通信机房电源防掉电方法探究

2019-06-05李银碧

通信电源技术 2019年5期

李银碧

（浙江邮电职业技术学院，浙江绍兴 312366）

0 引言

通信机房电源是电信网络运行的基础和心脏。设备的断电、关机等故障现象会造成系统数据的丢失或出错，影响整个数据机房的正常运作。数据中心掉电导致业务中断的案例数不胜数，可靠稳定的供电是系统稳定运行的基本要求。通信机房采用科学合理的维护模式，优化电源网络资源，围绕“电源不掉电”这个目标展开各项工作，保障通信设备安全优质供电，提供良好的机房环境。通信电源专业的核心工作就是电源防掉电，为通信网络提供基础保障。

1 基础维护管理

1.1 维护巡检

日常主动性维护作业和巡检。动力系统设备实行统一管理、集中监控和分区维护的原则。根据维护规程要求制定作业计划，做好设备日常维护和测试工作。

定期巡视机房现场，检查机房环境和日常清洁，检查机房设备工作是否正常，运行时有无异常声音和气味，及时发现隐患并排除故障，保证动力系统稳定运行。

精确统计在网电源设备（特别是蓄电池）的运行年限，并对超年限的设备给予重点关注与及时替换，是电源安全保障重要的一项工作。通过创新升级动力环境监控系统，可以减少维护工作量。当设备超过正常使用年限后，网管自动出现“设备运行时间超年限”的告警，有效降低人工资源管理带来的疏漏。

1.2 应急管理

在做好电源日常维护和巡检工作外,还应结合实际情况，以安全第一，预防为主，制订科学有效的应急保障预案。这直接关系通信电源“防掉电”工作的成败。以“先抢通，后抢修”为基本原则，当通信电源供电出现大面积停掉电事故时，应首先保证重要局（站）供电安全，采取各种必要措施保障电信网络的畅通，防止出现系统性瘫痪和损毁的严重后果。预案内容包括组织架构、人员安排、设施及器材配置、手段及方式、距离及时限要求、处理流程、厂商技术支撑以及传报制度等方面。应急保障设施包括移动油机、应急设备接入设施、配套缆线和相同型号的整流模块[1]。

完善应急预案演习机制，不定时组织开展供电紧急处置演习，通过预案和演练两者有机配合，使电源不中断或尽量缩短中断时间，提高对事故处理和应急综合处置能力，做到防患于未然，确保通信局站“防掉电”。

1.3 电源故障案例分析

某机楼发生一起因开关电源输入空开容量配置不合理、故障处理不及时而导致的直流供电系统故障。该套开关电源由1个整流架（15个100 A模块）、1个直配屏、4组1 000 Ah蓄电池组成，与机房空调共用交流屏，负载电流约1 020 A。

1.3.1 障碍发生及处理过程

（1）网操中心对蓄电池核对性容量测试，检查正常后于11:00离开现场；

（2）12:01省动环监控产生“直流电压欠压”告警，维护分局接到故障工单，认为是蓄电池容量测试触发告警，未对现场维护人员派单；

（3）12:07省动环监控系统产生“15个整流模块通信异常告警”告警；

（4）12:26维护分局接到第二张工单，通知值守人员现场查看；

（5）12:40值守人员到达现场检查；

（6）12:55确认是开关电源系统交流输入开关跳闸引起，但经多次合闸尝试未成功；

（7）13:15中心技术支撑人员到达现场，确认为开关内部机械故障必须更换，现场无备件，立即启动备件紧急调用程序；

（8）14:07断路器送达现场；

（9）14:42更换完毕并合闸供电，故障恢复。

该次故障原因为开关电源交流输入开关配置不合理（100 A），随着蓄电池充电功率的增加，开关发热直至引起热脱扣，同时出现机械故障；现场没有备件，也没有采取积极有效的应急措施，导致故障处理时间过长。

1.3.2 后续防范措施

（1）加强对配电系统配置和保护整定值符合性检查，及时更换、调整容量配置或参数设置不合理的断路器；

（2）在枢纽局（站）配置维护应急处置所必须的备品、备件和应急处置工具（如应急短接电缆等），缩短故障处理时限；

（3）通过“应急培训→实战演练→完善应急预案”多阶段的循环与巩固，提升现场维护人员应急处置能力；

（4）加快动环监控手机APP应用，故障派单、信息传递流程尽量扁平化；

（5）及时记录安全管理隐患清单，根据汇总收集的运行数据分析系统及设备运行状况，提出改善供电质量的对策和相应措施。

2 通信电源设备现场维护

对设备而言，当前运行状态是其正常状态的最直接表现，所以定期进行运维安全检查，能帮助及时发现并处理各类设备预警。

现场巡检时，首先要注意检查设备有无异响、异味、异色、异动等情况。若有异常须及时处理，现场无法处理的需及时上报。

2.1 高低压配电设备

高压交流供电系统由高压供电线路、高低压配电设备、变压器及防雷等设施组成，如表1所示。

表1 高低压配电设备现场维护

案例1：断路器整定值设置不合理引发断电故障

某机房楼层总交流配电屏采用双电源ATS转换方式供电，双电源转换开关下端总断路器（额定容量：800 A）自动断开保护，所有在用分路断路器（额定容量小于400 A）均处于闭合状态。

