Rozwiązanie zasilania telekomunikacyjnego: kompletny przewodnik po niezawodnych systemach zasilania telekomunikacyjnego

Nowoczesne sieci telekomunikacyjne wymagają niezawodnego zasilania 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu. Od stacji bazowych 5G i sieci dostępu światłowodowego po odległe miejsca komunikacji – stabilne rozwiązanie zasilania telekomunikacyjnego jest niezbędne do utrzymania dostępności sieci, ochrony krytycznego sprzętu i zmniejszenia kosztów operacyjnych.

Zewnętrzne obiekty telekomunikacyjne są często narażone na ekstremalne temperatury, kurz, deszcz, wilgoć i niestabilne warunki sieci. Dlatego telekomunikacyjny system elektroenergetyczny nie polega jedynie na dostarczaniu energii elektrycznej. Wymaga zintegrowanego rozwiązania, które łączy w sobie zasilanie, podtrzymanie bateryjne, ochronę zewnętrzną i zarządzanie temperaturą.

W tym artykule wyjaśniamy kluczowe elementy nowoczesnego rozwiązania zasilania telekomunikacyjnego oraz w jaki sposób zewnętrzne szafy telekomunikacyjne i systemy zarządzania ciepłem mogą pomóc w budowie niezawodnej infrastruktury telekomunikacyjnej.

Co to jest rozwiązanie zasilania telekomunikacyjnego?

Rozwiązanie zasilania telekomunikacyjnego to zintegrowany system zasilania zaprojektowany w celu zapewnienia niezawodnego i ciągłego zasilania elektrycznego sprzętu telekomunikacyjnego.

Typowe rozwiązanie zasilania telekomunikacyjnego może obejmować:

• Systemy zasilania AC/DC

• Prostowniki

• Jednostki dystrybucji prądu stałego

• Akumulatory litowo-jonowe lub kwasowo-ołowiowe

• Szafy i stojaki na baterie

• Zewnętrzne szafy zasilające telekomunikacyjne

• Systemy monitorowania i sterowania

• Systemy zarządzania chłodem i ciepłem

• Elementy ochrony przeciwprzepięciowej i dystrybucji mocy

Głównym celem jest zapewnienie ciągłości działania sprzętu telekomunikacyjnego nawet w przypadku awarii głównego źródła zasilania.

W przypadku zastosowań telekomunikacyjnych na zewnątrz komponenty te są zwykle instalowane w odpornej na warunki atmosferyczne zewnętrznej szafie lub obudowie telekomunikacyjnej.

Projekt zasilania telekomunikacyjnego 

Dlaczego niezawodne zasilanie ma kluczowe znaczenie dla sieci telekomunikacyjnych?

Urządzenia telekomunikacyjne działają w sposób ciągły. Nawet krótka przerwa w zasilaniu może spowodować przestój sieci, zakłócenia usług lub awarię sprzętu.

Jest to szczególnie ważne dla:

• Stacje bazowe 5G

• Sieci 4G/LTE

• Światłowodowe sieci dostępowe

• Systemy komunikacji bezprzewodowej

• Zdalne jednostki radiowe

• Wdrożenia małych komórek

• Miejsca komunikacji mikrofalowej

• Edge Computing i infrastruktura telekomunikacyjna

• Witryny telekomunikacyjne na obszarach wiejskich i poza siecią

Prawidłowo zaprojektowane rozwiązanie zasilania telekomunikacyjnego zapewnia zarówno normalne zasilanie operacyjne, jak i zasilanie rezerwowe , umożliwiając działanie sieci podczas awarii sieci lub innych przerw w dostawie prądu.

Główne elementy rozwiązania zasilania telekomunikacyjnego

1. Prostownik i układ zasilania prądem stałym

Sieci telekomunikacyjne powszechnie korzystają z zasilania prądem stałym, przy czym -48 V prądu stałego jest jedną z najczęściej stosowanych architektur zasilania.

Prostownik przekształca przychodzący prąd przemienny na regulowany prąd stały dla sprzętu telekomunikacyjnego, jednocześnie ładując system akumulatorów zapasowych.

Typową architekturę można uprościć jako:

Sieć prądu przemiennego → Prostownik → Dystrybucja prądu stałego → Sprzęt telekomunikacyjny

Naraz:

Prostownik → Bateria → Dystrybucja prądu stałego → Sprzęt telekomunikacyjny

Gdy dostępna jest sieć prądu przemiennego, prostownik zasila obciążenie telekomunikacyjne i ładuje akumulatory.

