Sistemi za telekomunikaciski lokacii

Изведба на системи за напојување на радио телекомуникациски локации

Скопје, 2012 година ИзработилМ-р Владимир Талевски

1. Вовед...........................................................................................................................32. Критични параметри при изведба на систем за напојување во радио телекомуникациска локација............................................................................................4

2.1. Доверливост на дистрибутивна мрежа............................................................42.2. Конфигурација на системи за напојување кај радио телекомуникациски локации...........................................................................................................................4

2.2.1. Изведба со еден или два генератори........................................................52.2.2. Климатизација и внатрешни единици.....................................................62.2.3. Минимално хармонично изобличување..................................................62.2.4. Напојување од 48V и -48V........................................................................62.2.5. DC и AC потрошувачи, VRLA батерии...................................................7

2.3. Критериуми за димензионирање на генератор и алтернатор........................72.3.1. Останати фактори за разгледување..........................................................82.3.2. Аларми........................................................................................................82.3.3. Фактори при предвидуање на автоматско заштитно префрлување (automated transfer switch АТЅ).................................................................................9

3. Имплементација и примери на системи за напојување на радио телекомуникациски локации..........................................................................................10

3.1. Карактеристики на систем за напојување на радио телекомуникациски објекти од повеќе функционални целини..................................................................133.2. Карактеристики на компактен систем за напојување на радио телекомуникациски објекти........................................................................................19

4. Трендови за оптимизација......................................................................................224.1. Намалување на климатизација.......................................................................224.2. Подобрување на енергетска ефикасност на радио опремата.......................224.3. Градежни материјали......................................................................................224.4. Регулаторни промени и делење/изнајмување на опрема.............................234.5. Алтернативни извори на енергија..................................................................23

5. Заклучок....................................................................................................................266. Референци.................................................................................................................27

2

1. Вовед

Предвидувањата на индустријата се дека во 2012 ќе бидат изградени над 75,000 нови телекомуникациски локации за поставување на базни станици и радио опрема (во понатамошниот текст “радио телекомуникациски локации”) во земјите во развој, што ќе опслужуваат над 50 милиони предвидени нови корисници. Најголемиот дел од овие столбови ќе користат генератори на електрична енергија, било тоа да е заштитна резерва или како главен извор на енергија во одалечените локации. Дизајнот, техничките спецификации и конфигурацијата на ваквите системи за напојување е фокус на овај труд.

На Слика Бр. 1 е прикажан пример за изведба на надворешен систем за напојување за базна станица.

Слика Бр. 1 Пример за изведба на надворешен систем за напојување за базна станица

На сликата се гледаат сите елементи од радио телекомуникациската локација: контејнер со системот за напојување и базната станица, заземјен антенски столб, генератор и ормар/кабинет за надворни приклучоци (дистрибутивна мрежа 380V, генератор) и заштита од електромагнетни пречки и пречки од дистрибутивна мрежа. Под базна станица воопштено се подразбира радио телекомуникациска опрема за безжични комуникации, нејзино напојување, помошни телекомуникациски уреди (системи за пренос, податочна опрема) и сл.

3

2. Критични параметри при изведба на систем за напојување во радио телекомуникациска локација

2.1. Доверливост на дистрибутивна мрежа

Доверливоста на дистрибутивната мрежа во некои случаи не е целосно задоволувачка, па затоа едноставно продолжување на мрежата не е комплетно решение. Прашањата за доверливост на дистрибутивната мрежа се најчести во недоразвиени рурални средини или кај екстремни географски локации, иако ова прашање не е за занемарување и во урбани средини. Чести се случаите и на монтажа на резервни генератори во урбани средини кои се активни по неколку часови во текот на денот. Континуираниот раст на цените на горивата придонесува трошокот за работа на ваквите дизел агрегати да биде еден од најголемите фактори за cost of ownership (TCO) за телекомуникациските столбови. Последните пресметки се дека кај дизел агрегат од 12 kW кој би работел осум часови дневно, трошокот за гориво изнесува 64% од ТСО. Затоа и голем дел од операторите ќе се ориентираат кон алтернативни решенија.

2.2. Конфигурација на системи за напојување кај радио телекомуникациски локации.

Побарувањата за напојување радио телекомуникациските локации зависат од неколку фактори: Дали е локацијата во затворен простор (indoor) или на надворешна локација

(outdoor)? Дали е урбана или рурална локација? Во кој регион е локацијата?

