3. QUY TRÌNH LẮP ĐẶT BTS:
3.4. Lắp đặt hệ thống nguồn cung cấp cho BTS:
Nguồn điện trong các trạm viễn thông đóng vai trò hết sức quan trọng, có thể nói là sống còn đối với sự hoạt động của các thiết bị viễn thông. Ngày nay tại các trạm
viễn thông, tổng đài, trạm BTS… hầu hết các thiết bị viễn thông chính đa số đều dùng nguồn một chiều
Để cung cấp nguồn một chiều, người ta dùng máy nắn ( Rectifier) và acquy ( Accu) (phần lớn là dùng Ắc-quy khô - Là loại ắc quy axít, chỉ khác là dung dịch axít có tỷ trọng cao hơn và chỉ đổ một lần duy nhất lúc mới dùng, sau đó đậy kín, trên vỏ bình không có lỗ thông hơi nên nhìn vào chỉ thấy 2 cực âm dương. Loại này không đổ thêm nước, không cần bảo dưỡng). Bình thường khi chưa bị mất điện lưới, máy nắn làm nhiệm vụ biến đổi (nắn) dòng AC (220V) thành dòng DC (+48V) cung cấp cho các thiết bị viễn thông và một dòng nhỏ (khoảng 2A) để nạp bù cho ắc-quy. (Nạp điện thường nhằm mục đích phục hồi đủ điện lượng của bình sau khi phóng. Về nguyên tắc, phải đảm bảo điện lượng được nạp >= 1,2 điện lượng đã phóng mới đảm bảo cho bình khôi phục được dung lượng ban đầu). Khi bị mất điện, ắc-quy sẽ thay máy nắn cung cấp nguồn 1 chiều cho các thiết bị VT
3.4.1. Nguồn điện lưới AC :
Nguồn điện trong viễn thông được chia thành hai phần : nguồn AC và nguồn DC, trong đó nguồn AC là nguồn điện xoay chiều, khi nguồn AC cung cấp cho trạm BTS sẽ được đi qua tủ nguồn AC, sau đó tủ nguồn DC sẽ nhận điện áp từ tủ nguồn AC, chỉnh lưu và ổn áp để cấp nguồn DC cho các thiết bị viễn thông khác trong trạm
Nguồn AC hiện nay gồm có hai loại nguồn chính và nguồn phụ. Nguồn chính là nguồn từ điện lưới, đối với các vùng không có điện lưới thường được thay thế bằng nguồn năng lượng gió hoặc mặt trời ; nguồn phụ là nguồn từ máy phát điện, dùng để cung cấp điện cho trạm trong trường hợp nguồn chính gặp sự cố, thông thường nguồn phụ phải hoạt động được từ 1 đến 2 giờ khi nguồn chính mất khả năng cung cấp
Hình 3.4 : Sơ đồ cung cấp nguồn AC tới các phụ tải 3.4.2. Sơ đồ cung cấp điện tổng quát :
Hình 3.5 là sơ đồ kiến trúc cung cấp điện tổng quát cho một trạm BTS, trong đó: - Các Aptomat MCCB có nhiệm vụ cấp nguồn và bảo vệ cho các thiết bị trong
trạm, các phụ tải, modul của Rectifier, Accu
- Rectifier chuyển đổi điện áp 220AC thành 48DC nạp cho Accu - Điều hòa không khí, ổn định nhiệt độ trong trạm và hút ẩm - Accu tích trữ điện, lọc nguồn DC cho BTS
Cảnh báo ngoài phát hiện sự cố cháy khói, DK 2 DH chạy luân phiên, giám sát ra vào trạm, gửi cảnh báo về trung tâm OMC, DK quạt thông gió khi nhiệt độ trong phòng cao hơn ngưỡng quy định…
Hình 3.5: Sơ đồ kiến trúc cung cấp điện tổng quát 3.4.3. Tìm hiểu về tủ ATS :
Tủ ATS là hệ thống chuyển đổi nguồn tự động, có tác dụng khi điện lưới mất thì máy phát tự động khởi động và đóng điện cho phụ tải. Khi nguồn lưới phục hồi thì hệ thống tự chuyển nguồn trở lại và tự động tắt máy phát.
