITU最新标准(ITU L.1200 (2012-05))规定了400VDC高压直流电源系统的接地方案。图15示出高压直流配电系统接地的基本结构实例。如图所示,直流电源的正极和负极均经大电阻Rg与地连接,要求接地故障电流被限制到20mA,因此人身触及任何一极都是安全的。因为直流电源的正负极对地的电压均为电源电压的一半,保护装置应安装在DC配电设备的正负电源线上。所有设备、机架均接专用的保护地线(PE)。这种接地称为“高阻中点接地”。

图15  高压直流配电接地系统结构实例

9   结束语

通信局(站)的接地是一个非常重要而复杂的问题,需要深入研究妥善解决。尤其在连接网络的实施、联合接地、接地电阻、交流和直流电源系统的接地等方面,均需在理解相关国际标准和我国标准的基础上,更新观念,采用先进技术,使我国通信局(站)接地系统水平进一步提高。

参考文献
[1]IEC 60364-1 Low voltage electrical installation-Part1:Fundamentalprinciples,assessment of general characteristic, definitions
[2]ITU-T Earthing & Bonding Handbook
[3]ITU Recommendation K.27(1991):“Bonding Configurations and Earthing inside a Telecommunication Building”
[4]GB50689-2011《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》
[5]YD5098-2005《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》

（御风）