旁路法在航管樓UPS供電系統(tǒng)更新中的應(yīng)用與啟示

民航東北空管局 孟憲民/文

2018年，空管系統(tǒng)保障航班起降突破1000萬(wàn)架次，2019年上半年空管系統(tǒng)保障航班起降 523.5萬(wàn)架次，預(yù)計(jì)全年保障航班起降將達(dá)到 1075 萬(wàn)架次。航班量快速增長(zhǎng)對(duì)空管通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施設(shè)備供電可靠性的需求日益提高。加大新技術(shù)應(yīng)用力度，實(shí)施供電系統(tǒng)升級(jí)改造是應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)、適應(yīng)發(fā)展的必經(jīng)環(huán)節(jié)。而在實(shí)施升級(jí)改造過(guò)程中，如何保障供電的連續(xù)性可靠性、確保運(yùn)行安全，是相關(guān)單位面臨的重大難題。借鑒應(yīng)用旁路帶電作業(yè)法是解決這一難題的有效方法。

旁路法概述

（一）旁路法概念及發(fā)展

旁路帶電作業(yè)法（旁路法），是利用旁路系統(tǒng)采用帶電作業(yè)方式將待檢修（改造）段線路臨時(shí)進(jìn)行負(fù)荷電流轉(zhuǎn)移，并將待檢修（改造）段線路隔離停運(yùn)的一種作業(yè)方式，實(shí)現(xiàn)在用戶不停電或少停電的情況下完成配電線路或配電設(shè)備的檢修（改造）工作。該作業(yè)技術(shù)于上世紀(jì)90年代后期在日本得到應(yīng)用，后在韓國(guó)等國(guó)家也得到逐步推廣，是一項(xiàng)較為成熟的帶電作業(yè)技術(shù)。其與常規(guī)停電作業(yè)的運(yùn)維檢修方式不同，可以更好地滿足配電網(wǎng)的實(shí)際需求，提升供電可靠性和配網(wǎng)安全運(yùn)行水平，提高社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前已經(jīng)在我國(guó)配網(wǎng)帶電作業(yè)上推廣使用。

（二）旁路系統(tǒng)組成

旁路系統(tǒng)主要由柔性電力電纜系統(tǒng)和應(yīng)急電源組成。柔性電力電纜系統(tǒng)包括旁路電纜、旁路開關(guān)、旁路直接頭、旁路轉(zhuǎn)接頭及旁路輔助配件組成。旁路電纜起轉(zhuǎn)移待檢修段負(fù)荷電流作用；旁路開關(guān)可以對(duì)旁路電纜進(jìn)行分段，開合負(fù)荷電流及空載電流，保護(hù)作業(yè)安全，具有開合負(fù)荷電流的能力，可進(jìn)行二次核相；旁路直接頭，起到擴(kuò)展延伸旁路電纜作用；旁路轉(zhuǎn)接頭可擴(kuò)展延伸旁路電纜，用于帶分支的旁路電纜連接；旁路輔助配件是可選組件，起固定、保護(hù)旁路系統(tǒng)及人員安全。應(yīng)急電源可以是移動(dòng)箱式變壓器車、移動(dòng)發(fā)電車或負(fù)荷轉(zhuǎn)移車等。

（三）旁路法原理

旁路帶電作業(yè)的操作步驟主要分為四步：一是使旁路系統(tǒng)與待檢修（改造）段處于短時(shí)并聯(lián)狀態(tài)；二是斷開待檢修（改造）段與配網(wǎng)連接開關(guān)，使其退出配網(wǎng)進(jìn)行檢修（改造）；三是連接檢修（改造）段與配網(wǎng)連接開關(guān)，使旁路系統(tǒng)與完成檢修（改造）段重新處于并聯(lián)狀態(tài)；四是使旁路系統(tǒng)退出配網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)旁路帶電作業(yè)。旁路法原理如圖1所示。

應(yīng)用實(shí)例

（一）UPS 供電系統(tǒng)更新背景

表1：2016 年月起降架次統(tǒng)計(jì)

東北空管局沈陽(yáng)桃仙國(guó)際機(jī)場(chǎng)航管樓UPS供電系統(tǒng)建于2001年，由2臺(tái)主用250 KVA UPS設(shè)備和1臺(tái)備用60 KVA UPS設(shè)備共同組成。其中，主用250KVA UPS設(shè)備為航管樓通信、導(dǎo)航、監(jiān)視、氣象、情報(bào)等重要設(shè)備提供不間斷電源；備用60KVA UPS設(shè)備在主用250KVA UPS設(shè)備故障無(wú)法供電時(shí)，通過(guò)160A STS切換，僅能為航管樓內(nèi)部分通導(dǎo)設(shè)備提供不間斷供電。沈陽(yáng)機(jī)場(chǎng)航管樓UPS供電系統(tǒng)原理如圖2所示。