Ngoài ra, Tủ chuyển đổi nguồn tự động (ATS) thường có chức năng bảo vệ khi Điện Lưới và Điện Máy bị sự cố như:mất pha, mất trung tính, thấp áp (tuỳ chỉnh) thời gian chuyển đổi có thể điều chỉnh.
Quy cách chọn tủ ATS: Tủ thường được chọn có các yếu tố chính như sau: - Phù hợp với công suất máy
- Phù hợp với môi trường nhiệt đới, không khí nhiễm muối ven biển và hải đảo.
- Bảo đảm các yêu cầu về tính năng điều khiển Chức năng hoạt động của tủ ATS:
- Tự động gửi tín hiệu khởi động máy khi: điện lưới mất hoàn toàn, điện lưới mất pha, điện lưới có điện áp thấp hơn giá trị cho phép (giá trị này có thể điều chỉnh được). Thời gian chuyển đổi sang nguồn máy phát là 5 – 30 giây - Khi điện lưới phục hồi, bộ ATS ngay lập tức chuyển phụ tải sang nguồn lưới.
Máy tự động tắt sau khi chạy làm mát 1 -2 phút. - Có khả năng vận hành tự động hoặc bằng nhân công. - Điều chỉnh được thời gian chuyển mạch.
- Có hệ thống đèn chỉ thị.
Một số đèn báo và nút nhấn chức năng thường gặp:
- Đèn báo Mains Available sáng báo hiệu Điện Lưới nằm trong phạm vi cho phép.
- Đèn báo Mains On Load sáng báo hiệu Điện Lưới đang cung cấp ra cho phụ tải.
- Đèn báo Generator Available sáng báo hiệu Điện Máy có giá trị cho phép . - Đèn báo Generator On Load sáng báo hiệu Điện Máy đang cung cấp ra cho
phụ tải.
- Hoãn khởi động máy phát (Delay Start), thời gian này tuỳ chỉnh.
- Hoãn phục hồi điện lưới trở lại (Delay On Restoration), thời gian này tuỳ chỉnh.
- Hoãn đóng điện lưới vào phụ tải (Delay On Transfer), thời gian này tuỳ chỉnh.
- Hoãn đóng điện máy vào phụ tải (Warm Up), thời gian này tuỳ chỉnh. - Chạy làm mát máy ( Cool Down ), thời gian này tuỳ chỉnh.
- Sạc bình accu tự động (Automatic Battery Charger) điều tiết nguyên tắc xung.
- Bộ ATS cho phép người sử dụng chọn nguồn Điện Lưới hay Điện máy cung cấp ra phụ tải khi cần thiết thông qua công tắc Manual Switch
3.4.4. Lắp đặt, vận hành Rectifier:
Máy nắn có hai loại : máy nắn tự ngẫu và máy nắn sử dụng nguồn xung
a. Nguồn cung cấp nạp cho acquy bằng biến áp tự ngẫu :
Các loại máy nắn tự ngẫu gồm có : CNEKE, SUMOEL, ROBOT, LIOA, FAVITEC...
Hình 3.6 : Máy nắn một pha sử dụng biến áp âm tần b. Nguồn Rectifier :
Hình 3.7 : Máy nắn ba pha sử dụng biến áp âm tần
Rectifier làm nhiệm vụ biến đổi điện áp AC (220V hay 380V) thành điện áp DC (48V) nạp cho Accu và một dòng nhỏ (≥ 2A) để nạp bù cho ắc-quy. Khi Accu phóng, Rectifier tạo ra dòng có dung lượng dòng nạp ≥ 1,2 dòng phóng, mục đích phục hồi đủ dung lượng của bình sau khi phóng. Khi bị mất điện, ắc-quy sẽ thay máy nắn cung cấp nguồn 1 chiều cho các thiết bị VT
Trên thực tế có rất nhiều loại máy nắn, điện áp vào từ 380VAC, 220VAC xuống 12VDC, 24VDC, 48VDC… nhằm mục đích nạp cho các Accu, các thiết bị trên có thể được áp dụng cho các đối tượng khác nhau, tùy vào mức độ yêu cầu về kỹ thuật và kinh phí mà chúng ta có thể lựa chọn các loại máy nắn khác nhau
Các các loại máy nắn sử dụng nguồn xung hiện nay (Rectifier): ELTEK, COM 10, SIEMENS, EMERSON, ARGUS, SAFT, FLOTROL, SMF2800, SWICHTEC, VORTEX, AC BEL...
