Решение для электропитания в телекоммуникациях: полное руководство по надежным системам электропитания в телекоммуникациях

Современные телекоммуникационные сети требуют надежного электроснабжения 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. От базовых станций 5G и оптоволоконных сетей доступа до удаленных коммуникационных объектов — стабильное телекоммуникационное решение имеет важное значение для поддержания доступности сети, защиты критически важного оборудования и снижения эксплуатационных расходов.

Наружные телекоммуникационные объекты часто подвергаются воздействию экстремальных температур, пыли, дождя, влажности и нестабильных условий электросети. Таким образом, телекоммуникационная энергосистема – это не просто поставка электроэнергии. Требуется интегрированное решение, сочетающее в себе источник питания, резервную батарею, защиту вне помещений и управление температурным режимом..

В этой статье мы объясняем ключевые компоненты современного телекоммуникационного решения и то, как наружные телекоммуникационные шкафы и системы управления температурным режимом могут помочь построить надежную телекоммуникационную инфраструктуру.

Что такое телекоммуникационное решение?

Решение для электропитания в сфере телекоммуникаций — это интегрированная система электропитания, предназначенная для обеспечения надежного и непрерывного электропитания телекоммуникационного оборудования.

Типичное решение по электропитанию телекоммуникаций может включать в себя:

• Системы питания переменного/постоянного тока

• Выпрямители

• Распределительные устройства постоянного тока

• Литий-ионные или свинцово-кислотные аккумуляторы

• Аккумулятор шкафы и аккумуляторные стойки

• Наружные телекоммуникационные силовые шкафы

• Системы мониторинга и контроля

• Системы охлаждения и терморегулирования

• Компоненты защиты от перенапряжения и распределения электроэнергии

Основная цель — обеспечить, чтобы телекоммуникационное оборудование продолжало работать даже при выходе из строя основного источника питания.

При развертывании телекоммуникаций вне помещений эти компоненты обычно устанавливаются внутри защищенного от атмосферных воздействий телекоммуникационного шкафа или кожуха..

Телеком-энергетический проект 

Почему надежное электроснабжение критически важно для телекоммуникационных сетей?

Телекоммуникационное оборудование работает непрерывно. Даже кратковременное отключение электроэнергии может привести к простою сети, сбою в обслуживании или отказу оборудования.

Это особенно важно для:

• 5G базовые станции

• Сети 4G /LTE

• Оптоволоконные сети доступа

• Системы беспроводной связи

• Удаленные радиоблоки

• Развертывание малых сот

• Участки микроволновой связи

• Периферийные вычисления и телекоммуникационная инфраструктура

• Сельские и автономные телекоммуникационные объекты

Правильно спроектированное решение для электроснабжения телекоммуникаций обеспечивает как нормальное рабочее питание, так и резервное питание , позволяя сети оставаться работоспособной во время сбоев в сети или других перебоев в подаче электроэнергии.

Основные компоненты телекоммуникационного решения по электропитанию

1. Выпрямитель и система питания постоянного тока.

В телекоммуникационных сетях обычно используется питание постоянного тока, при этом напряжение -48 В постоянного тока является одной из наиболее широко используемых архитектур питания.

Выпрямитель преобразует входящую мощность переменного тока в регулируемую мощность постоянного тока для телекоммуникационного оборудования, а также заряжает систему резервных батарей.

Типичную архитектуру можно упростить следующим образом:

Сеть переменного тока → Выпрямитель → Распределение постоянного тока → Телекоммуникационное оборудование

В то же время:

Выпрямитель → Аккумулятор → Распределение постоянного тока → Телекоммуникационное оборудование

Когда сеть переменного тока доступна, выпрямитель питает телекоммуникационную нагрузку и заряжает батареи.

При выходе из строя сети батарея автоматически подает питание на телекоммуникационное оборудование.

Эта архитектура помогает поддерживать непрерывную работу без необходимости немедленного запуска генератора.

2. Резервное копирование телекоммуникаций Аккумулятор

Резервное копирование Аккумулятор — одна из наиболее важных частей решения по электропитанию телекоммуникаций.

Традиционные телекоммуникационные объекты обычно используют свинцово-кислотные батареи, в то время как в современных установках все чаще используются литий-ионные батареи из-за их более высокой плотности энергии, более длительного срока службы и меньшей занимаемой площади.

В зависимости от применения батареи могут быть установлены в:

• Уличные аккумуляторные шкафы

• Телекоммуникационные силовые шкафы

• Аккумулятор стойки

• Встроенные шкафы питания и аккумуляторов

Емкость аккумулятора следует выбирать в соответствии с телекоммуникационной нагрузкой и требуемым временем резервного питания.

