动力与环境是为通信局站的各类网络通信设备及业务设备提供稳定的能源和空间条件， 保障其可靠、经济、优质运行的一类设备、设施和技术的统称。其主要功能是将来自电力公 网上的电能变换成各类专业设备所需的电源种类和保障等级；同时通过空调、通风等技术手 段为专业设备的正常运行提供适合的温度、湿度和洁净度；通过接地、防雷等措施，预防和 消除各种外界及内部异常因素的影响，提高设备运行的安全性。

9.1 通信动力与环境概述

9.1.1 动力与环境的组成

从功能上看，通信局站的动力与环境主要由通信电源系统和机房空调系统组成；另外，为了能提供安全、稳定、优质、高效的动力与环境保障，动力环境集中监控管理系统与能耗监测管理系统、接地与防雷系统也是不可或缺的部分。

1、通信电源系统
负责电力能源转换、输送和分配的设备和设施，包括高低压配电设备、变压器、后备发电机组、不间断电源（Uninterruptible Power System，UPS)、开关电源设备、蓄电池组、终端配电等设备以及电缆、母线等材料，形成相对完整的运行机制和保障体系，统称为通信电源系统，其中的设备可统称为电源设备。

2、机房空调系统
负责为网络通信设备运行提供适合的温度、湿度和洁净度的设备和设施，包括中央空调设备、各类机房精密空调设备、水路、冷热风(气流)输配设施等，同样也形成了较为完整的运行机制和保障体系，可以统称为机房空调系统，其中的设备也可统称为空调设备。

3、动力环境集中监控管理系统与能耗监测管理系统
动力环境集中监控管理系统对各种电源设备、空调设备及温、湿度等机房环境参数进行实时监控和记录，分析设备的运行状况，及时侦测故障并通知处理。能耗监测管理系统是通过对各类机房、设备的运行能耗进行监测和记录，统计能源的消耗情况，分析能源的利用效率。

4、接地系统与防雷系统
接地系统是为了工作和安全的需要，通过接地体、接地线等将通信电源系统内各设备、设施，以及各类用电设备的部分外壳、导体、导线、部件等与大地做良好的电气连接，形成的电气互联系统。
防雷系统是为了消除或抑制雷击对设备、线路、建筑造成的影响和破坏， 通过避雷针、避雷器、接地网等设备和设施的协同配合，所形成的多级防控系统。接地系统和防雷系统不论是组成还是功能上都有很大的交叠，难以割裂，因此也通常被合称为"接地与防雷系统"。

9.1.2 动力与环境的特点

1、多样性
一方面，设备种类繁多，从高低压配电到不间断电源，从机电安装到自动控制，可谓琳琅满目，应有尽有；另一方面，其制式也复杂多样，如供配电电压有低压、中压、高压，直流供电系统有-48V 直流系统，也有 240V、 336V 等高压直流系统。

2、空间性
一方面，各类动力与环境设备都具有一定的空间界限，不会对界限外的其他设备造成影响；另一方面，不论是电源设备，还是空调设备，都具有一定的空间体型，需要占据一定的机房或机柜空间来进行安装。

3、现场性
虽然具备了远程集中监控的能力，但大多数电源设备和空调设备仍离不开现场化的例行维护和巡检。

4、联动性
联动性又可称为系统性。虽然大多数设备都有一定的物理空间界限，但在其界限内 ，却是与其他设备共同形成一个紧密的系统，其作用相互关联，牵一发而动全身。

5、风险性
动力与环境设备是网络通信设备的最基础的保障， 一旦发生故障，往往直接导致主设备岩机，继而可能造成通信事故。另外，由于动力与环境专业面对的往往是强电力、重型设备， 故障风险又高，因此对安全运行和安全操作的要求极高。稍不留神，除了可能造成通信事故外，还可能直接造成设备资产的损坏。

9.1.3 动力与环境的地位与作用

1、动力与环境是通信网络最基础的资源
人们常常把电源比喻为通信网络的"心脏"将为通信网络提供的动力和能量输送给各类网络通信设备。同样，空调系统也可以比作通信网络的"呼吸系统"为网络通信设备提供良好的工作环境， 排出积聚的废热，维持适宜的"体温"。虽然它们没有参与通信网络的信息处理和码流传递， 但它们却是让整个通信网络得以运作的最基础的保障资源，在相当程度上影响着通信网络的规模和品质。

2、动力与环境是通信网络安全保障的"工兵团"
通信网络的安全是通过网络设备的各种防护、备份、容错、调度等安全保障机制来实现的，但所有这些机制的实现必须基于相关设备还"活着"也就是还有动力，还能工作。正是由于动力与环境的基础保障地位，以及对其故障影响的风险评估，使其成为通信网络安全保障的最基础也是最后一道防线。如果把通信网络的安全保障比作一场战役，则动力与环境在其中发挥着不可忽视的"工兵团"的作用。