c. Rectifier cung cấp nguồn 220V:
Với cách mắc một pha nguồn điện được đưa qua máy nắn và từ đó nối đến với accu và thiết bị BTS
Hình 3.8: Sơ đồ cung cấp điện DC cho BTS d. Rectifier cung cấp nguồn 380V:
Với cách mắc ba pha nguồn điện sau khi đi qua máy nắn thì được đưa đến một aptomat tổng để từ đó nối đến accu và các thiết bị BTS
Hình 3.9: Sơ đồ đấu nối nguồn 3 pha c. Phương pháp vận hành:
Stt Thông số kỹ thuật Yêu cầu tối thiểu
1 Nguồn AC đầu vào 1 pha hoặc 3 pha với dây trung tính và dây tiếp đất 2 Điện áp danh định đầu vào 1 pha 220V, 3 pha - 380VAC 3 Dải điện áp đầu vào 150276 VAC (1 phase)
4 Tần số danh định 50 Hz
5 Dải tần số hoạt động 44 66Hz
6 Điện áp đầu ra -48VDC
7 Dải điện áp đầu ra - 42,0Vdc -57,0Vdc
8 Lọc nhiễu đầu vào Có
9 Module chỉnh lưu Các module có thể lắp lẫn, thay thế nóng
11 Cấu trúc modul Rack mounted
12 Tủ hệ thống Chắc chắn, an toàn, mỹ quan công nghiệp, kích thước theo các tiêu
chuẩn viễn thông
13 Hiệu suất ≥ 93%
14 Số cầu chì đấu nối tới các tổ
ắc quy ≥ 2
15 Chức năng chia tải (Power
Split) Có
16 Dòng cung cấp danh định một
module máy nắn Từ 50A đến 100A
17 Nhiễu đầu ra ≤ 2mV, theo tiêu chuẩn CCITT 18 Nhiễu lưỡng đỉnh (Peak to
peak noise) ≤ 100 mVpk-pk
19 Độ cân bằng tải < 5%
20 Độổn định điện áp tải (Load
regulation) ≤ 1 %
21 Hệ thống giám sát Hiển thị: Mức tải, Điện áp vào, ra, Trạng thái nạp; Trạng thái từng module; Hiển thị dòng nạp; Báo
cáo lỗi;
22 Bảo vệ đầu vào Có bảo vệ
23 Bảo vệ đầu ra Cắt nguồn khi quá tải điện áp. Có mạch bảo vệ chống quá tải và
ngắn mạch
24 Chế độ nạp ăcquy Nạp thả nổi, nạp tăng cường Nạp bù nhiệt
25 Độồn ≤ 60dBA 26 Nhiệt độ vận hành Từ -40 oC đến 65oC 27 Độẩm hoạt động 0% 95%, không tụ nước
Bảng 3.1: Các thông số cài đặt cơ bản trong hệ thống
Một số lưu ý khi cài đặt Rectifier:
- Đặt dòng nạp (căn cứ vào dung lượng Accu) - Đặt điện áp
- Đặt nhiệt độ - Đặt cảnh báo
- Đặt dòng nạp theo nguyên lý phóng nạp của Accu
3.4.5. Nguồn accu cung cấp cho trạm BTS : a. Công nghệ:
- Công nghệ VRLA (Valve regulated lead acid) là accu chì kín khí có van điều chỉnh. Accu sử dụng tấm đệm thủy tinh thẩm thấu, giúp tái tạo năng lượng đã mất.