Например, удаленному телекоммуникационному объекту может потребоваться несколько часов резервного питания от батареи для поддержания доступности сети во время сбоя в сети.

3. Наружная связь Силовой шкаф

На наружных телекоммуникационных объектах энергосистема нуждается в защите от окружающей среды.

Наружный телекоммуникационный шкаф обеспечивает защищенное пространство для:

• Выпрямители

• Аккумуляторы

• Распределение постоянного тока

• Оборудование для мониторинга мощности

• Контроллеры

• Сетевое оборудование

• Другие вспомогательные компоненты

Корпус может быть спроектирован с такими уровнями защиты, как IP55 , IP65 или IP66 , в зависимости от среды объекта и требований к оборудованию.

Правильно спроектированный наружный телекоммуникационный шкаф должен обеспечивать защиту от:

• Дождь и вода

• Пыль

• Влажность

• Солнечное излучение

• Ветер

• Коррозионные среды

• Экстремальные температуры

• Несанкционированный доступ

При работе в суровых условиях окружающей среды материал корпуса, обработка поверхности, герметизация, кабельный ввод, замки, а также конструкция вентиляции или охлаждения должны рассматриваться вместе.

Управление температурным режимом: важнейшая часть телекоммуникационных решений по электропитанию

Одним из наиболее игнорируемых аспектов проектирования электроэнергетических систем телекоммуникаций является управление температурным режимом..

Энергетическое оборудование во время работы выделяет тепло. Выпрямители, батареи, источники питания, переключатели и другие электронные компоненты — все они способствуют внутренней тепловой нагрузке.

Если это тепло невозможно эффективно отвести, внутренняя температура шкафа может значительно возрасти.

Высокая температура может привести к:

• Уменьшение срока службы батареи

• Снижение надежности оборудования

• Тепловая сигнализация

• Деградация компонентов

• Повышенное обслуживание

• Неожиданные отключения

• Уменьшенный срок службы системы

По этой причине управление температурным режимом следует рассматривать одновременно с проектированием энергосистемы.

Cytech продукты для климат-контроля шкафа

Как охладить телекоммуникационную систему Силовой шкаф

Существует несколько распространенных подходов к охлаждению телекоммуникационного шкафа.

Вариант 1: Вентиляторное охлаждение

Вентиляторное охлаждение – одно из самых простых и экономичных решений.

Вентиляторы обменивают горячий внутренний воздух на более холодный окружающий воздух.

Однако у вентиляторного охлаждения есть важное ограничение: в шкаф попадает наружный воздух..

Таким образом, вентиляторное охлаждение может оказаться неприемлемым, если шкафу требуется высокая степень защиты от пыли, влажности, солевого тумана и других загрязнений.

Для относительно чистой среды и более низких внутренних тепловых нагрузок вентиляторное охлаждение может быть экономически эффективным вариантом.

Вариант 2: Воздушно-воздушный теплообменник

Теплообменник «воздух-воздух» отводит внутреннее тепло без непосредственного смешивания внутреннего и наружного воздуха.

Внутренний воздух циркулирует через одну сторону теплообменника, а окружающий воздух проходит через другую сторону.

Тепло передается через сердечник теплообменника.

Это дает несколько преимуществ:

• Отсутствие прямого обмена загрязненного воздуха

• Лучшая защита от пыли и влаги

• Подходит для герметичных уличных шкафов.

• Более низкие требования к техническому обслуживанию

• Хладагент не требуется

• Подходит для многих телекоммуникационных приложений.

Для телекоммуникационных шкафов, где важно поддерживать герметичность корпуса, воздухо-воздушный теплообменник . отличным решением может стать

Вариант 3: Шкафный кондиционер

Когда внутренняя тепловая нагрузка высока или температура наружного воздуха экстремальная, может потребоваться установка кондиционера в шкафу.

Кондиционер шкафа обеспечивает активное охлаждение и может поддерживать температуру внутри шкафа ниже требуемого предела даже при высоких температурах окружающей среды.

Типичные области применения включают в себя:

• Шкафы телекоммуникационные высокой мощности

• Наружные силовые шкафы

• Аккумулятор шкафы

• Системы хранения энергии

• Промышленные шкафы управления

• Коммуникационные убежища

В зависимости от применения шкафные кондиционеры могут поставляться с различной холодопроизводительностью и конфигурациями мощности, включая решения переменного и постоянного тока.

Для телекоммуникационных объектов с системами питания постоянного тока 48 В шкафные кондиционеры постоянного тока могут быть особенно полезны, поскольку они могут работать непосредственно от системы питания постоянного тока на объекте.

Выбор между Вентиляторное охлаждение , теплообменником и кондиционером

Правильная технология охлаждения зависит от нескольких факторов.