3、动力与环境是通信网络服务的"总后勤部"
动力与环境是为通信网络提供服务、配合通信网络开展业务的，是"后端的后端"将其称之为通信网络服务的"总后勤部"毫不为过。动力与环境专业常常被归入"配套专业"因此，要提升动力与环境专业的综合实力和技术内涵，就一定要牢牢把握住通信网络这个服务对象的需求，紧跟网络形态、设备工艺的演进步伐，提供高品质的综合服务能力。

4、动力与环境是通信网络节能降耗的"先锋队"
据统计， 2016 年我国通信行业消耗电能超过 500 亿千瓦时，如果算上各类数据中心，则己达到 1600 亿千瓦时，超过了全社会耗电量的1.5%，实施节能降耗、提升能源效益刻不容 缓。由于动力与环境设备、设施几乎承担了所有的通信网络能源供应任务，因此也就理所当然地扛起了通信网络节能降耗的第一面"大旗"。

9.1.4 动力与环境的基本要求

1、基本要求
网络通信设备对动力与环境的基本要求，也是最根本的要求，是能够提供充足的、适合类型的电力和适宜的环境空间，也可称为"能力要求"。
对电源来说，首先要类型匹配，是直流的不能用交流来供， 是-48V 的不能用 240V 来供；其次是容量充裕，能够提供与负载功率(电流)相适应的供电容量，不至于过载。
对空调与环境来说，是要能够提供设备运行所需的环境温度、湿度和洁净度，满足设备内部各器件、板卡的工作要求。

2、质量要求
质量要求是网络通信设备对动力与环境的高级要求，可以归纳为持续、稳定、安全、高效4个方面，逐次递进。
(1)持续。对于一个持续运行的通信网络来说，持续的动力与环境保障是必不可少的。 具体来说，就是电源供应不能间断，空调供应不能长时间中断。

(2) 稳定。对电源系统来说，稳定就是要求供电电压、电流平稳，不能出现较大的波动， 不能有尖峰和毛刺现象；同时，要求在外部环境或负载特性发生偏差(如输入电压波动、输出三相不平衡、负载突增或突减)时，仍然能够保证正常工作和供电。对空调环境来说，稳定就是要求设备工作环境温度、湿度的相对平稳，不能有较大起伏， 忽冷忽热。

(3)安全。动力与环境作为通信网络的基础保障，其自身的安全必然是十分重要的，具体来说，可以包括系统安全、设备安全和人身安全 3 个层面。

(4) 高效。高效的电源系统要求设备转换效率高、配电与线缆压降损失小、系统无功电流和谐波电流小。高效的空调系统要求设备制冷能效比高、冷风(水)输配送能耗小、主设备热交换效率高。

需要说明的是，以上关于动力与环境持续、稳定、安全、高效 4 项质量要求，既是对设备工艺质量、系统设计的要求，也是对维护管理人员的要求。

3、分类要求
不同的网络通信设备对动力与环境的要求存在显著的差异。通常依据场景不同，对动力环境保障提出分级指标要求。

9.2通信电源系统

9.2.1 通信电源的组成和结构

通信电源系统是基于通信局站设置的电源供配系统，是网络通信设备的动力来源，它负责从市电电网上接取能量，通过适当的转换、输送和分配，最终为网络通信设备提供可靠、 稳定的电力供应。

通信电源系统的主要功能可以归纳为"供"“配”“储”“发”“变” 5 个方面。其中"供" 是指从市电电网配接引入，作为通信局站主要电力供应来源；"配"是指将电能按需分配和输送到各个机房乃至各台主设备，并实现一定的调度功能；"储"是指通过蓄电池等设备的储能来保证主设备的不间断供电；"发"是指通过备用发电机组等自发电设备来保证市电故障中断时的电力供应；"变"是指通过对电压等级、电流形式的变换，为主设备提供相应规格和质量要求的电力。

要实现上述功能要求，通信电源系统需配置必要的电源设备和设施，通常有高低压配电设备、变压器、后备发电机组、交流归队开关电源(整流设备)、蓄电池组、终端配电等设备，以及电缆、母线等设施；有的通信局站还包含有逆变器(DC-AC) 、直流交换器(DC-DC)等交流设备，以及太阳能发电、风能发电等新能源设备。

常规的综合性通信局站电源系统的组成结构如图所示。根据功能特点、保障级别及安装地点等的不间，将通信电源系统分为三级：交流供电子系统、不间断电源子系统及终端配电子系统，其中主要是前两级。

9.2.2 交流供电系统

1、交流供电系统的组成

交流供电系统是由市电交流供电系统、备用发电机组(油机或燃气轮机)交流供电系统、电力机房交流供电系统(通信交流配电及 UPS 供电系统)及变、配电设备的工作及保护接地系统组成。交流供电系统的组成结构如图所示，其中市电作为主用电源，发电机组作为备用电源。

2、市电交流供电的质量指标

(1)供电电压及频率。通信局(站)市电的供电电压有高、低压两种。
①低压供电：380V。
②高压供电：10kV、 20kV、 35kV、110kV、 220kV、 500kV、 1000kV。
③供电频率：50Hz。

