廣播電視機(jī)房供配電系統(tǒng)技術(shù)安全

王青陽

（青海省廣播電視局 科技處，青海 西寧 810008）

供配電作為在建設(shè)廣播電視業(yè)務(wù)系統(tǒng)時，其安全性始終是系統(tǒng)設(shè)計主要考慮的問題。其中，中心機(jī)房是信號傳輸網(wǎng)絡(luò)的核心樞紐，建設(shè)一個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、安全穩(wěn)定、環(huán)保節(jié)能、先進(jìn)實用的網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房，是一個充滿探索性的系統(tǒng)工程，涉及網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房的設(shè)計、供電、空調(diào)、消防、感應(yīng)門禁、閉路監(jiān)控、防雷防靜電等多個專業(yè)技術(shù)于一體。供配電技術(shù)是研究電力的供應(yīng)和分配的問題，供配電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)貫徹國家和行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，做到保障人身安全，供電可靠，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理[1－4]。在設(shè)計中必須從全局出發(fā)統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點以及地區(qū)供電特點，合理確定設(shè)計方案。還應(yīng)注意近遠(yuǎn)結(jié)合，以近期為主，設(shè)計中盡量采用現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的效率高、能耗低、性能先進(jìn)的電器產(chǎn)品。

1 變電站的設(shè)計

供配電系統(tǒng)的設(shè)計，除一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷采用10 kV三回路供電外，對于機(jī)房供電應(yīng)考慮一級電源檢修或故障的情況，采用雙回路電源供電。重要負(fù)荷考慮設(shè)置自備電源，自備電源事故時應(yīng)能自動切換。系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)力求簡單可靠，操作安全，運行靈活，檢修方便。

根據(jù)負(fù)荷等級和供電要求，確定電源引入的回路數(shù)量及主接線方式。運行方式主要有單母線母聯(lián)斷路器分段，兩電源互為備用；母線用隔離開關(guān)分段（正常運行時合上），考慮高壓設(shè)備檢修時，通過隔離開關(guān)斷開母線對兩段母線進(jìn)行不同時檢修，整個供電系統(tǒng)不中斷供電。

設(shè)備的選型方面，室外箱式變電站的變壓器一般采用油變壓器，室內(nèi)變電站的變壓器一般采用干式變壓器。機(jī)房在高層建筑的地下層是為防火的需要，不宜設(shè)置可燃油浸的電力變壓器，變壓器選型還要考慮現(xiàn)有負(fù)荷和后期冗余計算。傳輸電纜走線設(shè)計在樓層電氣豎井內(nèi)，一般情況下配電箱與電纜分裝在豎井內(nèi)的不同側(cè)面。同時考慮垂掛高度和電纜型號選取，保證防水、防鼠等封堵出線端口措施。為避免油浸電纜垂掛導(dǎo)致油低聚問題，所以嚴(yán)禁采用油浸電纜，宜采用鎧裝電纜橋架敷設(shè)。斷路器應(yīng)采用便于維護(hù)的真空斷路器。

供配電系統(tǒng)變電站設(shè)計時還應(yīng)考慮無功補(bǔ)償，采取無功功率補(bǔ)償措施，應(yīng)使三相負(fù)荷平衡，減少電壓偏差。采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償時，應(yīng)分析采用單獨補(bǔ)償、就地補(bǔ)償和集中補(bǔ)償?shù)睦讍栴}和經(jīng)濟(jì)合理性要求。考慮自動補(bǔ)償和人工投切補(bǔ)償?shù)谋憷瓦^、欠補(bǔ)償?shù)纫蛩?。機(jī)房傳輸電子設(shè)備一般有少部分是電阻性負(fù)荷，大部分是感性和容性負(fù)荷，功率因數(shù)較低，均應(yīng)裝無功自動補(bǔ)償裝置。

2 機(jī)房供電系統(tǒng)設(shè)計

機(jī)房電源室的低壓配電設(shè)計是保障機(jī)房供電安全的最核心部分，一套設(shè)計方案的規(guī)范合理不僅僅在于使用安全可靠和故障保護(hù)完美，最關(guān)鍵的是在供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時的應(yīng)急檢修和快速恢復(fù)供電的應(yīng)急方案設(shè)計，這也是讓設(shè)計者最容易忽視的關(guān)鍵問題?？傮w設(shè)計原則是機(jī)房用電必須和其他用電系統(tǒng)獨立分離；動力用電和單相用電設(shè)備分纜獨立傳輸；機(jī)房照明要采用EPS獨立供電系統(tǒng)；小型系統(tǒng)對于雙回路供電一般采用ATS投切系統(tǒng)，復(fù)雜系統(tǒng)和負(fù)荷電流大的系統(tǒng)最好采用開關(guān)柜倒閘操作比較可靠；在配電柜內(nèi)必須安裝二級避雷器，防止雷電侵入波電壓和電網(wǎng)開關(guān)切換的影響。