Наиболее важными параметрами, которые следует учитывать, являются:

1. Внутреннее рассеивание тепла

Рассчитайте общее количество тепла, выделяемого выпрямителями, батареями, телекоммуникационным оборудованием, источниками питания и другими компонентами.

2. Максимальная температура окружающей среды

Шкаф, установленный в пустыне, может подвергаться воздействию температуры выше 50°C, тогда как в холодном климате может потребоваться эксплуатация при температуре ниже -30°C или ниже.

3. Требуемая внутренняя температура

Различное телекоммуникационное оборудование и аккумуляторы предъявляют разные требования к рабочей температуре.

4. Корпус уровень защиты

Если шкафу требуется защита IP65 или IP66 , решение с открытой вентиляцией может оказаться неприемлемым.

5. Доступность электроэнергии

Для удаленных телекоммуникационных объектов важным фактором является энергопотребление системы охлаждения.

Телекоммуникационные решения для электропитания для суровых условий эксплуатации вне помещений

Сети связи все чаще развертываются в сложных условиях.

Примеры включают в себя:

• Пустыни

• Прибрежные районы

• Тропические регионы

• Высотные площадки

• Промышленные зоны

• Отдаленные сельские местности

• Телекоммуникационные объекты на солнечной энергии

• Автономные станции связи

В таких условиях корпус и систему терморегулирования необходимо проектировать совместно.

Высокая температура окружающей среды

Высокие температуры могут существенно повлиять на аккумуляторы и электронные компоненты.

Подходящий кондиционер или теплообменник шкафа может предотвратить чрезмерное повышение внутренней температуры.

Пыль и песок

Телекоммуникационные объекты в пустыне могут иметь высокий уровень пыли и песка.

Герметичный наружный шкаф в сочетании с воздухо-воздушным теплообменником или шкафным кондиционером может обеспечить лучшую защиту, чем открытая система вентиляции.

Прибрежная и агрессивная среда

Соляные брызги и высокая влажность могут ускорить коррозию.

Для применения в прибрежных телекоммуникациях следует учитывать коррозионностойкие материалы, соответствующую обработку поверхности, защитные покрытия и коррозионностойкие компоненты.

Холодная среда

Телекоммуникационное оборудование, развернутое в северных регионах или в высокогорных районах, может подвергаться воздействию чрезвычайно низких температур.

В таких приложениях системе терморегулирования могут потребоваться функции как охлаждения, так и нагрева для поддержания необходимой внутренней температуры.

Решение для телекоммуникационного электропитания для удаленных и автономных объектов

Удаленные телекоммуникационные объекты часто имеют ограниченный доступ к электрической сети или вообще не имеют его.

Типичное автономное решение для электроснабжения телекоммуникаций может сочетать в себе:

Солнечные панели + MPPT Контроллер + Аккумулятор + Система питания постоянного тока + Телекоммуникационное оборудование

Солнечные панели вырабатывают электроэнергию в течение дня.

Контроллер MPPT оптимизирует преобразование солнечной энергии и заряжает аккумулятор.

Аккумулятор обеспечивает энергию, когда солнечной энергии недостаточно, например, ночью или в пасмурную погоду.

Для этих применений внешний шкаф может объединить батареи, силовую электронику, компоненты распределения и систему управления температурным режимом в одном защищенном корпусе.

Этот тип интегрированного решения может сократить время установки и упростить развертывание на удаленных площадках.

Интеллектуальный мониторинг телекоммуникационных энергетических систем

Современные телекоммуникационные решения все чаще включают в себя удаленный мониторинг.

Система мониторинга может предоставлять такую ​​информацию, как:

• Аккумулятор напряжение

• Аккумулятор температура

• напряжение постоянного тока

• Ток нагрузки

• Потребляемая мощность

• Шкаф температура

• Статус двери

• Статус системы охлаждения

• Сигнализация сбоя питания переменного/постоянного тока

• Аккумулятор сигналы тревоги

Удаленный мониторинг особенно важен для необслуживаемых телекоммуникационных объектов.

Вместо того, чтобы отправлять технических специалистов на каждую площадку для плановой проверки, операторы могут удаленно контролировать оборудование и при необходимости реагировать на сигналы тревоги.

Это может значительно снизить затраты на обслуживание и повысить доступность сети.

Как разработать комплексное решение для электроснабжения телекоммуникаций

Надежное решение для электроснабжения телекоммуникаций должно быть спроектировано как интегрированная система, а не выбирать отдельные компоненты по отдельности.

Типичный процесс проектирования включает в себя:

Шаг 1. Определите телекоммуникационную нагрузку

Рассчитайте общее энергопотребление всего телекоммуникационного оборудования.