(2) 供电电压及频率允许偏差。
① 35kV及以上供电及对电压质量有特殊要求的用户为额定电压的±5%。
②10kV及以下高压供电和低压电力用户为额定电压的±7%。
③低压照明供电电压为额定电压的-10%~+5%。
④电网容量在 300 万千瓦及以上者，频率允许偏差为±0.2Hz。
⑤电网容量在 300 万千瓦及以下者，频率允许偏差为±0.5Hz。

3、常用高压电电器

(1)高压断路器。高压断路器在高压供电系统中是一种最简单的保护电器，当配电网络中发生过载或短路故障时，可以用熔断器自动地切断电路，从而达到保护电器设备的目的。 它是一种兼有控制和保护双重作用的电器，有完善的灭弧装置，但没有明显的断开点。

(2)高压隔离开关。高压隔离开关是高压开关设备中一种较为简单的电器。它没有专门的灭弧装置，因此它的接通或切断不允许在有负荷电流的情况下进行，否则断开隔离开关的电弧会烧毁设备，甚至造成短路故障。

(3)高压负荷开关。高压负荷开关是一种介于高压断路器和高压隔离开关之间的电器。 在性能上，与高压断路器相近。它有灭弧装置，但不完善，它的灭弧装置是按额定电流来设计的。所以，在规定的使用条件下，它可以接通或断开各种负载电路(包括空载及过载电路)， 但不能切断短路电流。在结构上，与高压隔离开关相似，它可以隔离电源，有明显的断开点。

(4) 互感器。互感器是一种特种变压器，是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电压和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。

4、电力变压器

(1)电力变压器的结构。变压器是用来变换交流电压、电流并传输交流电能的一种静止电器设备。它是根据电磁感应的原理实现电能传递的。

变压器就其用途分为电力变压器、试验变压器、仪用变压器及特殊用途的变压器。其中， 电力变压器是电力输配电、电力用户配电的必要设备。

变压器的主体部件由铁芯、线圈、绝缘套管、分接开关 4 个部分组成。对于油浸变压器还有油箱、油枕，对于干式变压器还带有温控器及冷却风机，如图所示是油浸式电力变压器结构示意图，其中高压套管和低压套管为变压器的绝缘套管。

(2)运行方式。变压器的运行方式有允许运行方式、过载(在允许条件下)运行方式和并联运行方式 3 种。

变压器的允许运行方式即额定运行方式，是指变压器在额定条件下连续输出铭牌容量的运行方式。变压器的过载运行方式是指在满足要求的情况下，变压器也允许在数值不大或时间不长的情况下做过载运行。变压器的并联运行方式是指将两台或多台变压器的一次绕组并列到同一电网母线上，二次绕组也都并接到公共的二次母线上的运行方式。

5、常用低压电器

(1)空气断路器。空气断路器用于低压配电电路中不频繁的通断控制。在电路发生短路、 过载或欠电压等故障时能自动分断故障电路，是一种控制兼保护电器。

(2) 接触器。接触器是一种接通或切断电动机或其他负载主电路的自动切换电器。

(3)继电器。继电器是一种利用电流、电压、时间、温度等信号的变化来接通或断开所控制的电路，以实现自动控制或完成保护任务的自动电器。

(4) 刀开关。刀开关是一种手动电器，用来接通和分断容量不太大的低压供电线路以及作为低压电源隔离开关使用。

(5) 熔断器。熔断器是串按在低压电路中的一种保护电器。当线路过载或短路时， 熔断器以其自身产生的热量使熔体熔断切断而切断电路，实现短路保护及过载保护。

6、油机发电机组

(1)柴油发电机组的组成。柴油发电机组主要由柴油机、发电机、控制屏、输出装置及各种辅助部件组成，如图所示。

柴油机将燃料的热能转化为机械能，通过在气缸内连续进行进气冲程、压缩冲程、燃烧膨胀冲程、排气冲程 4 个冲程来完成能量的转换。热能转化为机械能是由活塞的上下运动通过曲轴连杆机构，把活塞的直线运动转变为曲轴的圆周运动来完成。
四冲程柴油机的工作过程如图所示。

发电机将柴油机输出的机械能转换为电能。发电机分为同步电机和异步电机。柴油发电机组中的发电机大多采用无刷交流同步发电机。无刷交流同步发电机主要由定子(定子绕组 +铁芯)、转子(转子绕组+铁芯)、交流励磁机(励磁机励磁绕组+励磁机电枢)、旋转整流器、 自动电压调节器组成，如图所示。

(2) 柴油发电机组的运行和停机。柴油发电机组启动成功后，应先低速运转一段时间， 然后再逐步调整到额定转速。决不允许刚启动后就猛加油门，使转速突然升高。 一般要求柴油机水温在 50℃ 以上， 机油温度在 45℃ 以上，机油压力在( 1.5~4.0) kg/cm2，待一切正常后，才接上负载。在带负载时， 也要逐步、均匀地增加，除特殊情况外，应尽量避免突然增加负载或突然卸去负载。

