空管供配電網(wǎng)絡可靠性的提高

徐原

摘 要：空管行業(yè)的持續(xù)發(fā)展依賴于相關設備的穩(wěn)定運行，優(yōu)質的電力供應是這些設備良好運行的重要前提。由于設備分散在綜合性臺站的眾多機房內(nèi)，電能需要經(jīng)過多個環(huán)節(jié)才能到達設備端。單一電源及單個回路構成的供配電系統(tǒng)沒有冗余措施，市電中斷或線路單點故障將直接導致設備斷電。文章從能源供給和配電網(wǎng)絡兩個方面，闡述提高空管配電網(wǎng)絡可靠性的具體措施。

關鍵詞：供配電；冗余配置；ATS；低壓母聯(lián)

中圖分類號：V355 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）26-0029-02

1 概述

民航業(yè)務量的急劇增加對空管設備運行的穩(wěn)定性提出了越來越高的要求，設備的不間斷供電也成為保障工作中不可或缺的環(huán)節(jié)?？展芘_站內(nèi)的用電設備分散在不同樓層、不同機房和不同位置。若采用較低的電力配置，即從電源至設備只有單一的通路，任一環(huán)節(jié)故障都將導致設備斷電。提高電力運行的可靠性，應當從增加冗余電源、完善配電網(wǎng)絡入手。

2 冗余電源

空管設備需要高品質的電源，并應滿足“一主、二備用、三應急”的冗余配置規(guī)范。主要有市電、柴油發(fā)電機組和UPS三種形式。

每個臺站通常會引入兩條獨立的市電，并通過低壓母聯(lián)開關或者ATS互為備用，但在主用電源故障，設備自動投切過程中，后級線路仍發(fā)生電力瞬斷。

柴油發(fā)電機組是由一臺或多臺柴油發(fā)電機構成的發(fā)電系統(tǒng)，平時處于待機狀態(tài)，當獲取市電中斷的信號后及時啟動，將柴油的化學能持續(xù)轉化為后級設備所需的電能。根據(jù)各臺站的實際情況配備一至多臺柴油發(fā)電機，并儲備足夠的柴油，能夠應對市電長時間斷電的情況。

UPS能夠對市電進行過濾，優(yōu)化波形質量，同時在電池組的保障下實現(xiàn)輸出不間斷。若UPS輸入側的市電失效，電池組的保障時間一般為幾個小時，無法長時間續(xù)航。故UPS不能作為獨立的電源，只能串接在市電或柴油發(fā)電機組與設備之間，即作為電力傳輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)。

3 配電網(wǎng)絡

空管臺站中存在多個不同特性的電源，應當配備合理的配電網(wǎng)絡將這些電源的電能傳輸?shù)矫恳粋€設備。采用低壓母聯(lián)和切換裝置并配備合理的系統(tǒng)冗余，可以有效提高供電的穩(wěn)定性。

3.1 低壓母聯(lián)

低壓母線及其聯(lián)絡開關（低壓總配）可以實現(xiàn)兩路市電和柴油發(fā)電機組的相互備份?？展芘_站內(nèi)的用電設備分為重要負荷（通信、導航及監(jiān)視設備等）和一般負荷（生活照明、辦公空調(diào)等），分別連接于低壓母線不同的分段中，如圖1所示。

設計時，應保證兩路市電和柴油發(fā)電機組均可獨立驅動母線上的全部重要負荷，并留有一定的余量。對于一般負荷，則視突發(fā)情況下的整體電力需求，可選擇性放棄對其供電。動作方案如下：

（1）兩路市電均正常時，聯(lián)絡開關Q12、Q11保持斷開，Q13保持閉合。

（2）乙路市電失效時，Q2斷開，聯(lián)絡開關Q12閉合，甲路市電帶動全部負載。同時柴油發(fā)電機啟動，一旦甲路也出線問題，Q11可隨時投切，由柴油發(fā)電機帶動全部負載。該切換過程中，乙路市電下級開關的輸出側發(fā)生電力中斷。

（3）若乙路斷電后，重要負荷的輸入電流較大，則斷開Q13，

保障重要負荷用電安全。

由于甲、乙兩路市電相互獨立，相位不相同，而柴油發(fā)電機組也無法精確跟隨市電電壓。因此，任意兩路電源都不可并聯(lián)輸出。故需要合理設計聯(lián)絡柜及進線柜中開關Q1、Q2、Q3、Q11、Q12、Q13的控制回路，以實現(xiàn)正確的動作順序和延時時間，防止出現(xiàn)電源環(huán)路。

3.2 自動切換開關

作為UPS的上級，若市電故障時，聯(lián)絡柜中相應開關不動作，UPS將直面斷電問題。而聯(lián)絡柜至UPS輸入側的線路故障也會帶來相同影響。為此，需要給UPS的輸入端引入兩路電源，并配備切換裝置。常用方案是給UPS的直接上級配備自動切換開關（Automatic Transfer Switching Equipment，ATSE），當一路電源發(fā)生故障（短路、過/欠壓、缺相或諧波較大）時，能夠自動地將后級負載切換至另一路合格電源，保障了供電的穩(wěn)定性和可靠性。該方案實際上是為UPS的輸入端和電源之間提供另外一條通路。

ATSE在空管供配電體系中扮演著重要的角色，其可靠性直接影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定。為了減小ATSE故障所造成的影響，在設備選型時，應當考慮帶隔離旁路的開關型ATSE。其本體故障情況下，臨時使用的隔離旁路仍可以為后級負載供電?？梢栽谙到y(tǒng)不斷電的前提下，維修ATSE本體，這也符合系統(tǒng)endprint