大功率短波發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)配置闡述

蘆文海

（新疆維吾爾自治區(qū)廣播電視局五二三臺(tái)，新疆 昌吉 831100）

1 大功率短波發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀

1.1 可能出現(xiàn)的問(wèn)題

大功率短波發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)以下問(wèn)題。

（1）溫度較高引起系統(tǒng)設(shè)備損壞。在溫度較高的情況下，系統(tǒng)中的金屬材料溫度升高會(huì)加速金屬材料表面氧化，使金屬材料強(qiáng)度下降、接觸電阻上升，還會(huì)加快絕緣材料的老化速度，使其絕緣性能下降。

（2）相電缺失引起系統(tǒng)電壓不足。電壓不足或電壓波動(dòng)較大會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。尤其是在相電缺失的情況下，電壓會(huì)大幅度下降，使系統(tǒng)運(yùn)行、線路和設(shè)備等都受到損害［1］。

（3）短波發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含許多導(dǎo)線和設(shè)備，一旦出現(xiàn)接觸不良的問(wèn)題，就會(huì)使接觸電阻加大，導(dǎo)致設(shè)備和導(dǎo)線出現(xiàn)發(fā)熱情況而引發(fā)線路燒斷等故障，影響整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

1.2 原因分析

電源、設(shè)備、線路及變壓器是引起大功率短波發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性下降的主要因素［2］。例如，電壓偏差問(wèn)題主要是由于變壓器絕緣老化、相電缺失、內(nèi)部短路及導(dǎo)線絕緣劣化引起電壓波動(dòng)導(dǎo)致；線路損壞是線路短路和超負(fù)荷運(yùn)行引起的；系統(tǒng)設(shè)備問(wèn)題主要是設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行致其性能有所下降，如果對(duì)設(shè)備維護(hù)不當(dāng)就會(huì)發(fā)生擊穿和燒毀現(xiàn)象。

2 大功率短波發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)配置及其優(yōu)化措施

2.1 大功率短波發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)的配置

2.1.1 外部電源設(shè)置

根據(jù)《廣播電視安全播出管理規(guī)定》，外部電源應(yīng)分級(jí)設(shè)置。

（1）一級(jí)無(wú)線發(fā)射臺(tái)。一級(jí)無(wú)線發(fā)射臺(tái)覆蓋范圍較廣，為滿足電力可靠性要求，必須接入兩路外電，設(shè)置一路專線，且對(duì)應(yīng)的變電站不同。運(yùn)行過(guò)程中一路電源出現(xiàn)故障時(shí)，另一路可正常運(yùn)行。同時(shí)，應(yīng)該設(shè)置發(fā)電機(jī)組和不間斷電源UPS，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立供電。兩路電源都出現(xiàn)故障或者發(fā)射臺(tái)檢修時(shí)，自備電源可補(bǔ)充供電［3］。但是，大功率短波發(fā)射臺(tái)的用電功率較大，自備電源并不現(xiàn)實(shí)。需要在發(fā)射臺(tái)設(shè)計(jì)階段分析當(dāng)?shù)仉娏?yīng)情況，與供電部門密切聯(lián)系，以滿足大功率短波發(fā)射臺(tái)的供電需求。規(guī)劃設(shè)計(jì)大功率老臺(tái)站時(shí)，應(yīng)該設(shè)計(jì)兩條線路電源，其中一條為專線。擴(kuò)容建設(shè)時(shí)，要考慮將之前非專線的電路改為專線，并適當(dāng)增加線路容量，保證在其中一條專線故障的情況下，其余電路可正常運(yùn)行。為避免外界環(huán)境因素對(duì)線路的影響，可在供電線路長(zhǎng)度合適且經(jīng)濟(jì)和技術(shù)允許的條件下穿管地埋10 kV電纜。

（2）二級(jí)無(wú)線發(fā)射臺(tái)。二級(jí)發(fā)射臺(tái)應(yīng)接入兩路線路電源，且其中一路為專線。各個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同，其中欠發(fā)達(dá)地區(qū)的市縣級(jí)發(fā)射臺(tái)供電設(shè)施建設(shè)落后，對(duì)二級(jí)發(fā)射臺(tái)的外電路沒(méi)有明確要求，可通過(guò)在低壓設(shè)備端預(yù)留應(yīng)急發(fā)電接口的模式，在出現(xiàn)故障時(shí)提供電力［4］。二級(jí)發(fā)射臺(tái)是地市級(jí)發(fā)射臺(tái)，數(shù)量多且覆蓋范圍廣，因此該類發(fā)射臺(tái)的外線基本上可確保雙路供電。此外，有一定比例的臺(tái)站的外部電源來(lái)源于不同的變壓器，緊急情況下也可提供至少一路外部專線電源。

（3）三級(jí)無(wú)線發(fā)射臺(tái)。大部分三級(jí)發(fā)射臺(tái)只有一路外電，有的甚至是農(nóng)電?？紤]到架設(shè)兩路外電難度較大，同時(shí)大功率發(fā)射臺(tái)不能自建電源，為減少臺(tái)站因供電不足而引起停播事故，必須加強(qiáng)技術(shù)引入，完善外部電源設(shè)置，爭(zhēng)取引入兩路外電，且一路為專線。