柴油机在运行中，应密切注意各仪表的指示数值；供电后系统是否有低频振荡现象；注意油机各个气缸是否正常工作，注意倾听机器在运行时内部有无不正常的敲击声，以及油机机组或相关部件有无剧烈的振动。

当油机出现油压低、水温高、转速高、电压异常等故障时，应能立即停机。

当油机发生机油压力表指针突然下降或无压力时，当冷却水中断或出水温度超过 100℃ 时；当机组内部出现异常敲击声、飞轮有松动现象或传动机构出现异常等重大、不正常情况时，当有零件损坏或活塞、调速器等运动部件卡住时，当有飞车现象(转速自动升高）或有其他人身事故或设备危险情况时，必须紧急停机。

9.2.3 不间断电源系统

1、直流供电系统

(1)供电方式。通信局(站)的直流供电系统的运行方式采用 -48V 全浮充供电方式。 即在市电正常时，交流市电先经过高频开关电源整流，然后向蓄电池组浮充并向通信设备供电，当市电(故障)停电而油机未启动供电前，由蓄电池组放电向通信设备提供直流不间断供电， 当油机或市电恢复供电时，直流供电系统先经低压限流充电而后转入浮充方式供电，如图所示。

(2)直流基础电源的主要技术指标。 -48V 直流电源的主要技术指标有直流输出电压变动范围、杂音电压和直流回路全程最大允许压降。

2、高频开关整流器

(1)高频开关整流器的作用。整流器是直流供电系统的核心设备。其在直流供电回路中的作用是将引入的交流电整流为通信设备所需的直流电给负载供电，同时给蓄电池充电。

(2) 高频开关接流器的特点
①重量轻、体积小。
②功率因数高。
③噪声小。
④效率高。
⑤模块式结构。
⑥智能化程度高。

(3)高频开关电源的电路组成。高频开关整流器的电路包括两部分：主电路和控制与辅助电路。其中，主电路主要完成从交流电源输入转换到低压直流电源输出的全过程，包括输入滤波电路、整流滤波电路、功率因数校正电路、逆变电路、输出整流滤波电路。控制与辅助电路起到控制和保护的作用，保证主电路的输出稳定，包括辅助电源、控制电路、保护动作电路、检测电路。

3、蓄电池组

(1)蓄电池在通信电源系统中的应用。蓄电池是把化学能转变为电能的设备，也是保障通信电源系统不间断供电的核心设备。蓄电池在通信电源系统中的应用主要有以下 3 种。

①应用在直流供电系统中。一方面，蓄电池作为后备电源，当交流市电停电时，给负载供电；另一方面，蓄电池还起到平滑滤波、抑制l噪声的作用。

②应用在不间断电源系统中。在不间断电源系统中，蓄电池也是不可缺少的后备电源， 同时还可以提高不间断电源系统交流输出的稳定性和供电质量。

③应用在柴油发电机等系统中。蓄电池应用在柴油发电机、交流配电控制等系统中，可用来作为相应系统的启动电源或驱动电源。

(2) 阀控式铅酸蓄电池的结构。阀控式密封铅酸蓄电池(Valve Regulated Lead Acid，VRLA) 是通信电源系统中常用的蓄电池，主要部件有正极板、负极板、隔板、安全阀等。

①极板：由板栅与活性物质构成，分正极板与负极板两种。

②隔板与电解液：隔板通常由超细玻璃纤维制成；电解液为一定比重的稀硫酸溶液。

③外壳：包括电池槽、盖板等塑料件。

④汇流排与端极柱：电池内部极板与电池外部之间的导流体。

⑤安全阀：一般由阀体、橡胶件与防爆片组成。

(3)使用过程中的充电方式
①新电池的初充电。阀控式铅酸蓄电池是荷电出厂，在使用前无需进行初充电，但应进行补充充电，补充其由于自放电所损失的电量。补充充电方式及充电电压应按产品技术说明书的规定进行。 一般情况下应采取恒压限流充电方式。

②浮充充电。蓄电池在直流供电系统中和不间断电源系统中，当市电正常时，市电给负载供电的同时，还给蓄电池进行浮充充电。

③均衡充电。电池在浮充过程中，由于种种原因会出现容量和电压不均衡的现象，形成所谓的"落后电池"。为了消除这种不均衡，需要定期对电池组进行均衡充电。对蓄电池进行均衡充电可以防止电池发生硫化或消除电池己经出现的轻微硫化。

4、交流 UPS

(1) 主要功能
①双路电源之间的无间断切换。两路电源可通过 UPS 实现无间断切换。

②隔离干扰功能。在 UPS 中，交流输入电压经整流后，加入逆变器，逆变器对负载供电。这样，可将电网电压瞬时间断、谐波、电压波动、频率波动以及噪声等电网干扰与负载隔离，既可以使负载不干扰电网，又可以便电网中的干扰不影响负载。

