Электропитание базовой станции: как устроено питание −48 В и какое оборудование Eltek подходит

Питание базовой станции — это система электропитания постоянного тока −48 В: выпрямители, контроллер, аккумуляторные батареи и распределение нагрузки, собранные в стойке или уличном шкафу. От того, как она рассчитана и укомплектована, зависит, продолжит ли сайт работать при отключении сети и сколько часов он продержится на батареях. В статье разбираем, почему телеком-оборудование питается напряжением −48 В, из чего состоит электропитание базовых станций, как рассчитать мощность и время автономии, почему пропадает питание и какие системы ИБП постоянного тока 48 В Eltek применяются на площадках операторов.

Почему базовые станции питаются напряжением −48 В

Оборудование связи — радиомодули, контроллеры базовых станций, транспортные узлы — исторически рассчитано на постоянное напряжение −48 В с заземлённым плюсом. Такой стандарт позволяет подключать аккумуляторную батарею напрямую к шине питания: при пропадании сети нагрузка без какого-либо переключения продолжает получать энергию от батарей, а выпрямители после восстановления сети снова берут нагрузку на себя и заряжают батарею. В отличие от ИБП переменного тока здесь нет инвертора в цепи питания, а значит, нет и точки отказа, связанной с переключением.

Как устроено электропитание базовой станции

Типовая система электропитания базовой станции состоит из четырёх частей:

• Ввод переменного тока — сеть 220/380 В или дизель-генератор; на многих площадках предусмотрен ввод от обоих источников.
• Выпрямительные модули — преобразуют переменное напряжение в −48 В. В системах Eltek это модули Flatpack2: 2 кВт в модуле, КПД 96 % в исполнении HE и 97,8 % в SHE, горячая замена без остановки системы.
• Аккумуляторная батарея — источник энергии на время отключения сети; её ёмкость определяется требуемым временем автономии.
• Контроллер и распределение — контроллер серии Smartpack следит за модулями и батареями, управляет зарядом и температурной компенсацией, выдаёт аварийную сигнализацию и даёт удалённый доступ по WEB/SNMP; автоматы нагрузки и батарей защищают цепи.

Расчёт: мощность, время автономии, резервирование

Три параметра определяют состав системы. Мощность — суммарное потребление оборудования площадки плюс ток заряда батарей после разряда; в зависимости от числа диапазонов и технологий это от сотен ватт на малых узлах до нескольких киловатт на многодиапазонных сайтах. Время автономии задаёт оператор — от него напрямую зависит ёмкость батареи и, следовательно, объём батарейных полок или отдельного шкафа. Резервирование выпрямителей строится по схеме N+1: в системе стоит на один модуль больше расчётного числа, и отказ любого модуля не отражается на нагрузке. Модульная архитектура позволяет закладывать мощность с запасом и добавлять модули по мере роста площадки.

Почему пропадает электропитание на базовой станции

Отключение сайта по питанию почти всегда сводится к одной из пяти причин:

• Отключение сети дольше времени автономии — батарея разряжена до порога отключения нагрузки, а генератор не запустился или его нет.
• Деградация батарей — расчётная ёмкость на бумаге есть, фактической нет; без регулярного контрольного разряда это выясняется в момент аварии.
• Перегрев — в уличном шкафу без термостабилизации батареи стареют в разы быстрее, а электроника уходит в защиту.
• Отказ выпрямителя без резерва — если модулей ровно столько, сколько нужно, выход одного из строя означает недозаряд батарей и постепенное отключение.
• Слепой мониторинг — авария была видна заранее (просадка напряжения, температурная тревога, отказ модуля), но сигнал никуда не ушёл.

Профилактика следует из списка: батарея, рассчитанная под реальное время автономии, N+1 по выпрямителям, климатический шкаф на улице и контроллер с выводом тревог в систему мониторинга оператора.

Уличное исполнение: шкафы IP55 и климат

Значительная часть базовых станций размещается вне помещений. Для них Eltek поставляет уличные конструктивы Outdoor Type 2, 3 и 4 высотой от 12 до 44U с классом защиты IP55, которые обеспечивают оптимальные климатические условия для электроники, источников питания и аккумуляторов, а также готовую уличную систему Flatpack2 Outdoor мощностью до 36 кВт, рассчитанную на работу в сложных климатических условиях. Полный ряд внутренних и уличных шкафов — в разделе Конструктивы.

Площадки без стабильной сети

Для сайтов с ненадёжным вводом или вовсе без сети в линейке Flatpack2 есть гибридные и автономные конфигурации — Flatpack2 Hybrid power core для совместной работы с генератором и Flatpack2 Solar Autonomous power core для солнечных площадок. Если на площадке есть оборудование переменного тока, его резервирование от той же батареи 48 В обеспечивают рективертеры — инвертор с чистым синусом, выпрямитель и переключатель в одном модуле.