Шаг 2. Определите время резервного копирования

Определите, как долго объект должен работать, когда электроэнергия недоступна.

Шаг 3. Выберите емкость Аккумулятор

Емкость Аккумулятор следует выбирать в соответствии с нагрузкой, временем резервного питания, характеристиками батареи и условиями окружающей среды.

Шаг 4: Выберите Наружный шкаф

Учитывать:

• Шкаф размеры

• Аккумулятор вес

• Расположение оборудования

• IP/защита NEMA

• Материал

• Коррозионная стойкость

• Кабельный ввод

• Безопасность

• Требования к транспортировке и установке

Шаг 5: Рассчитайте тепловыделение

Рассчитайте общее количество тепла, выделяемого внутри шкафа.

Этот шаг важен для выбора правильной системы терморегулирования.

Шаг 6: Выберите технологию охлаждения

В зависимости от приложения выберите:

• Вентиляторное охлаждение

• Теплообменник воздух-воздух

• Термосифонный теплообменник

• Шкаф кондиционер

• Гибридное решение для охлаждения

Шаг 7: Учитывайте условия окружающей среды

При проектировании следует учитывать всю рабочую среду, включая:

• Температура окружающей среды

• Влажность

• Пыль

• Дождь

• Солевой спрей

• Высота

• Солнечное излучение

• Коррозия

• Ветер

Зачем выбирать интегрированные Телекоммуникационный шкаф и Решение по терморегулированию ?

Выбор корпуса и системы охлаждения одного производителя может упростить интеграцию системы.

Вместо отдельного выбора шкафа, охлаждающего устройства, системы крепления, прокладки кабелей и теплового решения интегрированный поставщик может оптимизировать всю систему.

Это может обеспечить такие преимущества, как:

• Лучшая совместимость оборудования

• Оптимизированный воздушный поток

• Упрощенная установка

• Сокращение инженерных работ

• Более быстрое развертывание проекта

• Более простое обслуживание

• Индивидуальные размеры шкафа

• Индивидуальная мощность охлаждения

• Лучшая защита окружающей среды

Для операторов связи, системных интеграторов и OEM-заказчиков это может сделать весь процесс развертывания более эффективным.

CYTECH Телекоммуникационная мощность и Решение по терморегулированию с

CYTECH предоставляет решения для наружных корпусов и управления температурным режимом для телекоммуникаций и других критически важных инфраструктурных приложений.

Наше портфолио продукции включает в себя наружные телекоммуникационные шкафы , телекоммуникационные шкафы, аккумуляторные шкафы, силовые шкафы, шкафные кондиционеры, теплообменники воздух-воздух, теплообменники с тепловыми трубками и другие решения по управлению температурным режимом..

Решения могут быть адаптированы в соответствии с требованиями проекта, включая:

• Шкаф размеры

• Аккумулятор конфигурация

• Холодопроизводительность

• Источник питания переменного или постоянного тока

• Уровень защиты IP

• Материал и обработка поверхности

• Конфигурация кабельного ввода

• Внутреннее расположение оборудования

• Требования к отоплению и охлаждению

• Условия окружающей среды

Для требовательных телекоммуникационных систем сочетание прочного наружного кожуха и системы управления температурным режимом правильного размера может помочь защитить критическое энергетическое оборудование и повысить долгосрочную надежность системы.

Заключение

Современное решение для электропитания телекоммуникаций — это гораздо больше, чем просто выпрямитель и аккумулятор.

Надежная система должна сочетать в себе:

Источник питания + Аккумулятор Резервное копирование + Наружная защита + Управление температурным режимом + Мониторинг

Наружный шкаф защищает оборудование от суровых условий окружающей среды, а система терморегулирования поддерживает внутреннюю температуру в необходимом рабочем диапазоне.

Для приложений с низким энергопотреблением может быть достаточно вентиляторного охлаждения. Для герметичных наружных шкафов теплообменник «воздух-воздух» может обеспечить эффективное рассеивание тепла, сохраняя при этом защиту корпуса. При высоких тепловых нагрузках и экстремальных температурах шкафный кондиционер может обеспечить активное охлаждение.

Разработав систему электропитания, аккумулятор, корпус и систему управления температурным режимом как единое интегрированное решение , операторы связи и системные интеграторы могут создавать более надежные, энергоэффективные и простые в обслуживании наружные телекоммуникационные объекты.

Ищете индивидуальный силовой шкаф для телекоммуникаций или решение для управления температурным режимом? Свяжитесь с CYTECH , чтобы обсудить размер вашего шкафа, силовую нагрузку, емкость аккумулятора, температуру окружающей среды и требования к охлаждению.