W przypadku awarii sieci akumulator automatycznie dostarcza energię do sprzętu telekomunikacyjnego.

Taka architektura pomaga utrzymać ciągłą pracę bez konieczności natychmiastowego uruchomienia generatora.

2. Bateria zapasowa telekomunikacyjna

Zasilanie bateryjne jest jedną z najważniejszych części rozwiązania zasilania telekomunikacyjnego.

W tradycyjnych placówkach telekomunikacyjnych powszechnie stosowane są akumulatory kwasowo-ołowiowe, podczas gdy w nowoczesnych rozwiązaniach coraz częściej stosuje się akumulatory litowo-jonowe ze względu na ich większą gęstość energii, dłuższą żywotność i mniejsze wymiary.

W zależności od zastosowania akumulatory mogą być instalowane w:

• Zewnętrzne szafy bateryjne

• Szafy zasilające telekomunikacyjne

• Stojaki na baterie

• Zintegrowane obudowy zasilania i akumulatorów

Pojemność baterii należy dobrać do obciążenia telekomunikacyjnego i wymaganego czasu podtrzymania.

Na przykład zdalna placówka telekomunikacyjna może wymagać kilkugodzinnego zasilania awaryjnego z baterii, aby utrzymać dostępność sieci podczas awarii sieci.

3. Zewnętrzna szafa zasilająca telekomunikacyjna

W przypadku zewnętrznych obiektów telekomunikacyjnych system zasilania wymaga ochrony przed środowiskiem.

Zewnętrzna szafa telekomunikacyjna zapewnia chronioną przestrzeń dla:

• Prostowniki

• Baterie

• Dystrybucja prądu stałego

• Sprzęt do monitorowania mocy

• Kontrolery

• Sprzęt sieciowy

• Inne elementy pomocnicze

Obudowa może być zaprojektowana z stopniem ochrony takim jak IP55, IP65 lub IP66 , w zależności od środowiska miejsca i wymagań sprzętowych.

Prawidłowo zaprojektowana zewnętrzna szafa teletechniczna powinna zapewniać ochronę przed:

• Deszcz i woda

• Pył

• Wilgotność

• Promieniowanie słoneczne

• Wiatr

• Środowiska korozyjne

• Ekstremalne temperatury

• Nieautoryzowany dostęp

W przypadku trudnych warunków zewnętrznych materiał obudowy, obróbka powierzchni, uszczelnienie, wprowadzenie kabla, zamki oraz projekt wentylacji lub chłodzenia należy rozpatrywać łącznie.

Zarządzanie ciepłem: kluczowa część rozwiązań zasilania telekomunikacyjnego

Jednym z najczęściej pomijanych aspektów projektowania systemów zasilania telekomunikacyjnego jest zarządzanie ciepłem.

Urządzenia energetyczne wytwarzają ciepło podczas pracy. Prostowniki, akumulatory, zasilacze, przełączniki i inne elementy elektroniczne przyczyniają się do wewnętrznego obciążenia cieplnego.

Jeżeli tego ciepła nie można skutecznie usunąć, temperatura wewnątrz szafy może znacznie wzrosnąć.

Wysoka temperatura może powodować:

• Zmniejszona żywotność baterii

• Zmniejszona niezawodność sprzętu

• Alarmy termiczne

• Degradacja komponentów

• Zwiększona konserwacja

• Nieoczekiwane przestoje

• Skrócona żywotność systemu

Z tego powodu zarządzanie ciepłem powinno być rozważane w tym samym czasie, co projektowanie systemu elektroenergetycznego.

Jak schłodzić szafę zasilającą telekomunikacyjną

Istnieje kilka powszechnych podejść do chłodzenia szaf telekomunikacyjnych.

Opcja 1: Chłodzenie wentylatorem

Chłodzenie wentylatorowe to jedno z najprostszych i najbardziej ekonomicznych rozwiązań.

Wentylatory wymieniają gorące powietrze wewnętrzne z chłodniejszym powietrzem otoczenia.

Jednakże chłodzenie wentylatorem ma istotne ograniczenie: do obudowy przedostaje się powietrze z zewnątrz.

Dlatego też chłodzenie wentylatorem może nie być odpowiednie, gdy obudowa wymaga wysokiego poziomu ochrony przed kurzem, wilgocią, mgłą solną lub innymi zanieczyszczeniami.

W przypadku stosunkowo czystych środowisk i mniejszych wewnętrznych obciążeń cieplnych chłodzenie wentylatorem może być opłacalną opcją.