Бидејќи се работи за многу општи променливи, не е возможно да се креираат унифицирани профили на оптоварувањето кај различни конфигурации на радио телекомуникациски локации. На Табела Бр. 1 се прикажани општите варијации на побарувањата за генератори за различни региони.

Табела Бр. 1 Генератори за различнио региониРегион Режим Оптоварување     

Африка Примарно7.5–40 kVA, моно- и/или три- фазно

Азија Пацифик Примарно 25–40 kVA, три-фазноЛатинска Америка Примарно 5–30 kW, моно-фазноСреден Исток Примарно 25–40 kVA, моно-фазноЕвропа и Северна Резервен 20–60 kW, три-фазно

4

Америка

2.2.1. Изведба со еден или два генератори

Конфигурацијата на систем за напојување најчесто опфаќа 3-фазен AC излез, каде моно-фазните оптоварувања се балансираат подеднакво меѓу трите фази. Најголем дел од операторите во Европа и Северна Америка користат еден дизел генератор како резерва на главното електрично напојување. Кај локациите кои се водат како критични (претходно поглавие) некогаш се користат и два генератори: еден кој работи непрекинато и се менува со другиот на определен временски период.

При димензионирањето на електричното напојување и генераторот на радио телекомуникациската локација најчесто мора да се калкулира со: димензии на трансиверите, климатски и географски услови, тип на исправувачи и инвертери кои се користат во напојувањето (switch mode power supply SMPS), број и капацитет на батерии, големина на дизел резервоар во однос на просторни услови на локацијата или контејнерот, оптоварувањето од базните станици. На Слика Бр. 2 е прикажан дијаграм на електрично напојување на базна станици каде се користи 12 kW (15 kVA) генератор, што би било задоволувачко за најголемиот број на стандардни базни станици во нашите региони.

Слика Бр. 2 Дијаграм на електрично напојување на базна станици

5

Како што може да се види, најголеми потрошувачи се радио опремата и остани помошни уреди како осветлување, безбедносни системи и климатизација. Базната станица се напојува преку SMPS, којшто е (DC) напојување. Кај некои имплементации, SMPS е дел од покомплескна power interface unit (PIU), којашто вклучува и трансфер прекинувач и стабилизатор на напонска линија за одржување на напојувањето помеѓу корисниците и генераторот. Целта на PIU е и заштита на опремата од пренапони предизвилани од атмосферски празнења, контрола на состојба на батериите и струјата на полнење на батериите. Исправувачите и инверторите во SMPSи PIU системите имаат минимални загуби на енергија, работат со ефикасносто од 95–98%.

2.2.2. Климатизација и внатрешни единици

Климатизацијата игра важна улога при пресметките на димензии на генераторите кај системи во затворени простории, внатрешни единици. Логично е дека климатизацијата е неопходна за време на летниот период, и бројот на клима уреди зависи од големината на просторот и инсталираната опрема, и кај важни локации може да се предвидат и два клима уреди во резервен режим на работа, со тоа што при пресметките се предвидува дека само еден уред е активен. Кај локациите кои се отворени, потребата од климатизација е помала, и се врши пресметка само на одржување на оптимална температура на електронска опрема. Затоа може да се користат помали генератори.

2.2.3. Минимално хармонично изобличување

Кај системите за напојување кај радио телекомуникациските локации е неизбежно хармонично изобличување, кога се користат нелинеарни потрошувачи преку исправувач, како во случајот на потрошувачи на SMPS. Најголемиот број на оператори го сметаат изобличувањето на излезниот потрошувачки напон за минимално заради брзата фреквенција на преспојување кај транзисторите кои се користат во исправувачите. Изобличувањето се ублажува и со користење на предимензионирани алтернатори кај генераторите, кои се користат да се исполнат барањата за јачина на струја за покренување на комресор кај клима уредот. Предимензионираните алтернатори се користат и за намалување на вкупната импеданса на системот (реактансата).

2.2.4. Напојување од 48V и -48V

Иако може да се користат и други волтажи, најголем дел од телекомуникациската опрема функционира на напојување од -48V DC. Ова е пракса од најраните денови на телефонијата, кога е утврдено дека 48V DC е соодветно висок за долги телефонски линии, но и соодветно низок за да нема повреди при допир со телефонски жици. Затоа, најголем во дел од регулативата за

6

заштита при работа, напонот понизок од 50V се смета за безбедно ниско-напонско коло.

Исто така практична е можноста за користење на класични оловни 12V батерии (valve regulated lead acid - VRLA) кои би се поврзале во серија.

