發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)改造研究

摘 要 本文主要論述了基于山區(qū)發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)改造的實(shí)踐，介紹了供配電線路、發(fā)電機(jī)組、UPS電源、防雷接地系統(tǒng)等在設(shè)備器材、配置選用、施工規(guī)范等方面的整修，闡述了應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題和要求。

關(guān)鍵詞 發(fā)射臺(tái);供配電線路;UPS電源;防雷;接地系統(tǒng)

萬(wàn)州區(qū)廣播電視臺(tái)周家壩發(fā)射臺(tái)位于萬(wàn)州區(qū)天生城山頂，海拔467米，占地面積約4畝，建有高度30米發(fā)射天線鐵塔一座，2010年開(kāi)始承擔(dān)萬(wàn)州人民廣播電臺(tái)交通廣播頻率的發(fā)射，發(fā)射頻率91MHz，發(fā)射功率300W;2017年開(kāi)始承擔(dān)中央廣播電視節(jié)目無(wú)線數(shù)字化覆蓋地面數(shù)字電視兩個(gè)頻道的補(bǔ)點(diǎn)發(fā)射任務(wù)，每個(gè)頻道發(fā)射功率500W。發(fā)射臺(tái)所在地天生城山勢(shì)呈南北走向，北窄南寬，四面懸崖峭壁，市政公路只能到達(dá)山腳，臺(tái)站基礎(chǔ)設(shè)施條件較為艱苦，供水、供電等基礎(chǔ)保障設(shè)施只能到達(dá)山腳。

鑒于發(fā)射臺(tái)承擔(dān)的發(fā)射任務(wù)日益繁重，為確保圓滿完成安全播出任務(wù)，我臺(tái)依據(jù)《廣播電視安全播出管理規(guī)定》無(wú)線發(fā)射轉(zhuǎn)播臺(tái)實(shí)施細(xì)則和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)發(fā)射臺(tái)的技術(shù)系統(tǒng)配置和運(yùn)維與技術(shù)管理工作進(jìn)行了自查工作，對(duì)供配電系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)等進(jìn)行了整改和完善，本文重點(diǎn)論述發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)的配置和完善。

1發(fā)射臺(tái)原有供配電系統(tǒng)配置情況

發(fā)射臺(tái)原有一路外電，供電公司線路位于山腳電桿電表處，電表后端至發(fā)射臺(tái)的低壓供配電線路由我臺(tái)自行敷設(shè)，受初建發(fā)射臺(tái)時(shí)各項(xiàng)條件所限，供電線路選用LJ35純鋁裸導(dǎo)線敷設(shè)，通過(guò)5根低壓電桿架空到達(dá)發(fā)射臺(tái)室外配電箱，總長(zhǎng)約為525米。導(dǎo)線經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年累月的日曬風(fēng)吹雨淋，且穿越樹(shù)林，存在安全隱患，曾發(fā)生過(guò)大風(fēng)導(dǎo)致電線斷裂的停電事故。發(fā)射臺(tái)配置了一臺(tái)20KVA UPS電源，配備12V 100AH鉛酸免維護(hù)蓄電池2組，共60只，L1、L2和L3三相的平均負(fù)載率約為71%，略微偏高。因部分電池老化，內(nèi)阻嚴(yán)重超標(biāo)、接線端子腐蝕、漏液，電池供電時(shí)間已嚴(yán)重不足，一旦出現(xiàn)外電中斷，容易引起停播事故。

2發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)改造實(shí)施方案

依據(jù)《廣播電視安全播出管理規(guī)定》無(wú)線發(fā)射轉(zhuǎn)播臺(tái)實(shí)施細(xì)則“三級(jí)保障發(fā)射臺(tái)”技術(shù)系統(tǒng)配置的相關(guān)要求，結(jié)合我臺(tái)的實(shí)際情況，采用以下方式對(duì)發(fā)射臺(tái)的供配電系統(tǒng)進(jìn)行整改和完善：①對(duì)由山腳至發(fā)射臺(tái)架空敷設(shè)的純鋁裸導(dǎo)線進(jìn)行更換;②購(gòu)置發(fā)電機(jī)功率為80kW/100KVA的柴油發(fā)電機(jī)組，作為自有電源;③對(duì)UPS電源進(jìn)行擴(kuò)容，將原廣電大樓閑置的一臺(tái)30KVA UPS電源搬遷至發(fā)射臺(tái)，并對(duì)兩臺(tái)UPS電源的后備電池組進(jìn)行更換[1]。