- Công nghệ Accu Absorbent glass mat (AGM) là một loại của ắc quy công nghệ VRLA có chất điện phân, được đệm vào trong miếng sợi thủy tinh thẩm thấu.
- Công nghệ AGM có đặc tính phóng và nạp rất tốt, thời gian nạp và xả khá nhanh, tuy nhiên đặc tính về năng lượng có vẻ như thấp hơn loại accu truyền thống ARLV.
b. Các chế độ hoạt động của Accu:
Khi Accu nạp điện, do điện áp Accu đơn thể tăng và khi điện áp tăng hơn 2.3V. Đối với accu VRLA, bản cực dương sẽ sinh khí Oxy và bản cực âm sẽ sinh khí Hydro. Điện cực sẽ bị nhúng trong dung dịch H2SO4, khi đó khí Oxy, Hydro sẽ khó khuếch tán và sẽ bị bản cực dương, âm hấp thụ. Accu không kín khí do không có dung dịch điện giải lưu chuyển tự do, dung dịch điện giải bị hấp thụ hết bởi tấm cách và bản cực.
Theo thiết kế số lượng bản cực âm nhiều hơn số bản cực dương, nên khi cực dương nạp đủ điện mà cực âm vẫn trong trạng thái thiếu điện, lúc đó, cực dương sinh
ra khí oxy mà cực âm không sinh ra khí. Khí oxy cực dương sinh ra sẽ dễ dàng khuếch tán sang cực âm và bị cực âm hấp thụ. Sinh ra phản ứng sau:
2Pb+ O2 2PbO
PbO + H2SO4 PbSO4 + H2O
Pb SO4 + 2H + 2e Pb+ H2SO4
Chế độ dự phòng khẩn:
- Điện áp nạp bằng điện áp trên accu và bằng điện áp trên tải - Khi nguồn chính bị lỗi, accu sẽ cung cấp dòng cho tải. Chế độ đệm:
- Khi dòng tải tăng vọt quá khả năng cung cấp của bộ nguồn thì lúc này accu phải bổ sung phần năng lượng bị thiếu cấp cho tải (accu không được nạp). - Khi dòng tải giảm xuống, bộ nguồn lại tiếp tục nạp cho accu để bù lại số
năng lượng vừa bị mất đi.
Chế độ nạp phóng: Accu được nạp trữ điện sau đó được đem đi sử dụng, sau khi phóng hết lại được nạp điện cho đầy như cũ.
Chế độ phóng điện Accu:
- Phóng điện có thể tiến hành vào bất kỳ thời điểm nào và bất kỳ dòng điện nào nhỏ hơn trị số ghi trong bảng chỉ dẫn của nhà chế tạo.
- Khi phóng điện bằng chế độ 3 giờ hoặc dài hơn, có thể phóng liên tục cho đến khi điện thếở mỗi ngăn giảm xuống đến 1,8V.
- Khi phóng với chế độ 1giờ hoặc 2 giờ, thì ngừng phóng khi điện thế ở mỗi ngăn xuống đến 1,75V.
- Khi phóng với dòng điện nhỏ thì không xác định việc kết thúc phóng theo Điện thế.
- Trong trường hợp này, việc kết thúc phóng được xác định theo tỷ trọng chất điện phân. Việc phóng được kết thúc khi tỷ trọng giảm đi từ 0,03 đến 0,06 g/cm3 so với tỷ trọng ban đầu (Nhưng cũng không được để điện thế mỗi ngăn giảm xuống thấp hơn 1,75V).
Accu phóng điện:
Cực dương: PbO2 + 4H+ + SO42- +2e PBSO4 + 2H2O Cực âm: Pb + SO42- - 2e PB SO4
Accu nạp điện:
Cực dương: PbSO4 + 2H2O -2e PbO2 + 4H+ + SO42-
Cực âm: PBSO4 + 2e PB SO42-
d. Các chế độ nạp điện cho Accu:
Tuỳ theo phương pháp vận hành accu, thiết bị nạp, thời gian cho phép nạp, phương pháp nạp và việc nạp có thể được thực hiện theo các cách như sau:
- Nạp với dòng điện không đổi. - Nạp với dòng điện giảm dần. - Nạp với Điện thế không đổi.