Позитивното заземјување на -48V сисемот исто така е пракса од првите системи за телефонија. Негативната волтажа на линијата била супериорна во однос на позитивната волтажа во поглед на заштита од електрохемиски реакции или уништување на бакарните линии кога кабелот би се навлажнил. Негативната волтажа заштитува и од сулфуризација на батериските терминали (сулфуризацијата на батериските контакти е најголем уништувач на батериите).

2.2.5. DC и AC потрошувачи, VRLA батерии

Кај дистрибутивниот панел на Слика се прикажани основните AC потрошувачи кои се напојуваат од генераторите или од дистрибутивната мрежа. Тоа се најчесто клима уреди (едно или три-фазни) и осветлување и безбедности системи (моно-фазни). Останати AC потрошувачи може да бидат и пумпите за гориво или вентилаторски системи во просториите на дизел агрегатот. Иако не е прикажано на слика ХХ, честа појава е користење на DC-to-DC конвертори за добивање на +24V DC напон за некои потрошувачи од областа на контролни и управувачки системи. Кај некои конфигурации како резервен систем за напојување се користат и комплети од VRLA батерии, кои функционираат паралелно со генераторот за намалување на трошоците за гориво. Кај овие случаи генераторот се користи само за полнење на батериите кога добива нотификација дека напонот на DC напојувањето е под минимална вредност. Се разбира ова има и недостаток, од аспект на доверливост и резервно време на батериите, заради големиот број на полначки циклуси кога батериите ќе се испразнат. Во вакви случаи мора да се користи и систем за постојано управување и контрола на батериите. Генераторот не треба да се користи да ги одржува батериите (float) туку да дава висока струја за полнење или да овозможи директно напојување доколку батериите откажат. При избор на вакви системи, мора да се води сметка дека и покрај намалувањето на трошоците за гориво, се зголемуваат трошоците за одржување на батериите.

2.3. Критериуми за димензионирање на генератор и алтернатор

Првиот чекор при дизајнирање на системите за напојување е големината.

Мора да се познати параметрите на оперативна состојба на сите уреди на локацијата кои би се напојување од генераторот, и потоа да се изврши усогласување на алтернаторот со струјата за покренување на клима уредот (locked rotor amp - LRA). Треба да се напомене дека LRA може да е и 6 пати поголема од струјата на полно оптоварување (full load amp - FLA) кај три-фазни мотори, и 12 пати поголема од FLA кај едно-фазни мотори. Алтернаторот мора да ги исполнува критериумите за реактивната моќност при оперативна состојба на сите уреди. Затоа

7

алтернаторото најчесто се предимензионира за 150–200% од конкретните kW потребни за напојување на системите на радио телекомуникациската локација. Предимензионирањето на алтернаторот го подобрува и транзиентниот пад на волтажата кој се случува при стартување на клима уредите и го намалува вкупното хармонично изобличување (total harmonic distortion - THD) на напонскиот излез од генераторот предизвикан од исправувачите во SMPS.

Сепак, предимензионирањето на алтернаторот може да предизвика и зголемување на моторот на дизел агрегатот. Тоа е позитивно бидејќи овозможува идни проширувања на локацијата, меѓутоа ја зголемува потрошувачката на гориво, трошоците и емисија на загадување и честички.

2.3.1. Останати фактори за разгледување

Покрај горенаведените примарни фактори, постојат уште неколку технички фактори кои мора да се разгледаат при избор на генераторот. Кај радио телекомуникациски локации во урбани резиденцијални средини, генераторот мора да исполнува критериуми за бучност. Ова се обезбедува преку сместување на генераторот во звучно изолирани куќишта. Користењето само на пригушувач за звук не е комплетно решение бидејќи буката ја предизвикуваат и останати компоненти како издувот, вентилатор и сл.

Кај рурални и тешко достапни локации генераторот треба да има барем 8 влезно/излезни контакти и релеа за управување, предимензиониран резервоар за гориво и сензори за притисок на горивото.

Кај суви и песочни предели мора да се користат робусни филтери за воздух. Кај влажни предели се предвидува користење на алуминиумски куќишта и грејачи против кондензација со цел намалување на ризиците кон изолацијата на каблите и спречување на кратки споеви. Кај студени предели мора да се предвидат грејачи на мотор (масло) и гориво, особено кај резервните уреди.