2.1 低壓供配電線路的改造

受當(dāng)?shù)貤l件所限，從山腳至發(fā)射臺(tái)的低壓供配電線路仍需沿用架空敷設(shè)方式，只能將純鋁裸導(dǎo)線更換為絕緣電纜來(lái)提高低壓供配電線路的安全性。經(jīng)過(guò)對(duì)發(fā)射臺(tái)的工藝設(shè)備和動(dòng)力設(shè)備的負(fù)載情況進(jìn)行測(cè)算，并充分考慮業(yè)務(wù)拓展的需求，決定采用JKLGYJ-1*50/8/1KV絕緣架空電纜（JK：系列代號(hào)—架空電纜;L：導(dǎo)體材料代號(hào)—鋁導(dǎo)體;G：內(nèi)芯材料代號(hào)—鋼芯;YJ：絕緣材料代號(hào)—交聯(lián)聚乙烯絕緣;8：內(nèi)芯標(biāo)稱截面積8平方毫米;50：導(dǎo)體標(biāo)稱截面積50平方毫米，1KV：額定電壓為1KV）用于山腳至發(fā)射臺(tái)的低壓供配電線路的敷設(shè)。采用絕緣架空電纜主要有以下優(yōu)點(diǎn)：①絕緣性能更好，可使人身觸電傷亡事故大為減少;②防腐蝕性能更好，由于外層有絕緣層，比純鋁裸導(dǎo)線受氧化腐蝕的程度小，抗腐蝕能力較強(qiáng);③有效防止外力破壞，可減少受樹(shù)木，飛飄金屬膜和灰塵等外在因素的影響，減少相間短路及接地事故;④抗拉強(qiáng)度較純鋁裸導(dǎo)線更高。由于更換的絕緣電纜更粗更重，在更換線路的同時(shí)，對(duì)途中的拉線、電桿的受力情況進(jìn)行了檢查，對(duì)不能達(dá)到受力標(biāo)準(zhǔn)的電桿和拉線進(jìn)行了更換加固，特別是電桿1、2和電桿4、5之間，跨度分別為200米和100米，需保證電桿和拉線的足夠強(qiáng)度。

2.2 柴油發(fā)電機(jī)組的配置

柴油發(fā)電機(jī)組的配置最重要的就是功率的確定，功率確定有以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：①弄清KVA和KW的關(guān)系：KVA是視在功率，包括了有功功率和無(wú)功功率，KW則是有功功率，KW=KVA*功率因數(shù)，柴油發(fā)電機(jī)組的功率因數(shù)可以查看發(fā)電機(jī)銘牌，一般是0.8（滯后）;②弄清柴油機(jī)的基本功率和備用功率的關(guān)系，基本功率是柴油機(jī)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的輸出功率，備用功率指柴油機(jī)最大的輸出功率，一般是指超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的輸出功率，每12個(gè)小時(shí)之內(nèi)有1個(gè)小時(shí)可在基本功率的基礎(chǔ)上超載10%左右;③柴油機(jī)基本功率與發(fā)電機(jī)功率的關(guān)系，一般規(guī)定柴油機(jī)基本功率≥發(fā)電機(jī)功率10%，因?yàn)榇嬖谝欢ǖ臋C(jī)械損耗;④發(fā)電機(jī)功率和UPS功率的匹配，一般情況下發(fā)電機(jī)功率為UPS功率的兩倍;⑤確定柴油發(fā)電機(jī)組的功率，不僅要把所有用電設(shè)備的功率簡(jiǎn)單相加，還要考慮用電設(shè)備的啟動(dòng)電流，常用的啟動(dòng)方式有直接啟動(dòng)和降壓?jiǎn)?dòng)或變頻啟動(dòng)，直接啟動(dòng)方式啟動(dòng)瞬間功率為工作功率的6倍，降壓?jiǎn)?dòng)或變頻啟動(dòng)的啟動(dòng)瞬間功率為工作功率的3倍。綜上所述，我們選用了基本功率為86kW，備用功率為92kW的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)功率為80kW/100KVA，并配置了ATS自動(dòng)倒換開(kāi)關(guān)。

2.3 UPS電源的擴(kuò)容升級(jí)

由于發(fā)射臺(tái)2017年開(kāi)始承擔(dān)中央廣播電視節(jié)目無(wú)線數(shù)字化覆蓋地面數(shù)字電視DS-21、DS-42的補(bǔ)點(diǎn)發(fā)射任務(wù)，需增加4臺(tái)發(fā)射功率為500W的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)和其他附屬設(shè)備。經(jīng)測(cè)算，一臺(tái)發(fā)射功率為500W的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的功耗至少為2.5kW，因此，發(fā)射臺(tái)原有20KVA UPS（三進(jìn)三出IN 380V：OUT 380V）已不能滿足發(fā)射臺(tái)工藝設(shè)備負(fù)載的要求。我們將原廣電大樓閑置的一臺(tái)30KVA UPS（三進(jìn)單出IN 380V：OUT 220V）電源搬遷至發(fā)射臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射臺(tái)UPS電源的擴(kuò)容。在配備了柴油發(fā)電機(jī)組之后，我們只為UPS配置了少量后備電池以備切換時(shí)使用。