機(jī)房中心低壓配電柜的選型設(shè)計，在考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，應(yīng)該首選知名品牌的整體式手車柜或抽屜柜配電系統(tǒng)。要考慮現(xiàn)有負(fù)荷和未來負(fù)荷冗余，抽屜柜的備份互換功能。大負(fù)荷用電機(jī)房要有獨立的電源機(jī)房。低壓配電系統(tǒng)主要有雙回路進(jìn)線柜、開關(guān)柜、補(bǔ)償柜、計量柜、低壓配電柜、三相動力柜、單相用電柜、UPS電源和直流柜等系統(tǒng)組成。設(shè)備選型計算、校驗計算必須保證系統(tǒng)運行的可靠性要求，必須將所有設(shè)備（如高壓、低壓配電設(shè)備、變電、輸電線纜等設(shè)備）全部計算選型校驗，要考慮各種運行狀態(tài)下的設(shè)備安全可靠運行，短路時可靠動作。

機(jī)房低壓配電柜設(shè)計的正確、合理，以及配電柜內(nèi)部性能的好壞，對整個機(jī)房的正常用電起著重要作用，配電柜通常是由自動空氣開關(guān)、隔離開關(guān)、熔斷器、接觸器、繼電器、按鈕、開關(guān)等元器件和柜體組成[5－7]。在設(shè)計配電柜時，首先要考察機(jī)房用電設(shè)備、輔助用電設(shè)備、備用供電設(shè)備等各方面的相互關(guān)系；其次要了解各種用電設(shè)備的負(fù)荷，控制開關(guān)的安裝位置，使用方便性，配電柜內(nèi)布局整齊、統(tǒng)一；配電柜在編號時，除正常設(shè)配電柜號外，還應(yīng)加上配電柜的用途。機(jī)房配電柜根據(jù)用途設(shè)計各供電要求準(zhǔn)確、可靠。不同性質(zhì)的供電對象不宜放在一個柜內(nèi)控制，配電柜內(nèi)要留有備用電路，作為機(jī)房設(shè)備擴(kuò)充時用電。配電柜內(nèi)選用的自動空氣開關(guān)、接觸器、熔斷器、隔離開關(guān)等部件，要性能可靠，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求，能滿足設(shè)備工作要求。配電柜應(yīng)設(shè)置必要的電流表、電壓表，供檢查電源電壓、電流以及三相間平衡關(guān)系。斷路器兩側(cè)必須設(shè)計安裝隔離檢修開關(guān)；對于采用后備電源的油機(jī)供電系統(tǒng)最好設(shè)計成自啟動系統(tǒng)，嚴(yán)格按照油機(jī)和UPS電源的功率比例配置并考慮油機(jī)冗余；交、直流分柜；用電電器和保護(hù)電器選型配置嚴(yán)格按照國標(biāo)設(shè)計，嚴(yán)禁配置不合理造成事故越級跳閘；配電柜內(nèi)應(yīng)設(shè)置中線和接地線的連接裝置。金屬線槽、金屬線管必須全部可靠連成一體并可靠接地，接地電阻不大于4 Ω。配電柜內(nèi)各種開關(guān)、手柄、操作按鈕，應(yīng)標(biāo)志清楚，防止使用中出現(xiàn)誤操作。

當(dāng)用柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源時，柴油發(fā)電機(jī)的容量應(yīng)考慮部分和全部重要負(fù)荷。機(jī)組電源與正常供電電源須有可靠的聯(lián)鎖措施，以免兩種電源并網(wǎng)運行，聯(lián)鎖方式有電氣聯(lián)鎖，機(jī)械聯(lián)鎖或同時采用兩種聯(lián)鎖方式。

低壓供配電系統(tǒng)接地也是至關(guān)重要，不容忽視的問題。接地方式多采用TN－C－S接地保護(hù)系統(tǒng)，即PE線和N線分開裝置，電氣設(shè)備的外殼接于保護(hù)線PE線上。在選擇三相五線的中性線時，考慮到實際應(yīng)用中負(fù)荷分配不均衡問題，其截面與相線一樣。單相用電設(shè)備接入三相系統(tǒng)使得三相保持平衡，單相用電線路大于30 A時應(yīng)采用三相系統(tǒng)，采用TN－C－S系統(tǒng)可以降低三相低電壓配電系統(tǒng)的不對稱性和保證電氣安全。

3 UPS供電系統(tǒng)設(shè)計

低壓配電設(shè)計的最后部分就是UPS供電系統(tǒng)設(shè)計。UPS電源供電方式根據(jù)各機(jī)房布局選擇集中供電和分區(qū)供電方式，各有利弊。用電設(shè)備不可能全部都是雙電源輸入設(shè)備，所以采用分區(qū)供電保障性更高，故障率低，造成事故停電范圍小。UPS選型有高頻機(jī)和工頻機(jī)之分，整體式塔機(jī)和模塊化電源，單相輸入單相輸出、三相輸入單相輸出和三相輸入三相輸出的區(qū)別。按照UPS工作原理，又有后備式、在線式和在線互動式之分。