Кај генератори со моќност над 25 kW мора да се предвиди permanent magnet generator (PMG) активиран систем. Ваквиот PMG систем ќе го елиминира ефектот на изобличување на излезниот напон, што е предизвикано од нелинеарните потрошувачи врз автоматскиот регулатор на волтажа кај генераторот.

2.3.2. Аларми

Кај секој генератор мора да има аларми за предупредување и исклучување. Алармите за исклучување вклучуваат: пренапон, голема струха, поднапон, неконтролирана брзина, висока температура на мотор, разнишаност и испад на осигурувач. Алармите за предупредување треба да го известат корисникот за следните појави: Губиток на ниво или притисок на гориво (можна причина вандализам, кражба

или сл...) Низок напон на батериите Прекинувач не е во автоматска позиција

8

Далечински/рачен старт Температура на масло во моторотПокрај овие, операторите мора да можат да дефинираат и свои аларми кои ќе им укажуваат на останати параметри кои ги предупредиле на проблем што би предизвикал исклучување на генераторот и евентуално испад на потрошувачоте.

2.3.3. Фактори при предвидуање на автоматско заштитно префрлување (automated transfer switch АТЅ)

АТЅ може да се интегрира во системот на генераторот. Сепак, овај метод не е препорачлив бидејќи иако се врши заштеда на трошоци за инсталација, се комплицира процесот (зголемува трошокот) на евентуална промена на генераторот во иднина. Кога се користи три-фазен, четири-жичен систем, се препорачува неутрален четири-полен симултан прекинувач АТЅ за изолирање на заземјените спроводници. Неутралниот АТЅ ја спречува можноста од префрлање на пречки од уредите со јака струја и осигурува коректно заземјување на уредите кога се користи и дополнителен генератор (заземјен генератор со врска помеѓу заземјување и нулта). Четири-полен АТЅ би ги избегнал проблемите предизвикани од несакани повеќекратни патеки на заземјувачка струја предизвикни од неправилни врски и би осигурал дека опремата за заштита од грешки на заземјување на двете страни на АТЅ ги открива сите грешки при заземјување кога ќе се случат.

За заштита на опремата кога во столбот ќе удри гром, што е честа појава, се користат транзиентни стабилизатори на бранов на напон (transient voltage surge suppressors TVSS) и на потрошувачката и на мрежната страна на АТЅ. Дополнително, заштитници од DC бранови се користат на сите комуникациски и мрежни уреди од двете страни на АТЅ.

9

3. Имплементација и примери на системи за напојување на радио телекомуникациски локации

Како што е напишано во претходното поглавје, основните специфични карактеристики на системите за напојување за радио телекомуникациски објекти се голема доверливост, лесно одржување, голема отпорност на електромагнетни пречки и пречки од дистрибутивна мрежа, повеќестепенски резервни системи во случај на квар и автономност во работењето.

За да се имплементираат овие карактеристки во системот за напојување, истиот можеме да го изведеме системот на два начини (типа).

Првиот тип е базиран на повеќе функционални подсистеми, од ист или различен производител, кои се проектираат, произведуваат и имплементираат согласно со комплетните барања за системот за напојување на радио телекомуникациски објекти.

Вториот тип е компактен систем, каде сите функционалности се интегрирани во една целина.

Двата типа на системи за напојување се во практична примена и се имплементираат во зависност од повеќе барања при дизајнирање на систем за напојување. Типичните барања вклучуваат: моќност на напојувањето, можност за проширување и прилагодување, димензии, заштита, сл.

Компактниот систем е поедноставен за имплементирање но вообичаено има и помалку можности, како моќност, време на автономно работење и сл.

Првиот тип, со подсистеми, е посложен, секој подсистем треба се проектира за самостојна работа, да не се зависни од други подсистеми, но и за нивно усогласено работење како комплетен систем. За ова функција се користи еден подсистем - ткн. централен контролер, дизајниран со прилагодена електроника и програма за извршување на предвидена работа на комплетниот систем за напојување.

Подсистемите типично можат да се поделат според својата функција на : Исправувачи 220V (380V ),50Hz / 48Vdc Батерии (Оловни заливени) Генератор 220V (380V ) Непрекинато напојување - Инвертори 48Vdc/ 220Vac) Централен Контролер и Комуникациски Модул

Во имплементација на системите за напојување како една од суштинските карактеристики на системот се повеќестепенските резервни елементи за непречено напојување на уредите.

Во следните три шеми, прикажани на Слика Бр. 3, се дадени типични решенија.