Opcja 2: Wymiennik ciepła powietrze-powietrze

Wymiennik ciepła powietrze-powietrze usuwa ciepło wewnętrzne bez bezpośredniego mieszania powietrza wewnętrznego i zewnętrznego.

Powietrze wewnętrzne przepływa przez jedną stronę wymiennika ciepła, podczas gdy powietrze otoczenia przepływa przez drugą stronę.

Ciepło przekazywane jest przez rdzeń wymiennika ciepła.

Daje to kilka korzyści:

• Brak bezpośredniej wymiany zanieczyszczonego powietrza

• Lepsza ochrona przed kurzem i wilgocią

• Nadaje się do szczelnych szafek zewnętrznych

• Niższe wymagania konserwacyjne

• Nie wymaga czynnika chłodniczego

• Nadaje się do wielu zastosowań telekomunikacyjnych

W przypadku szaf telekomunikacyjnych, w których ważne jest zachowanie szczelnej obudowy, wymiennik ciepła powietrze-powietrze może być doskonałym rozwiązaniem.

Opcja 3: Klimatyzator szafkowy

Gdy wewnętrzne obciążenie cieplne jest wysokie lub temperatura zewnętrzna jest ekstremalna, może być wymagany klimatyzator szafkowy.

Klimatyzator szafkowy zapewnia aktywne chłodzenie i może utrzymać temperaturę wewnętrzną szafy poniżej wymaganego limitu, nawet gdy temperatura otoczenia jest wysoka.

Typowe zastosowania obejmują:

• Szafy telekomunikacyjne dużej mocy

• Zewnętrzne szafy zasilające

• Szafy akumulatorowe

• Systemy magazynowania energii

• Przemysłowe szafy sterownicze

• Schrony komunikacyjne

W zależności od zastosowania klimatyzatory szafowe mogą być dostarczane z różnymi wydajnościami chłodniczymi i konfiguracjami zasilania, w tym rozwiązaniami prądu przemiennego i stałego.

W obiektach telekomunikacyjnych wyposażonych w systemy zasilania prądem stałym 48 V klimatyzatory szafowe na prąd stały mogą być szczególnie przydatne, ponieważ mogą działać bezpośrednio w oparciu o architekturę zasilania prądem stałym w obiekcie.

Wybór pomiędzy chłodzeniem wentylatorem, wymiennikiem ciepła i klimatyzatorem

Właściwa technologia chłodzenia zależy od kilku czynników.

Najważniejsze parametry, które należy wziąć pod uwagę to:

1. Wewnętrzne odprowadzanie ciepła

Oblicz całkowite ciepło wytwarzane przez prostowniki, akumulatory, sprzęt telekomunikacyjny, zasilacze i inne komponenty.

2. Maksymalna temperatura otoczenia

Szafa zainstalowana w środowisku pustynnym może doświadczać temperatur powyżej 50°C, podczas gdy miejsce w zimnym klimacie może wymagać pracy w temperaturze poniżej -30°C lub niższej.

3. Wymagana temperatura wewnętrzna

Różne urządzenia telekomunikacyjne i akumulatory mają różne wymagania dotyczące temperatury roboczej.

4. Stopień ochrony obudowy

Jeśli szafa wymaga stopnia ochrony IP65 lub IP66, otwarte rozwiązanie wentylacyjne może nie być odpowiednie.

5. Dostępność zasilania

W przypadku odległych lokalizacji telekomunikacyjnych ważnym czynnikiem jest zużycie energii przez system chłodzenia.

Rozwiązania zasilania telekomunikacyjnego dla trudnych warunków zewnętrznych

Sieci telekomunikacyjne są coraz częściej wdrażane w wymagających środowiskach.

Przykłady obejmują:

• Pustynie

• Obszary przybrzeżne

• Regiony tropikalne

• Miejsca na dużych wysokościach

• Tereny przemysłowe

• Odległe wiejskie lokalizacje

• Witryny telekomunikacyjne zasilane energią słoneczną

• Stacje komunikacyjne poza siecią

W takich środowiskach obudowę i system zarządzania ciepłem należy projektować wspólnie.

Wysoka temperatura otoczenia

Wysokie temperatury mogą znacząco wpłynąć na baterie i komponenty elektroniczne.

Odpowiedni klimatyzator szafkowy lub wymiennik ciepła może zapobiec nadmiernemu wzrostowi temperatury wewnętrznej.

Kurz i piasek

W pustynnych miejscach telekomunikacyjnych może występować wysoki poziom pyłu i piasku.