③交流电压变换功能。通过 UPS，可以将输入电压变换成需要的电压。

④交流频率变换功能。通过 UPS，可将输入电压的频率变换成需要的频率。

⑤交流电源后备功能。

(2) UPS 的分类
按输出容量可将 UPS 分为微型 UPS、小型 UPS、中型 UPS 及大型 UPS；

按输入、输出电压相数可将 UPS 分为单进单出 UPS、 三进单出 UPS 和三进三出 UPS 等；

根据电路结构的不同，可将 UPS 分为后备式 UPS、双变换在线式 UPS 和在线互动式 UPS。

(3)主要电路。通信局站常用的在线式 UPS 的电路原理如图所示，主要电路包括滤波电路、逆变电路、静态开关、蓄电池组、充电电路等。

①输入整流滤波电路。输入整流滤波电路的主要功能是将交流电变换为直流电，另外还具有稳压和抑制电网干扰的作用。

②功率因数校正电路。功率因数校正电路的作用是提高电路功率因数，降低谐波干扰。

③ UPS 电源的逆变电路。UPS 电源的逆变电路是将由市电整流所得的直流电压或蓄电池电压变换成交流电压，它的性能直接影响到 UPS 整机的可靠性和输出电器指标的优劣。

④蓄电池组。蓄电池组是 UPS 的后备电源。当市电正常时，蓄电池由整流器(独立充电器)对其充电，将电能转化为化学能而储存起来，当市电供应中断时， UPS 电源由蓄电池向逆变器供电，此时蓄电池通过放电将化学能转化为电能，保证 UPS 电源输出的不中断。

⑤充电电路。UPS 中的充电电路将蓄电池放电后损失的能量重新补充。

⑥静态开关电路。静态开关是 UPS 的保护设备和供电转换器件，它一方面保护 UPS 和 负载，另一方面作为市电旁路供电和逆变器供电的转换器件。

9.3 通信环境与安全

9.3.1 机房空调系统

1、机房环境的需求

数据机房的制冷需求与一般空调房间相比，在温度、湿度、洁净度及开机运转要求等方面有所不同，要求恒温恒湿，大风量小烙差、具备空气除尘功能，在性能方面要求 7X24 小时 365 天连续运行。
2017 年颁布的国标 《GB50174-2017 数据中心设计规范》对原标准的温度标准进行了调整，与国际机房的同步。

2、机房专用空调的特点

(1)满足机房调节热量大的需求。电信机房均属高发热机房，几乎无潜热源，所以，产湿量很小，而热湿比相当高。所以，机房专用空调的主要能量被用来制冷， 排除显热，而不是去湿。

(2) 满足机房送风次数高的需求。电信机房的单位容积发热量很大，随着科学技术的不断进步，各种精密电子设备愈来愈趋于小型化，各类电子元器件的紧密排布，对散热效果提出了越来越高的要求。为了保证电子元件及时排除显热，就对机房专用空调的风盘及换气循环次数提出了严格的要求。

(3)满足空调设备连续运行的要求。通信设备全年不停地运作，由于考虑隔热、隔湿及洁净度的要求，机房不开外窗，机房建筑围护结构的保温性能也很好，即使是在冬季， 无采暖设备的情况下也需要供冷，因此要求机房专用空调设备能够保证全年连续、可靠地运行。

(4) 满足机房对湿度调节的需求。相对湿度对机房的影响是一个不容忽视的问题。湿度过高或过低都会影响电器元件的绝缘性能以及设备的正常使用。机房专用空调的加湿系统、 去湿系统均由分辨率极高的微处理控制器来控制， 为精密控制机房的湿度提供了可靠的保证。

(5 ) 满足机房高洁净度调节的要求。电信机房及高精密电子设各对空气的洁净度有着特殊的要求， 机房内灰尘影响机器的正常工作，灰尘沉积在磁带和电子元件上会使磨损加速， 而且也容易引起金属材料的化学腐蚀、 电子元件性能参数的改变和绝缘性能的下降等。为保证空气的洁净度，空调系统进入机房内的空气必须全部过滤。

3、风冷式机房专用空调系统

风冷式机房专用空调一般采用压缩式制冷系统， 该制冷系统是一个完整的密封循环系统， 组成这个系统的主要部件包括压缩机、冷凝器、节流装置(膨胀阀或毛细管)和蒸发器，俗称"四大部件"。在各个部件之间用管道连接起来，形成一个封闭的循环系统，在系统中加入一定量的制冷剂来实现制冷降温的目的，如图所示。