10

Шема 1

Напојувањето се добива од дистрибутивна мрежа и/или од генератор. Ова е принцип кој се применува во 90% од изведбите на системот за напојување.

Шема 2

Напојувањето се добива од два генератори. Секој генератор работи по 6-12 часови наизменично. Овој метод се применува во ситуации каде не постои дистрибутивна мрежа. Овај метод се применува во одалечени и непристапни места.

Шема 3

Напојувањето се добива од дистрибутивна мрежа и од два генератора. Овој метод се применува за многу битни објекти каде често нема дистрибутивна, и во исто време обезбедувањето на стабилно-непрекинато напојување е високо критично.

Во сите овие шеми има и батерии кои се користат и како резервно краткотрајно напојување и како напојување во преоден режим помеѓу преод од мрежа на генератор.

Слика Бр. 3 Типични решенија на системи за напојување

На Слика Бр. 4 и Слика Бр. 5 се преставени типичните елементи (модули/уреди) од едно напојување и нивното меѓусобно поврзување.

11

Слика Бр. 4 Типичните елемен (модули/уреди) од едно напојување и нивно меѓусобно поврзување

Слика Бр. 5 Типични елементи (модули/уреди) од едно напојување и нивно меѓусобно поврзување.

12

Како основни елементи се наведени: генератор, автоматски прекинувач за префрлување (ATS), исправувачи, батерии, базна станица, опрема за пренос, модул за мониторинг.

3.1. Карактеристики на систем за напојување на радио телекомуникациски објекти од повеќе функционални целини.

Системот мора да исполнува неколку битни критериуми за голема доверливост на напојување пред се во лоши услови на дистрибутивна мрежа како:

Автоматски фазен секвенцер 1 и/или 2 фази испаѓање коректор Интелегентен автоматски мрежен контролер и автоматски

префрлувачки контролер Далечинско мониторирање и управување Автоматска прераспределба на оптеретување

Овај систем се состои од следните модули:

Модул за заштита од електромагнетни пречки Автоматски префрлувач на фази (APS) Мрежен контролер Контролер за регулација за оптеретување Контролер за дистрибуција на оптеретување Контролер за дизел генератор Контролер за батерии Комуникациски модул (GPRS)

На Слика Бр. 6 и Слика Бр. 7 е преставен еден типичен пример на изведба на ваков систем:

13

Слика Бр. 6 Предна страна

На Слика Бр. 6 се воочуваат побитни елементи како: контролерот за генератор, 380V стабилизатор, контролери за подесување и мониторинг на работа, исправувачи, кабинет со заштита и ладење на опрема.

14

Слика Бр. 7 Задна страна

На Слика Бр. 7 се прикажани елементите на задна страна од кабинетот: автоматски прекинувач за префрлување, влезни контакти за 380V мрежни приклучоци, заштита од електромагнетни пречки и пречки од 380V мрежа, излезни контакти за приклучување на опрема и уреди.

На Слика Бр. 8 е прикажан функционален приказ на системот за управување на ваквите решенија со графички излез на персонален компјутер. На сликата се забележува дека се прикажани функционалните елементи за системот и соодветните параметри за поврзаните елементи.

15

Слика Бр. 8 Функционален приказ на системот за управување

Елементите на системот се : резервоар за гориво, генератор, мрежно напојување, автоматски прекинувач за префрлување, батерии, контролери за генератор, контролер за мрежа и батерии.

Со еден ваков графички и табеларен приказ се има комплетен преглед на сите елементи од системот за напојување и се овозможува комплетен мониторинг и управување на системот за потреба на одржување како и тековна работа.

На Слика Бр. 9 е прикажано детално логичко и физичко поврзување на елементите од системот.

16

Слика Бр. 9 Логичко и физичко поврзување на елементите од системот за напојување

17

Техничките карактеристики на системот се следните:

ВлезПренапонска заштита SPD Class B & C Влезни контакти Три фази, 5 Жици (3 фази + N + G)Влезен напон (стартен) 135 до 275 Vac за L – N (233 ~ 476 (L – L)Влезен напон (оперативен) 125 до 285 Vac за L – N (233 ~ 493 ( L ~ L )) ИзлезСнага 22kVA Излезен напон 225/ 380 Vac ±7% Фреквенција 50 HzФактор на моќност 0.8 PFЕфикасност >95% Максимална струја по фаза 27A Време на одзив За 3-4 циклуси (<80ms)Вкупно хармонично изобличување (THD) <1% Општи параметриПрецизност на мерење на РММ <±1% AC напон и струјаТип на сензор за гориво Капацитивен или утразвученДолжина на сонда на сензор за гориво 150mm> 110 0mm (во зависност од резервоарот за гориво) Прецизност на мерење на сензор за гориво ±1% со длабочина @ 0°C to +60°C Активирање на аларм за слаба батерија 21.5 – 25.5VDC за 24V & 46 – 51VDC за 48V (0.1V резолуција) Деактивирање на аларм за слаба батерија (LB+0.5) – 26.5VDC & (LB+1.0)– 53VDC (0.1V резолуција) Активирање на аларм за висока температура (LB+0.5) – 26.5VDC & (LB+1.0)– 53VDC (0.1V резолуција) Деактивирање на аларм за висока температура 20°C до (HT > 2) °C Мониторинг на температура 2x(0 > 70°C) (0.1°C резолуција) Мониторинг на оперативен напон 20V > 60V DC Кориснички интерфејс

APS, AMF , GEM3 & PMM

Интерфејс за конфигурација, параметри и аларми преку тастатура и/или ЛЦД екран во контејнерот, одвоено за секој модул. Конфигурација преку далечински надзор.

Фазни индикаториLC Излез / AMF Излез за фазна индикација преку неонски светилки

Надворешни аларми (суви контакти)

GEM : Активен, Критичен, Испад APS: Грешка во секвенца, Линиски испад AMF: Испад на мрежа, Активен, Испад TLC: Дефект на осветлување на столб

Систем за мониторинг GPRS базиранМеханички параметриДимензии 1530H x 640W x 548D (mm)

Структура на ормар

Челик, Двоен слој (Долен слој: Epoxy based Zinc additive, Горен слој: Polyester based Powder paint RAL7035), Дебелина: Главни столбови 2 mm, Агли 1.6mm, Зид 1.2мм, Заклучување во 3 предни и 1 задна точка. Нето тежина: 287kG

IP ниво и ладење IP55 , Двојно вентилаторско ладењеСтандардиСигурност IEC60950

18

3.2. Карактеристики на компактен систем за напојување на радио телекомуникациски објекти

Основна карактеристика на ваквите системи за е компактната изведба во мал простор со сите потребни елементи за напојување на базни станици и останатите потрошувачи на радио комуникациски објекти.

Основните предности и корисни можности на системот се следни: “Сендвич” дизајн за добивање ниска цена и висок квалитет. Зголемен капацитет на системот во однос на слични производи Користење на ист принцип и елементи во системи за различни локации и

мрежи. Брза и лесна инсталација на непристапни места. Брзо и лесно надградување и проширување на системот. Брзо и лесно дислоцирање на опремата за потреба на било која друга

локација. Интегрирање на уредите од базната станица во истиот кабинет, со што се

избегнува користење на посебен ормар за базната станица односно контејнер.

Технички карактеристики на компактните системи се: Прилагодливи димензии Простор за монтажа на базна станици и придружни елементи. Преден пристап со двојни врати. Заштита со заклучување во 3 точки Пренапонска заштита AC дистрибуција DC напојување DC дистрибуција Батериска заштита Контрола на температура (со/без грејач) вградена во кабинетот Управување/супервизија со надворешни и внатрешни аларми Управување со каблирање и заземјување Сеизмичка заштита Сите зацврстувачки елементи да се во внатрешната структура. Delivered with preassembled indoor BTS(s) Инсталација на: бетонска подлога, челична рамка итн. Пригушување на бука Осветлување Противпожарна заштита

19

Пример за ваква конфигурација:

Механички параметриСигурност Заклучување во 3 точкиЗаштита од обивање ЅЅ3492Пристап Предна страна со двојна вратаНадворешни димензии (Д х Ш х В) 1322 x 823 x 2084 mm. Висина: 2159 mm Површина (Д х Ш) 1322 x 606 mm Празен простор за базна станица 600 x 475 x 1950 mm

Надворешна обвивка 20мм сендвич панел (алуминиум, инсулација, алуминум)Боја СиваСтандардиЗаштита IP55Безбедност на продуктот EN 60950Механички дизајн CE, ETSI, IEC, CSAПроток на воздух EN 50 272-2Интегрирано напојувањеПренапонска заштита ДаАС влез 85 V AC – 290 V AC

Дистрибуција на АС

1 осигурувач кон мрежа, 1 AC осигирувач по исправувач, 1 AC осигурувач кон единица за контрола на климатизација, 1 дополнителен осигурувач, 1 RCD (residual current device, за лична заштита), 1 сервисен штекер со осигурувач