鑒于原有UPS供電系統(tǒng)設(shè)備老化、故障頻發(fā)且無(wú)法滿足《民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施設(shè)備供配電配置指導(dǎo)材料》中“一級(jí)、二級(jí)管制單位對(duì)應(yīng)的航管樓和塔臺(tái)應(yīng)采用雙總線UPS供電系統(tǒng)”要求，2017年7月東北空管局開始實(shí)施航管樓UPS設(shè)備更新改造。改造后，新UPS供電系統(tǒng)由4臺(tái)200 KVA UPS設(shè)備共同組成，每2臺(tái) UPS 設(shè)備并機(jī)輸出，同時(shí)提供2路供電到終端用戶。終端用戶雙電源設(shè)備分別引接2路供電，單電源設(shè)備可通過(guò)為終端用戶新安裝的2路供電切換設(shè)備 16A STS引接供電，確保對(duì)設(shè)備供電不會(huì)中斷。更新改造后的航管樓UPS供電原理如圖3所示。

表2：2017 年上半年月保障情況統(tǒng)計(jì)

（二）實(shí)施UPS 供電系統(tǒng)更新的難點(diǎn)分析

近年來(lái)，沈陽(yáng)桃仙國(guó)際機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)保障航班架次呈逐年上升趨勢(shì)，2016年保障架次達(dá)115322，同比增長(zhǎng)14.55%?？梢婋S著保障航班架次逐年上升，管制服務(wù)對(duì)供電保障可靠性要求也隨之越來(lái)越高。沈陽(yáng)機(jī)場(chǎng)2016年、2017年月起降架次統(tǒng)計(jì)表見表1、表2所示。

表3：航管樓UPS 更新施工進(jìn)程

通過(guò)對(duì)2017年上半年各月保障架次的統(tǒng)計(jì)，可知沈陽(yáng)機(jī)場(chǎng)日均起降達(dá)330架次以上，日高峰最高已達(dá)380架次。沈陽(yáng)機(jī)場(chǎng)航管樓UPS供電系統(tǒng)改造若采用停航施工方式，將對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重要影響?？梢娭荒懿扇〔煌：绞┕し绞?。

不停航施工階段恰逢暑運(yùn)保障高峰，保障架次增加，從時(shí)間上考慮這將對(duì)安全運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。另外，從空間上考慮，此次更新是在原址進(jìn)行，老舊設(shè)備的拆除和新設(shè)備的安裝、調(diào)試不能同時(shí)進(jìn)行，只能按步驟按順序開展，這也對(duì)施工時(shí)長(zhǎng)帶來(lái)影響，給保持供電穩(wěn)定、空管安全運(yùn)行帶來(lái)一定風(fēng)險(xiǎn)。

（三）旁路法的應(yīng)用

此次UPS更新采用“在夜航結(jié)束后航班量最少時(shí)間段內(nèi)，原主、備UPS設(shè)備交替更新”的方案，即首先拆除原備用60KVA UPS設(shè)備，安裝、調(diào)試兩臺(tái)新200KVA UPS設(shè)備提供新二路供電，而后再拆除原主用250KVA UPS設(shè)備，安裝、調(diào)試另兩臺(tái)新200KVA UPS設(shè)備提供新一路供電，最終形成雙路供電方式，保證每個(gè)單位（機(jī)房）的設(shè)備均由兩路UPS設(shè)備電源提供，確保設(shè)備供電的穩(wěn)定性和可靠性。

為滿足施工期間“雙總線UPS供電系統(tǒng)”要求，不降低保障標(biāo)準(zhǔn)而要降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，施工應(yīng)用了旁路法，以一臺(tái)120KVA UPS設(shè)備（含配電柜）作為應(yīng)急電源（臨時(shí)二路供電）。按照三個(gè)階段，實(shí)施整個(gè)更新改造工程。第一階段是拆除原60KVA UPS、安裝新二路200KVA UPS。主要實(shí)施了安裝臨時(shí)120KVA UPS、拆除原60KVA UPS并引接120KVA UPS、安裝和調(diào)試新二路供電的兩臺(tái)200KVA UPS等工作，期間供電保障主要由原250KVA UPS和臨時(shí)120KVA UPS負(fù)責(zé)。第二階段是拆除原250KVA UPS、安裝新一路200KVA UPS。主要實(shí)施了拆除原250KVA UPS、安裝和調(diào)試新一路供電的兩臺(tái)200KVA UPS等工作，期間保障主要由新二路UPS、臨時(shí)120KVA UPS負(fù)責(zé)。第三階段是油機(jī)帶載及電池放電測(cè)試，主要測(cè)試UPS設(shè)備能否正常接收油機(jī)發(fā)電并為負(fù)載供電，期間航管樓內(nèi)全部負(fù)載已經(jīng)實(shí)現(xiàn)均由四臺(tái)新UPS設(shè)備供電。

沈陽(yáng)機(jī)場(chǎng)航管樓UPS供電系統(tǒng)更新施工進(jìn)程見表3。

啟示與建議

對(duì)整個(gè)改造工作進(jìn)行總結(jié)分析，可以看到通過(guò)引入旁路法，大大降低了安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，確保了對(duì)各用戶供電保障的可靠性，也較好保障了航管樓UPS更新改造工程的實(shí)施。針對(duì)空管運(yùn)行的發(fā)展形勢(shì)和保障實(shí)際需求，建議加大旁路法應(yīng)用力度，建設(shè)空管專用旁路系統(tǒng)，既可以保障供電系統(tǒng)更新改造的實(shí)施，也可以在供電系統(tǒng)故障期間作為應(yīng)急電源實(shí)施供電保障。