設(shè)計原則最值得考慮的是UPS輸入開關(guān)應(yīng)該采用低壓斷路器。安裝值得注意的是在UPS電源市電輸入前端嚴(yán)禁安裝漏電保護(hù)器。UPS電源工作輸入市電嚴(yán)禁脫零線，因為輸入N線斷路將釀成重大事故。良好接地不僅是保護(hù)人身安全的要求，還是UPS電源設(shè)備電位取值的重要依據(jù)。如果接地阻值不符合國標(biāo)規(guī)定要求，操作人員有可能造成接觸觸電危害。還使UPS控制模塊參考值不準(zhǔn)確，造成UPS電源因控制管理模塊誤動作而使所帶負(fù)載設(shè)備當(dāng)機(jī)掉電事故。因此，針對中心機(jī)房設(shè)備供電只考慮在線式UPS電源。選型首要考慮高頻機(jī)，高智能模塊化三相輸入三相輸出UPS電源。因為單相輸入、單相輸出UPS電源受到輸入電源三相分配均衡制約，功率設(shè)計最大不超出20 kV·A限制，只能用于小型機(jī)房不間斷供電。早期三相輸入單相輸出UPS電源設(shè)備沒有設(shè)計輸出均衡技術(shù)，不便于輸出負(fù)荷分配調(diào)節(jié)。單相輸入、三相輸入可隨意選擇的單相輸出UPS電源不宜采用，因為考慮此UPS電源輸入分配平衡接為三相輸入供電方式，看起來是解決了供電相均衡問題，但是當(dāng)UPS過載、逆變器故障等情況跳旁路供電輸出時，UPS輸入方式會自動跳轉(zhuǎn)為A相供電的單相輸入方式。造成A相嚴(yán)重過負(fù)荷的三相不均衡問題。將會引起越級跳閘事故，造成全盤停電。同時由于UPS電源在市電旁路工作狀態(tài)，造成輸入三相嚴(yán)重偏流，勢必引起A相電壓下跌嚴(yán)重，B和C相電壓上升。造成此UPS電源所帶負(fù)載不能正常工作，同時嚴(yán)重影響同時用電的其他用電設(shè)備的正常工作。不僅造成低壓配電系統(tǒng)的越級跳閘停電，還會造成后續(xù)用電設(shè)備低電壓不能正常工作和過電壓損毀用電設(shè)備的嚴(yán)重事故，影響同一三相用電的精密空調(diào)和新風(fēng)機(jī)組工作。

免維護(hù)鉛酸蓄電池的選型是UPS電源設(shè)計選型不容忽視的一個問題，根據(jù)后備時間、機(jī)房空間、承重環(huán)境和經(jīng)濟(jì)條件為主要考慮因素選型。同時要求安全性能要好，正常使用無電解液漏出，無電池膨脹及破裂。放電性能要好，放電電壓平衡，放電平臺平緩，耐沖擊性、耐振動性要好。電池質(zhì)量將嚴(yán)重影響后備供電時間的長短。

UPS輸出至機(jī)房各個機(jī)柜供電應(yīng)采用雙路電纜輸送電能方式。至于電纜走線采用上走線還是下走線看機(jī)房環(huán)境來選擇，最好采用橋架上走線方式。不影響空調(diào)的送回風(fēng)空間風(fēng)道。對于具有雙電源供電的設(shè)備應(yīng)采用分路取電；機(jī)柜插座采用專業(yè)PDU和耦合器；電線電纜盡量采取沿天棚經(jīng)線槽鍍鋅橋架敷設(shè)。機(jī)房照明空調(diào)維修的電線和電纜采用阻燃（ZR）雙層絕緣電線電纜。安裝時采用防干擾措施；機(jī)房照明采用松業(yè)無眩光反射格柵熒光燈盤；主機(jī)房照度不小于300 lx設(shè)計，監(jiān)控維護(hù)室不小于200 lx設(shè)計，事故照明不小于50 lx。

總之，廣播電視機(jī)房供配電的安全與初始設(shè)計方案密切相關(guān)，但是后期設(shè)備的使用檢修維護(hù)和日常巡檢等方面的安全保障工作也顯得非常重要。做好按時巡視，日常維護(hù)，月檢季修，年度保養(yǎng)檢修和惡劣氣候環(huán)境的加強(qiáng)巡視，將確保機(jī)房供配電系統(tǒng)的安全可靠，確保用電設(shè)備的不間斷供電和安全運行，確保廣播電視信號的零停播傳輸。

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