Номинален системски напон -48 V DCСистемски излез 9 kW со можност до 16.5 kWИзлез од исправувач 1.5 kW

Дистрибуција на DC28 позиции за осигурувачи, од кои 24 нормални + 4 позиции за приоритетни потрошувачи

Батериски осигурувачи 0 – 4 pcsx 100 A / 0 – 2 pcs x 200 A

Големина на контактори1x500 A нормално оптоварување + 1x125 A за приоритетно оптоварување

Тип на осигурувачи CBIБатериска заштита/резерва 2 x EB4 батериски вериги со максмум од 400 AhВградена контрола на клима Клима уред вграден во вратаКапацитет на ладење 3 kW при 35°C, 2.1 kW при 45°CОпсег на оперативна температура -10 to +45°CСтруја (без грејач) 8.5 A (стартна струја 29 A)Внатрешна температура ~ 20°C – 25°C Потрошувачка на струја, вграден грејач 1 kWСупервизија и надзор

ТипИнтегрирана единица за контрола на напојување со надворешни и внатречни аларми.

АлармиДефект на мрежа, Отворена врата, Висока температура на батерии, Пожар, Потребна промена на филтри итн.

На Слика Бр. 10 е прикажана изведба на компактен систем:

20

Слика Бр. 10 Компактен систем за напојување

На Слика Бр. 10 се воочуваат основни елементи како: батерии, исправувачи, контролни уреди, место за BTS, системи за заштита и одржување температура.

21

4. Трендови за оптимизација

Телекомуникациската индустрија наметнува повеќе трендови кои влијаат на системите за напојување на радио телекомуникациските локации. Производителите на телекомуникациска опрема значително инвестираат во зголемување на ефикасноста и издржливоста на уредите со цел намалување на капиталните и оперативните издатоци.

4.1. Намалување на климатизација

Модерните радио трансивери се дизајнираат за издржуваат високи температури, со цел елиминирање на потребата за климатизација во контејнерите на базните станици. Ова е значаен тренд бидејќи уредите за климатизација ги дуплираат капацитетите на генераторите. Нпр. во типична радио телекомуникациска локација, за потрошувачите како базна станица и радио опрема е потребно 2 до 3 kW, но се предвидува генератор до 12 kW за да ги исполне критериумите за стартна струја на клима уредите. Затоа, користењето на издржлива опрема значително ја намалува големината и потребата на генераторот.

4.2. Подобрување на енергетска ефикасност на радио опремата

Како дополнување на трендот за елиминирање на потребата на клима уреди, производителите на телекомуникациска опрема се насочени и кон намалување на потрошувачката на активната опрема. Тоа подразбира развој и усовршување на енергетската ефикасност на телекомуникациската опрема, што значи и намалување на вкупната потрошувачка и со тоа и намалување на капацитетот на генераторот и АТЅ.

4.3. Градежни материјали

Под енергетска ефикасност на радио телекомуникациската локација не се подразбира само подобрување на технологијата на телекомуникациската опрема. Некои оператори се ориентираат на едноставен дизајн на контејнерите и објектите. Нпр. досега објектите се граделе во тврда градба (во Македонија типичен пример за МРД или УХМР), но се почесто се користат термално-ефикасни пластични контејнери со кои се намалуваат оперативните трошоци за користење на објектите. Типичен пример на зголемување на ефикасноста е фактот дека за исти типови на активна опрема и иста локација капацитетот на генераторот се намалува од 12 kW на 5 kW.

22

4.4. Регулаторни промени и делење/изнајмување на опрема

Некои трендови се придвижени од промени во регулаторната политика, што има директен ефект на потребата за напојување на радио телекомуникациските локации. Кај некои земји во специфични региони, владина уредба е дека операторот мора да предвиди резервно напојување со цел овозможување на критични сервиси при услови на природна катастрофа. Сличен пример е случајот во земји со мал број на радио телекомуникациски локации (посебно на ридско-планински локации или на населени рурални средини) каде регулаторот наложува на операторите да ги делат заеднички столбовите и објектите со цел намалување на ефектот кон околината или населението. Со оваа уредба повеќе оператори склучуваат договор за делење на инфраструктура и придружна опрема како што е столбот, контејнерот, генераторите, патот и сл. Овај тренд повлекува и комерцијализација, односно на пазарот се појавуваат компании кои градат радио телекомуникациски локации и потоа ги изнајмуваат на оператори. Овај тренд е присутен во Македонија, каде операторите ги изнајмуваат простој за внатрешна опрема во контејнер, простор на столб но и ресурси на генераторот и системот за напојување општо. Се разбира ваквите генератори се со поголем капацитет но сепак е извршена оптимизација доколку секој оператор одделно мора да спроведува систем за напојување и посебен генератор.