(1)压缩机。压缩机在制冷系统中主要用来压缩和输送制冷剂蒸汽。由于它在制冷系统中占有重要的地位，而且结构比较复杂，因此通常称为制冷系统的主机。

(2)制冷换热器。在制冷系统中，制冷换热器是使制冷剂在其中吸收热量或放出热量的设备，也是制冷剂与其他介质交换热量的设备。制冷换热器主要是指冷凝器和蒸发器。
①冷凝器。冷凝器又称散热器，它的作用是将压缩机排出的高压过热蒸汽，经散热面冷却、凝结为液体， 所放出的热量被冷却介质(水或空气)吸收后排至周围环境中。
②蒸发器。蒸发器的任务是将节流后制冷剂湿蒸汽在其中蒸发吸热，将被冷却物的热量带走，从而使室(机房)温下降，达到制冷的目的。

(3)节流装置一一膨胀阀。膨胀阀也是制冷系统四大部件之一，它安装于储液器(或冷凝器)和蒸发器之间，作用是将高压制冷剂液节流降压，使制冷剂液一出阀孔就沸腾膨胀为湿蒸汽， 同时还用它调节制冷剂液的循环量，以适应系统制冷量变化的需要。简单的民用空调可以使用毛细管实现节流，而机房专用空调往往使用控制精度更高的膨胀阀。

4、水冷机房专用空调系统

水冷机房专用空调系统的主要有空调末端、冷冻水管道、冷冻水 1 次泵、冷冻水 2 次泵、冷水机组、冷却水泵、冷却塔和配套的蓄冷罐、蓄水池等。

(1)冷水机组。冷水机组是一种制造低温水(又称冷水、冷冻水或冷媒水)的制冷装置， 其任务是为空调设备提供冷源。冷水可以通过冷水泵、 管道及阀门送至中央空调系统的喷水室、表面式空冷器或风机盘管系统中，冷水吸收空气的热量后使空气得到降温降湿处理。冷水机组制冷量大，容易使用自然冷源，随着数据中心的业务发展，大量被采用。
冷水机组是把制冷机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、控制系统及开关箱等组装在一个公共机座或框架上的制冷装置，是制冷系统的核心。

(2) 水泵。 水泵是促进冷冻水和冷却水循环的装置。

(3)冷却塔。冷却塔是冷却冷却水的装置。冷却水经过冷水机组的冷凝器，带走其释放的热量，升温后的冷却水被冷却水泵送入冷却塔进行冷却， 然后再进入循环。

(4) 蓄冷罐。蓄冷罐有两个作用：①在两路电源切换时，冷水机组需重新启动， 此时空调冷源由蓄冷装置提供；②供电中断时，机房内设备由不间断电源系统设备供电，此时空调冷源也由蓄冷装置提供。

9.3.2 动力环境集中监拉管理系统

1、集中监控管理系统的作用

动力与环境的集中监控管理系统，就是把同一通信枢纽内的各种电源设备、空调系统和外国系统的运行情况集中到一个监测中心，实行统一管理。它通过对监控范围内的通信电源系统和系统内的各个设备(包括机房空调在内)及机房环境进行遥测、 遥信和遥控(合称"三遥")，实时监视系统和设备的运行状态，记录和处理监控数据，及时监视l故障并通知维护人员处理， 从而达到少人或无人值守， 实现通信电源系统的集中监控维护和管理，提高供电系统的可靠性和通信设备的安全性。

(1)遥信。遥信就是对离散状态的开关信号(如开关的接通/断开、设备的运行/停机、正常/故障等)进行数据采集，并将其反映到监控中心。

(2)遥测。遥测就是对连续变化的模拟信号(如电压、电流等)进行数据采集，根据所获得的资料，及时判断所发生的情况，或者不定期测试必要的技术数据，以便分析故障。

(3)遥控。遥控就是由监控系统发出的离散控制命令(如控制整流器均充/浮充、控制设备的开/关机等)进行远距离操作。

2、组网模式

为了实现通信机房动力环境的集中监控，监控网络采用分布式计算机控制系统。集中监控管理系统从功能上可划分为各级别监控中心、监控单元(Supervision Unit，SU)和监控模块(Supervision Module，SM)。监控中心包括区域监控中心(Supervision Station，SS)、地区监控中心(Supervision Center，SC)，根据维护的需要，还可建设更高级别的监控中心，如省监控中心(Province Supervision Center，PSC)。

根据 YD/T1363.1-2014 《通信局(站)电源、空调及环境集中监控管理系统第 1 部分：系统技术要求》，集中监控管理系统的组网模式根据 SS 汇接模式可以分为以下 3 种：
(1)区域监控中心逐级汇集模式。当采用具有 SS 逐级汇接的组网模式时，系统的结构如图所示，呈现典型的 4 级网络结构。