2.4 綜合防雷接地系統(tǒng)建設(shè)

綜合周家壩發(fā)射臺(tái)所處的地理位置、歷年的雷電資料等分析，發(fā)射臺(tái)屬于雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)極高區(qū)域。根據(jù)GB50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》，綜合防雷系統(tǒng)劃分為外部防雷和內(nèi)部防雷，外部防雷系統(tǒng)包括空氣截雷系統(tǒng)（即避雷針或避雷帶）、引下線和接地系統(tǒng)，內(nèi)部防雷系統(tǒng)主由等電位連接、共用接地裝置、屏蔽、合理布線、浪涌保護(hù)器等幾部分組成，主要用于減小和防護(hù)止雷電流在需防空間內(nèi)所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)。結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GY/T5084-2011《廣播電視工程工藝接地技術(shù)規(guī)范》，我們對(duì)照相關(guān)要求改進(jìn)了原有綜合防雷接地系統(tǒng)[2]。

（1）綜合防雷的接地裝置。接地裝置作為系統(tǒng)共用，連接著防雷系統(tǒng)，機(jī)柜設(shè)備保護(hù)、電源系統(tǒng)保護(hù)等多個(gè)需要接地的系統(tǒng)，是最重要的基礎(chǔ)性工程。本次發(fā)射臺(tái)整修了接地裝置，使用40mm*4mm熱鍍鋅扁鋼焊接連通組成環(huán)形接地網(wǎng)：①在發(fā)射天線鐵塔的四周開(kāi)挖溝槽埋置等電位帶形成等電位均壓環(huán)先進(jìn)行等電位處理;②在發(fā)射臺(tái)場(chǎng)地內(nèi)選擇適當(dāng)?shù)穆窂酱┎遄龅鼐W(wǎng)坑，坑與坑之間間隔4-5米，坑內(nèi)埋入非金屬碳合金接地模塊，并加入高效降阻劑降低接地電阻;③各模塊之間用40mm*4mm的熱鍍鋅扁鋼連接，并做好防腐處理，組成環(huán)狀的接地系統(tǒng)，施工完成后經(jīng)測(cè)試接地電阻為0.5Ω。

（2）電源部分的防護(hù)。低壓供配電線路由戶外引入發(fā)射臺(tái)總配電柜中，采用三級(jí)的分流限壓措施，在總配電柜處安裝浪涌保護(hù)器作為第一級(jí)防雷保護(hù)，在機(jī)房設(shè)備、生活用電分配箱處安裝浪涌保護(hù)器作為第二級(jí)防雷保護(hù)，接入U(xiǎn)PS電源處安裝浪涌保護(hù)器作為第三級(jí)保護(hù)，UPS電源出線處安裝配電箱，配電箱至每個(gè)設(shè)備機(jī)柜布放2組BVR電纜，裝配斷路器開(kāi)關(guān)控制。

（3）設(shè)備機(jī)房等電位連接系統(tǒng)。等電位的處理方式如下：①采用銅排制作匯流排;②采用30*3mm的銅排圍繞機(jī)房制作一圈均壓環(huán)，通過(guò)每米1個(gè)220V絕緣子支撐安裝于地面與防靜電地板之間;③機(jī)房設(shè)備機(jī)柜配備的接地銅帶就近與均壓環(huán)連接，連接點(diǎn)不少于兩處，連接線采用10mm2的銅芯線進(jìn)行銅鼻子壓線連接;④各動(dòng)力設(shè)備（如空調(diào)、UPS電池）等金屬外殼及均壓環(huán)與匯流排的連接采用16mm2的銅芯線進(jìn)行銅鼻子壓線連接;⑤匯流排與地網(wǎng)之間采用25mm2的銅芯線進(jìn)行銅鼻子壓線連接。

總之，發(fā)射臺(tái)機(jī)房供配電系統(tǒng)、防雷接地的可靠穩(wěn)定是安全播出的先決和基礎(chǔ)條件，做好此項(xiàng)工作必須引起我們的高度重視，確保設(shè)備運(yùn)行和人員安全。本文不足之處，懇請(qǐng)各位同行指正。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳斌.數(shù)據(jù)中心備用發(fā)電機(jī)組功率選型討論[J].中國(guó)科技信息，2014，（5）：115-117.

[2] 白徐潮.高山發(fā)射臺(tái)防雷方案的設(shè)計(jì)及具體防雷措施[J].有線電視技術(shù)，2017，（1）：107-109.

作者簡(jiǎn)介

林睿（1982-），男，重慶市萬(wàn)州區(qū)人;學(xué)歷：大學(xué)本科，工學(xué)學(xué)士，工程師，現(xiàn)就職單位：重慶市萬(wàn)州區(qū)廣播電視臺(tái)，研究方向：廣播電視工程。