故障处理：

（1）测量市电电压、频率等指标，确定市电正常；

（2）断开各在用分路断路器，做好应急准备后逐级送电，所有设备工作正常，说明负载侧无短路现象；

（3）测量负载电流为300 A，含蓄电池充电电流，800 A断路器不存在过载或偏载问题；

（4）观察一段时间后，总断路器仍能正常工作，确定断路器没有损坏；

（5）核对断路器Ir、tr、Isd设置，发现Ir（过载长延时脱扣电流整定值）出厂设置为0.4倍（800×0.4=320 A）。机房内现有3台专用空调和4套开关电源在用，如果空调启动和蓄电池均充等因素同时发生，断路器易造成过载保护；

（6）将楼层总交流屏双电源开关下端断路器Ir设定为0.9，同时对所有综合楼机房和变电所断路器进行普查，调整了一部分断路器相关设置参数，工作正常。

2.2 自备发电机组

在市电故障或市电停电的情况下迅速起动并带动发电机组，保证向通信设备供给安全可靠、质量保证、电压和频率满足通信设备要求的电力。维护过程中停电油机正常启动，关注供电稳定性及出现故障时的应急处理等内容（见表2）。

表2 自备发电机组现场维护

2.3 UPS电源

UPS为设备提供交流不间断电源，其维护内容见表3。

表3 UPS电源现场维护

案例2：某电力室130 kVA爱克赛UPS B系统输出屏11#空开压降过大，如图1所示。

图1 输出屏11号空开压降过大

测量空开数据如表 4 所示。

表4 测量空开数据

压降为空开内部存在，确定为空开内部触头接触不良造成，需要更换空开。

2.4 直流开关电源

开关电源是由交、直配电、整流和监控模块组成的直流供电系统[2]，其维护内容见表5。

表5 直流开关电源现场维护

案例3：开关电源熔丝异常温升，如图2所示。

图2 熔丝温升异常

温升异常原因：电流过大；设备端故障；熔丝老化；接触不良。其中，电流过大考虑不均流，后三项则为故障隐患。

现场对熔丝电流和电压量取值如表6所示。

表6 现场的熔丝电流和电压量取值

考虑电流影响和测量误差因素，应该是熔丝座与电缆连接或是熔丝座与铜排接触不良导致异常温升。用起拔器将熔丝刀体插紧，将熔丝下端与铜排的螺母紧固，量取铜排与电缆铜鼻子压降，变为8.1 mV，恢复正常，一段时间后温度也恢复正常。

2.5 蓄电池组

蓄电池是通信电源中交流不间断和直流不间断供电的重要保证，其维护内容见表7[3]。

案例4：蓄电池短路着火燃烧，如图3所示。

本次故障是因一个蓄电池壳体渗液引发对地短路，蓄电池着火产生的高温进一步破坏电池汇流电缆绝缘，短路引发自燃，在走线架上有明显短路点。

安装蓄电池时采用电池安装面有绝缘片或有防漏底座的安全型蓄电池架，可以有效避免由于渗漏而引发的严重故障。

表7 蓄电池组现场维护

2.6 动环监控设备

一套与日常维护工作紧密结合、完善的监控系统，可以帮助及时了解电源设备的运行状况[4]。一旦发生故障，可以及时抢修。动环监控系统的维护内容见表8。

图3 蓄电池防漏液安全架

3 机房环境管理与建设

随着通信业务的迅速发展，电源主设备密集度提高，空调作为机房环境设备对机房运行起着至关重要作用。如何提高空调设备运行可靠性，将局部高密度的热量移除是重点研究内容，而可靠性和节能降耗是机房空调研究的永恒主题。对机房空调的管理重点关注空调开启台数和温度设置是否合理。而在节能减排过程中，冷通道封闭机房应安装盲板并齐全；对退网设备及时关闭电源；归并提高开关电源、UPS等负载率；交换退网后及时调整空调位置，以利散热降温。

良好的机房环境是通信设备稳定工作的保证，机房环境主要检查内容有：

（1）机房温、湿度、清洁度符合规定要求；（2）机房门、窗、电缆孔洞封堵规范；

（3）一楼机房设有防止小动物进入措施；

（4）高低压配电屏、UPS电池、240 V电池四周敷设绝缘垫；

（5）机房烟雾探头、报警系统工作正常，消防设施良好齐全，无易燃物；

（6）工程施工、设备安装规范，使用线缆或其他材料符合规定。