(2)SS 反牵汇接模式。 当集中监控管理系统采用 SS 反牵的建设模式时，在这种结构中，SS 的功能不断地弱化。

(3)取消 SS 的模式。当集中监控管理系统采用取消 SS 的建设模式时。监控中心采用的是 3 级网络结构模式。

3、各监控中心的定义

(1) PSC 为满足省级管理而设立，通过开放的互联协议接入全省的地区监控中心，实时监视各通信局(站)电源、空调及环境的工作状态和运行参数，接收故障告警信息。

(2) SC 为适应本地区集中监控、集中维护和集中管理的要求而设置。通信局(站)集中监控管理系统的建设应相对独立，归属本地网络管理的一个组成部分。

(3) SS 为满足本地县、区级的管理要求而设置，负责辖区内各 SU 的管理。

(4) SU 是集中监控管理系统的最小子系统，由若干 SM和其他辅助设备组成， 一般完成一个物理位置相对独立的通信局(站)内所有 SM 的管理工作，个别情况可兼管其他小局(站)的设备。

(5) SM 面向具体的监控对象，完成数据采集和必要的控制功能。实时采集监控对象的运行参数和工作状态，收集故障告警信息，并将其送往监控单元，根据实际情况对监控对象进行合理控制；实时接收和执行来自监控单元的监测和控制命令。 一般按照监控对象的类型划分有不同的监控模块， 在一个集中监控管理系统中一般有多个监控模块。

4、监控对象

通信局(站)通信电源、空调及环境集中监控管理系统的监控对象为高压配电设备、变压器、低压配电设备、备用发电机组、 UPS、逆变器、整流配电设备、蓄电池组、直流—直流转换器、太阳能供电设备、风力发电设备、空调设备、防雷器件，以及电信机房和电源机房的防火、防盗、温湿度等环境参数。

被监控对象按采集数据的方式分为智能设备和非智能设备两大类。一般将具有通信接口、 可以通过该接口对设备进行监控的设备称为智能设备；而对于没有通信接口，只能通过加装变送器或传感器及数据来集设备进行监控的设备称为非智能设备。

在工程中，应根据维护需求合理选择监控对象和监控内容。随着新技术的发展和维护要求的提高，在工程应用中出现的新型电源、空调及节能设备，也可纳入监控系统。

5、功能结构

动力环境的集中监控管理系统的功能是对监控范围内各个独立的监控对象进行遥测、遥信，记录和处理相关数据，及时侦测故障，并做必要的遥控操作，适时通知人员处理：按照上级监控系统或网管中心的要求提供相应的数据和报表，从而实现通信局(站)的少人或无人值守，以及电源、空调的集中监控、维护管理，提高供电系统的可靠性和通信设备的安全性。集中监控管理系统的功能结构如图 。

数据采集是集中监控管理系统最基本的功能要求，应及时、准确，对设备的控制是为实现维护要求而改变系统运行状态的有效手段，应安全、可靠。

(1)数据的采集。集中监控管理系统能够对设备的实时运行状况和影响设备运行的环境条件进行不间断的监测，获取设备运行的原始数据和各种状态，以供系统分析处理。这个过程就是遥测和遥信。同时，集中监控管理系统还能够通过安装在机房里的摄像机，以图像的方式对设备、环境进行直接监视，并能通过现场的扩音器将声音传到监控中心，以帮助维护人员更加直观、准确地掌握设备运行状况，查找告警原因，及时处理故障。这个过程也常被称为遥像。监视功能要求系统具有较好的实时性和精确性。

(2) 控制功能。集中监控管理系统能够把控制中心发出的控制命令转换成设备能够识别的指令，使设备执行预期的动作，或进行参数调整。这个过程也就是遥控和遥调。集中监控管理系统遥控的对象包括各种被监控设备，也包括集中监控管理系统本身的设备。控制功能也同样要求系统具有较好的实时性和准确性。

9.3.3 通信电源的接地与防雷

1、通信电源的接地系统

(1)接地系统的概念。
①接地。为了工作和安全的需要，将通信电源系统及其电源设备的某些部分和大地进行良好的电气连接，称为接地。
接地中所指的"地"，和一般所指的大地的"地"是同一个概念，即一般的土壤，它有导电的特性，并具有"无限大"的电容量，无论输入多少电荷量，都难以改变它的电位，可以作为良好的参考零电位。

②接地系统。接地系统是指通信电源系统及其设备的接地所包含的所有电气连接和器件。

(2) 接地系统的组成。通信电源的接地系统一般由接地线、接地排、接地引入线和接地体等组成。
①接地线。接地线是等电位连接中使用的线缆，指通信电源系统及其电源设备就近可靠地连接到接地排上之间的线缆。

②接地排。接地排是汇集各类接地线的导体。

③接地引入线。接地引入线是接地体与接地排之间相连的导体。

④接地体。接地体是为达到与地连接的目的，一根或一组与土攘(大地)密切接触并提 供与土壤(大地)之间的电气连接的导体。 接地体有水平接地体和垂直接地体。 接地引入线和接地体的总和称为接地装置。

(3)联合接地系统。根据 GB 50689-2011 《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》，通信局(站)的接地系统必须采用联合接地的方式。