- Nạp dòng thay đổi với Điện thế không đổi.
Nạp với dòng điện không đổi: Việc nạp có thể tiến hành theo kiểu 1 bước hoặc 2 bước.
- Nạp kiểu 1 bước:
- Để dòng nạp không vượt quá 12% của dung lượng phóng mức 10 giờ tức là 0,12 x C(10).
- Nạp kiểu 2 bước:
o Bước 1: Để dòng điện nạp bằng dòng điện định mức của thiết bị nạp là 2,4V nhưng không vượt quá 0,25 x C(10). Khi điện thế tăng lên đến 2,3V thì chuyển sang bước 2.
o Bước 2: Để dòng điện nạp không vượt quá 0,12 x C(10). Đến cuối thời gian nạp, điện thế accu đạt đến giá trị 2,6÷2,8V, tỷ trọng của accu tăng 1,200÷1,210 g/cm3, giữa các bản cực accu quá trình bốc khí xảy ra mãnh liệt. Việc nạp được coi là kết thúc khi điện thế và Tỷ trọng của accu ngừng tăng lên trong khoảng 1 giờ, và các accu sau khi nghỉ nạp 1 giờ khi nạp lại sẽ sôi ngay tức thì.
- Thời gian nạp đối với accu đã được phóng hoàn toàn theo kiểu nạp 1 bước với dòng 0,12 x C(10) mất khoảng 12 giờ, còn nạp 2 bước với dòng 0,25 x C(10) là 8 giờ. Ở các giá trị mà dòng điện nạp bé hơn 0,12 x C(10) thì thời gian nạp phải tăng lên tương ứng mất khoảng 7giờ.
Nạp với dòng điện giảm dần:
- Tiến hành nạp giống như phần trên, nhưng với dòng điện giảm dần, ban đầu 0,25xC(10) và sau đó 0,12xC(10). Ở giá trị dòng nạp nhỏ thì thời gian tương ứng được tăng lên. Dấu hiệu kết thúc nạp cũng giống như trường hợp nạp với dòng điện không đổi.
Nạp với điện thế không đổi:
- Nạp với điện thế không đổi được tiến hành với thiết bị nạp làm việc ở chế độ 2,35V đối với accu chì- axit. Điện thế được chọn trong giới hạn từ 2,2V đến 2,35V đối với accu chì- axit và được duy trì ổn định trong suốt quá trình nạp. Thời gian nạp khoảng vài ngày đêm. Trong 10 giờ nạp đầu tiên, ắc quy có thể nhận được tới 80% dung lượng bị mất khi phóng.
- Khi tỷ trọng chất điện phân giữ nguyên trong 10 giờ (đối với accu chì- axit) thì có thể kết thúc việc nạp.
Nạp dòng thay đổi với Điện thế không đổi: Việc nạp được tiến hành theo 2 bước: - Bước 1: Dòng điện nạp được hạn chế ở 0,25 x C(10), còn điện thế thay đổi
tự do. Cho đến khi điện thế accu tăng lên từ 2.2 - 2,35V (đối với accu chì- axit) thì chuyển sang bước 2.
- Bước 2: Nạp với điện thế không đổi. Việc nạp này được tự động hoá bằng thiết bị nạp có ổn định điện thế và giới hạn dòng điện
e. Các chế độ vận hành:
Chế độ nạp thường xuyên:
- Đối với các loại bình accu tĩnh, việc vận hành accu được tiến hành theo chế độ phụ nạp thường xuyên, accu được đấu vào thanh cái một chiều song song với thiết bị nạp. Nhờ vậy, tuổi thọ và độ tin cậy của accu tăng lên, và chi phí bảo dưỡng cũng được giảm xuống.
- Để bảo đảm chất lượng accu, trước khi đưa vào chế độ phụ nạp thường xuyên phải phóng nạp tập dượt 4 lần. Trong quá trình vận hành accu ở chế độ phụ nạp thường xuyên, accu không cần phóng nạp tập dượt cũng như nạp