Uszczelniona szafka zewnętrzna w połączeniu z wymiennikiem ciepła powietrze-powietrze lub klimatyzatorem szafkowym może zapewnić lepszą ochronę niż otwarty system wentylacji.

Środowiska przybrzeżne i korozyjne

Mgła solna i wysoka wilgotność mogą przyspieszyć korozję.

W przypadku zastosowań w telekomunikacji przybrzeżnej należy wziąć pod uwagę materiały odporne na korozję, odpowiednią obróbkę powierzchni, powłoki ochronne i komponenty odporne na korozję.

Zimne środowiska

Sprzęt telekomunikacyjny rozmieszczony w regionach północnych lub na obszarach położonych na dużych wysokościach może podlegać ekstremalnie niskim temperaturom.

W takich zastosowaniach system zarządzania ciepłem może wymagać zarówno funkcji chłodzenia, jak i ogrzewania , aby utrzymać wymaganą temperaturę wewnętrzną.

Rozwiązanie zasilania telekomunikacyjnego dla lokalizacji zdalnych i poza siecią

Odległe placówki telekomunikacyjne często mają ograniczony dostęp do sieci elektrycznej lub nie mają jej wcale.

Typowe rozwiązanie zasilania telekomunikacyjnego poza siecią może łączyć:

Panele słoneczne + kontroler MPPT + akumulator + system zasilania prądem stałym + sprzęt telekomunikacyjny

Panele słoneczne wytwarzają energię elektryczną w ciągu dnia.

Sterownik MPPT optymalizuje konwersję energii słonecznej i ładuje akumulator.

Bateria zapewnia energię, gdy energia słoneczna jest niewystarczająca, na przykład w nocy lub podczas pochmurnej pogody.

W przypadku tych zastosowań szafa zewnętrzna może zintegrować akumulatory, elektronikę mocy, komponenty dystrybucyjne i system zarządzania ciepłem w jedną chronioną obudowę.

Ten typ zintegrowanego rozwiązania może skrócić czas instalacji i uprościć wdrażanie w odległych lokalizacjach.

Inteligentne monitorowanie systemów zasilania telekomunikacyjnego

Nowoczesne rozwiązania energetyczne w telekomunikacji coraz częściej uwzględniają zdalne monitorowanie.

System monitorowania może dostarczać informacji takich jak:

• Napięcie akumulatora

• Temperatura akumulatora

• Napięcie stałe

• Załaduj prąd

• Zużycie energii

• Temperatura szafki

• Stan drzwi

• Stan układu chłodzenia

• Alarmy awarii zasilania AC/DC

• Alarmy baterii

Zdalne monitorowanie jest szczególnie ważne w przypadku nienadzorowanych obiektów telekomunikacyjnych.

Zamiast wysyłać techników do każdego miejsca w celu rutynowej kontroli, operatorzy mogą zdalnie monitorować sprzęt i w razie potrzeby reagować na alarmy.

Może to znacznie obniżyć koszty utrzymania i poprawić dostępność sieci.

Jak zaprojektować kompletne rozwiązanie zasilania telekomunikacyjnego

Niezawodne rozwiązanie zasilania telekomunikacyjnego należy projektować jako zintegrowany system, a nie wybierać poszczególne komponenty osobno.

Typowy proces projektowania obejmuje:

Krok 1: Określ obciążenie telekomunikacyjne

Oblicz całkowite zużycie energii przez cały sprzęt telekomunikacyjny.

Krok 2: Określ czas tworzenia kopii zapasowej

Określ, jak długo obiekt musi działać, gdy zasilanie sieciowe jest niedostępne.

Krok 3: Wybierz Pojemność baterii

Pojemność baterii należy dobierać w zależności od obciążenia, czasu podtrzymania, charakterystyki baterii i warunków środowiskowych.

Krok 4: Wybierz szafkę zewnętrzną

Rozważać:

• Wymiary szafki

• Masa baterii

• Układ wyposażenia

• Ochrona IP/NEMA

• Tworzywo

• Odporność na korozję

• Wejście kablowe

• Bezpieczeństwo

• Wymagania dotyczące transportu i instalacji

Krok 5: Oblicz rozpraszanie ciepła

Oblicz całkowite ciepło wytworzone wewnątrz szafy.

Ten krok jest niezbędny do wyboru odpowiedniego systemu zarządzania ciepłem.