将通信局(站)各类通信设备不同的接地方式，包括通信设备的工作接池、保护接地、 屏蔽体接地、防静电接地、信息设备逻辑接地等和建筑物金属构件及各部分防雷装置、防雷器的保护接地连接在一起，并与建筑物防雷接地共同合用建筑物的基础接地体及外设接地系统的接地方式，称为联合接地系统。

联合接地系统由接地线、接地汇集线、接地引入线、接地体(地网)组成。

①接地线。接地线是各层需要进行接地的设备与接地汇集线之间的连接线缆。

②接地汇集线。接地汇集线是指作为接地导体的条状铜牌或扁钢等，在通信局(站)内通常作为接地系统的主干线，按照敷设方式可以分为水平接地汇集线、垂直接地汇集线、环形接地汇集线或条形接地汇集线。各接地汇集线与总接地汇流排相连。

③接地引入线。接地引入线是接地网与总接地汇流排之间相连的导体。

④接地网。接地网是由埋在地下互相连接的裸导体构成的一组接地体，用以为电气设备或金属结构提供共同的地。

2、防雷保护

（1）防雷的基本原则

①整体保护原则。通信局(站)的防雷保护措施，首先要做好全局接地系统的工事，防雷接地是全局接地的一部分，做好整个接地系统才能让雷电流尽快入地，避免危及人身和设备安全。

②分区保护原则。按照 IEC1312-1 《雷电电磁脉冲的防护》第一部分， 一般原则(通则) 中指出，应将需要保护的空间划分为不同的防雷区(Lightning Protection Zone，LPZ)，由外而内依次为 LPZ0、 LPZ1、 LPZ2 等。以确定各部分空间不同的雷电电磁脉冲的严重程度和相应的防护对策。

各区域雷电电磁脉冲的严重程度不同，相应的防护对策也不一样。防雷保护区的划分如图所示。

各区以其交界处的电磁环境有明显改变作为划分不同防雷区的特征。

第一级防雷区：指直击雷区 LPZ0A，本区内的各物体都可遭到直接雷击，同时在本区内雷电产生的电磁场能自由传播，本区内的电磁场没有衰减。

第二级防雷区：指间接感应雷区 LPZ0B，本区内的各物体都在接闪器的保护范围内，不可能遭到直接雷击，流经各导体的雷电流比 LPZ0A 减少，但本区内电磁场没有衰减。

第三级防雷区：指防雷电电磁脉冲冲击区 LPZ1，本区内的各物体在建筑物内，不可能遭到直接雷击，流经各导体的电流比 LPZ0B 区进一步减小，本区内的电磁场已经衰减，衰减程度取决于屏蔽措施。

第四级防雷区：指后续防雷区 LPZ2。当需进一步减小雷电流和电磁场时，应引入后续防雷区，并按照保护对象的重要性及其承受浪涌的能力作为选择后续防雷区的条件。

③多级保护原则。除分区原则外，防雷保护也要考虑多级保护的措施，因为雷击设备时， 设备第一级保护元件动作之后，进入设备内部的过电压幅值仍相当高。只有采用多级保护才足以把外来的过电压抑制到电压很低的水平，以保护设备内部集成电路等元件的安全。

（2）防雷保护的措施

①直击雷的防护。接闪器一般用于建筑防雷。接闪的金属杆称为避雷针，接闪的金属线称为避雷线，接闪的金属带或金属网称为避雷带或避雷网。所有接闪器必须接有接地引下线与接地装置。

②电源设备的防雷措施。通信局(站)有市电高压引入线路时，如采用架空线路，其进站端上方宜装设架空避雷线；条件许可时，市电高压引入线路宜采用地埋电力电缆进入。

电力变压器高低压侧都应装设防雷器件，高压侧一般采用阀式避雷器，而在低压倒通常采用压敏电阻型避雷器，两者均做 Y 形连接，并要求避雷器应尽量靠近变压器安装，它们的汇集点与变压器外壳接地点一起共同就近接地。

为了消除直接雷浪涌电流与电网电压波动对交流配电系统的影响，应依据负荷的性质采用分级衰减雷击残压或能量的方法来抑制雷害。
可将通信交流电源系统低压电缆进线作为第一级防雷，交流配电屏作为第二级防雷，整流器输入端口作为第三级防雷。相应防雷器件的安装位置如图：

③电气布线的防雷措施。埋地引入通信局(站)的电力电缆应选用金属铠装层电力电缆或穿钢管的护套电缆。埋地电力电缆的金属护套两端应就近接地。在架空电力线路与埋地电力电缆连接处应装设避雷器。避雷器、电力电缆金属护层、绝缘子、铁脚、金具等应连在一起就近接地。自通信机房引出的电力线应采用有金属护套的电力电缆或将其穿钢管，在屋外埋入池中的长度应在 10m 以上。

通信局(站)建筑物上的航空障碍信号灯、彩灯及其他用电设备的电源线，应采用具有金属护套的电力电缆，或将电源线穿入金属管内布放，其电缆金属护套或金属管道应每隔 10m 就近接地一次，电源芯线在机房入口处应就近对地加装避雷器。