4.5. Алтернативни извори на енергија

Последен тренд кон зголемување на енергетската ефикасност е користење на различните владини програми за енергетска субвенција и користење на обновливи извори на енергија. Алтернативите вклучуваат користење на турбини на ветер, фото-волтаични соларни ќелии, енергетски горивни клетки, за локации со помал капацитет (под 2 kW), или комбинација од вакви методи за локации со поголем капацитет (хибридни системи). Типични комбинации на вакви методи се прикажани на Слика Бр. 11.

23

Слика Бр. 11 Системи за напојување со примена на систем за напојување преку алтернативна енергија

Карактеристики на системите: Неограничени извори на обновлива енергија за различни барања за

напојување со комбинација на хибридни извори како што се сонце и ветар Хидрогенски енергетски горивни ќелии кои се карактеризираат со висока

ефикасности и висока доверливост. Зголемување на животниот век на батериите.

24

Симулација на мрежа со 1000 ВТЅ-и покажува заштеда од 10 милиони kWh електрична енергија и намалување на емисија на јаглеродни гасови за 10,000 тони.

Карактеристичните хибридни методи на изведба на систем за напојување со обновливи извори на енергија прикажани на слика се:

1) Независна изведба со соларен систем. Карактеристики: Применливо во одалечени региони без дистрибутивна мрежа. Заштеда на енергија, еколошки систем без загадување. Лесно одржување, без комплицирано каблирање.

2) Ветарен + соларен систем. Карактеристики: Намалување на иницијална инвестиција и зголемена доверливост

на на системот за напојување. Заштеда на енергија, еколошки систем без загадување. Зголемување на животен век на батериите. Лесно одржување, без комплицирано каблирање. Употребливо во области со каде има поволни природни ресурси за

добивање на електрична енергија од сонце и ветар.3) Соларен + Електричен (дизел генератор или дистрибутивна мрежа).

Карактеристики: Применливо во скоро сите региони со дистрибутивна мрежа. Заштеда на енергија. Зголемување на животен век на батериите. Зголемување на доверливоста на напојувањето и намалување на

испадите од електрично напојување заради нестабилност на дистрибутивна мрежа.

Оптимални соларни системи и батерии. Битен елемент при изведба на вакви системи е ефикасен контролер на

системот за производство на енергија од обновливи извори. Функциите на ваквиот контролер се:

Излезен DC напон од 24V/48V DC. Контрола на префрлување од еден кон друг обновлив извор на

енергија, Контрола на поврзување систем за производство од обновлив извор

на енергија со дистрибутивна мрежа и/или со дизел генератор. Полнење/празнење на батерии при вишок/недостатотк на

генерирана енергија. Надзор на климатски услови и контрола на статус на опремата. Интегрирање кон постојните механизми за контрола на системите

за напојување низ мрежата (SCADA) системи.

25

5. Заклучок

Не постојат универзални правила применливи на сите типови на системи за напојување на радио телекомуникациски локации, бидејќи побарувањата и условите се разликуваат за секоја локација одделно. Воопштено, кај заштитени системи во урбани средини поврзани на доверлика дистрибутивна мрежа, се користи стандарден генератор дефиниран според локалните прописи и регулативи, односно не би требало да има нешто уникатно за вакви сценарија. Од друга страна, кога се предвидува систем за напојување кај специфични локации (рурални, планински, тешко достапни), мора да се употреби предимензиониран резервоар за гориво со алармен систем, 8-10 контакти и релеа за далечинско управување, дизел генератор со ефикасна потрошувачка и батерии за напојување на потрошувачите при испади или максимална побарувачка.

26

6. Референци

1) “Power system considerations for cell tower applications”, Wissam Balshe, Group Leader, Sales Application Engineering, Cummins Power Generation

2) “The Power Supply For the BTS sites”, GHADDAR Machinery Co. s.a.l3) “AC Power Integration for BTS sites”, Clean Power Systems4) “BTS Enclosure - Network Power Enclosure”, Emerson Network Power5) “Renewable Energy BTS Power System”, Emerson Network Power

27