Krok 6: Wybierz technologię chłodzenia

W zależności od zastosowania wybierz:

• Chłodzenie wentylatorowe

• Wymiennik ciepła powietrze-powietrze

• Termosyfonowy wymiennik ciepła

• Klimatyzator szafkowy

• Hybrydowe rozwiązanie chłodzące

Krok 7: Weź pod uwagę warunki środowiskowe

Projekt powinien uwzględniać całe środowisko operacyjne, w tym:

• Temperatura otoczenia

• Wilgotność

• Pył

• Deszcz

• Spray solny

• Wysokość

• Promieniowanie słoneczne

• Korozja

• Wiatr

Dlaczego warto wybrać zintegrowaną szafę telekomunikacyjną i rozwiązanie do zarządzania ciepłem?

Wybór obudowy i systemu chłodzenia tego samego producenta może uprościć integrację systemu.

Zamiast oddzielnie wybierać szafę, moduł chłodzący, system montażu, zarządzanie kablami i rozwiązanie termiczne, zintegrowany dostawca może zoptymalizować cały system.

Może to zapewnić takie korzyści, jak:

• Lepsza kompatybilność sprzętu

• Zoptymalizowany przepływ powietrza

• Uproszczona instalacja

• Mniej prac inżynieryjnych

• Szybsze wdrożenie projektu

• Łatwiejsza konserwacja

• Wymiary szafy dostosowane do indywidualnych potrzeb

• Dostosowana wydajność chłodzenia

• Lepsza ochrona środowiska

W przypadku operatorów telekomunikacyjnych, integratorów systemów i klientów OEM może to zwiększyć efektywność całego procesu wdrażania.

Rozwiązania CYTECH Telecom do zarządzania zasilaniem i temperaturą

CYTECH dostarcza rozwiązania w zakresie obudów zewnętrznych i zarządzania ciepłem dla telekomunikacji i innych zastosowań infrastruktury krytycznej.

Nasze portfolio produktów obejmuje zewnętrzne szafy telekomunikacyjne, obudowy telekomunikacyjne, szafy bateryjne, szafy zasilające, klimatyzatory szafowe, wymienniki ciepła powietrze-powietrze, wymienniki ciepła z rurkami cieplnymi i inne rozwiązania w zakresie zarządzania ciepłem.

Rozwiązania można dostosować do wymagań projektu, w tym:

• Wymiary szafki

• Konfiguracja baterii

• Wydajność chłodzenia

• Zasilanie prądem przemiennym lub stałym

• Poziom ochrony IP

• Obróbka materiału i powierzchni

• Konfiguracja wejścia kabla

• Układ wyposażenia wewnętrznego

• Wymagania dotyczące ogrzewania i chłodzenia

• Warunki środowiskowe

W wymagających wdrożeniach telekomunikacyjnych połączenie solidnej obudowy zewnętrznej i odpowiednio dobranego systemu zarządzania ciepłem może pomóc chronić krytyczny sprzęt zasilający i poprawić długoterminową niezawodność systemu.

Wniosek

Nowoczesne rozwiązanie zasilania telekomunikacyjnego to znacznie więcej niż prostownik i akumulator.

Niezawodny system musi łączyć w sobie:

Zasilanie + akumulator zapasowy + ochrona zewnętrzna + zarządzanie temperaturą + monitorowanie

Szafka zewnętrzna chroni sprzęt przed trudnymi warunkami środowiskowymi, a system zarządzania ciepłem utrzymuje temperaturę wewnętrzną w wymaganym zakresie roboczym.

W przypadku zastosowań o niskim poborze mocy wystarczające może być chłodzenie wentylatorem. W przypadku szczelnych szaf zewnętrznych wymiennik ciepła powietrze-powietrze może zapewnić efektywne odprowadzanie ciepła przy jednoczesnym zachowaniu ochrony obudowy. W przypadku dużych obciążeń cieplnych i ekstremalnych temperatur klimatyzator szafkowy może zapewnić aktywne chłodzenie.

Projektując system zasilania, akumulator, obudowę i system zarządzania ciepłem jako jedno zintegrowane rozwiązanie , operatorzy telekomunikacyjni i integratorzy systemów mogą budować bardziej niezawodne, energooszczędne i łatwiejsze w utrzymaniu zewnętrzne obiekty telekomunikacyjne.

Szukasz dostosowanej do indywidualnych potrzeb szafy zasilającej dla telekomunikacji lub rozwiązania do zarządzania ciepłem? Skontaktuj się z CYTECH, aby omówić rozmiar szafki, obciążenie mocy, pojemność akumulatora, temperaturę otoczenia i wymagania dotyczące chłodzenia.