2.1.2 供配電系統(tǒng)配置

大功率短波發(fā)射臺(tái)的供配電系統(tǒng)由高低壓開(kāi)關(guān)柜、變壓器、無(wú)功補(bǔ)償及控制保護(hù)回路構(gòu)成。根據(jù)《廣播電視安全播出管理規(guī)定》，供配電系統(tǒng)也應(yīng)分級(jí)設(shè)置。

一級(jí)播出負(fù)荷的電源系統(tǒng)應(yīng)該配置備用變壓器。主備變壓器可根據(jù)需要采取自動(dòng)或手動(dòng)的切換控制方式。發(fā)射臺(tái)控制設(shè)備與信號(hào)源設(shè)備使用UPS供電，且主備播出設(shè)備和雙電源播出設(shè)備應(yīng)分別接在不同的供電回路上。配置設(shè)備時(shí)，兩路外線應(yīng)分段運(yùn)行，并根據(jù)需求設(shè)置多個(gè)變壓器。主備變壓器應(yīng)分別引入不同的外電母線段，保持獨(dú)立。運(yùn)行過(guò)程中，即使其中一路外電出現(xiàn)問(wèn)題，另一路也可通過(guò)母線及時(shí)補(bǔ)充。

二級(jí)播出負(fù)荷的供配電系統(tǒng)的變壓器是不同的。接線模式為單母線分段，操作時(shí)可根據(jù)需要選擇手動(dòng)模式或自動(dòng)模式。信號(hào)源設(shè)備配置了UPS供電，主備播出設(shè)備和雙電源播出設(shè)備分別引入不同的供電回路。二級(jí)播出負(fù)荷引入兩路外電，同時(shí)安裝高可靠的母線開(kāi)關(guān)柜，設(shè)置兩個(gè)變壓器接入到各自對(duì)應(yīng)的母線段上。兩臺(tái)變壓器以并列的形式獨(dú)立運(yùn)行，技術(shù)變壓器只為技術(shù)系統(tǒng)供電，生活變壓器只為辦公和生活供電。在技術(shù)段外電供電故障時(shí)，另一路外電可及時(shí)投入使用。

三級(jí)播出負(fù)荷供電系統(tǒng)應(yīng)安裝兩個(gè)獨(dú)立低壓回路，且保證至少兩種控制模式。發(fā)射臺(tái)發(fā)射控制設(shè)備與信號(hào)源設(shè)備采用UPS供電。由于三級(jí)播出負(fù)荷沒(méi)有對(duì)高壓系統(tǒng)設(shè)備的配置提出硬性要求，變壓器的容量較小，大部分為單路供電形式。出于安全播出和安全用電的考慮，未來(lái)建設(shè)中應(yīng)加快實(shí)現(xiàn)兩路外電供電，設(shè)置室內(nèi)高壓設(shè)備，并至少配置技術(shù)類和生活類兩臺(tái)變壓器。

2.2 大功率短波發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)的優(yōu)化措施

2.2.1 高壓接入系統(tǒng)方案優(yōu)化

高壓接入系統(tǒng)時(shí)采用雙外路供電方式。兩路電路在實(shí)際應(yīng)用時(shí)具有互為備用和并列運(yùn)行的特點(diǎn)，可設(shè)置高壓自動(dòng)/手動(dòng)倒換投切裝置，其中一路出現(xiàn)故障時(shí)，另一路不受到干擾且可以作為備用電源承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的供電負(fù)荷。設(shè)計(jì)供電線路時(shí)，應(yīng)綜合考慮施工可行性、施工成本、安全性以及后期維護(hù)等多種因素。

2.2.2 變配電系統(tǒng)優(yōu)化

由于短波發(fā)射臺(tái)機(jī)房一般設(shè)置在塔頂，因此變配電室一般有兩座。在底層變配電室應(yīng)設(shè)置至少4臺(tái)變壓器，且包含高壓柜、計(jì)量柜、出線柜及變壓器柜等設(shè)施。配置直流屏和低壓柜，控制整個(gè)系統(tǒng)供電負(fù)荷運(yùn)行。此外，應(yīng)在標(biāo)高位置設(shè)置4臺(tái)變壓器、低壓柜及環(huán)網(wǎng)柜，為主要發(fā)射機(jī)供電。

2.2.3 低壓配電系統(tǒng)優(yōu)化

低壓配電系統(tǒng)中，一組主接線由兩臺(tái)變壓器控制，采用單母線分段運(yùn)行的形式。運(yùn)行過(guò)程中，如果一臺(tái)變壓器故障，可通過(guò)手動(dòng)操作的方式啟閉，使另一臺(tái)變壓器負(fù)責(zé)兩段母線所有負(fù)荷運(yùn)行供電。低壓配電系統(tǒng)選擇放射式和樹(shù)干式相結(jié)合的模式作為配電方式，其中放射式主要為單臺(tái)容量較大的負(fù)荷供電，樹(shù)干式為一般照明供電。

2.2.4 應(yīng)急供電設(shè)施優(yōu)化

在整個(gè)供配電系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)是關(guān)鍵負(fù)荷。為確保發(fā)射機(jī)連續(xù)供電，必須在發(fā)電機(jī)中設(shè)置UPS和EPS應(yīng)急電源。在消防控制室設(shè)置疏散和照明標(biāo)志，且標(biāo)志采用EPS供電方式。在設(shè)備室設(shè)置應(yīng)急供電設(shè)施，避免突然斷電引起停播事故。此外，應(yīng)對(duì)重要負(fù)荷進(jìn)行可靠保護(hù)。例如：低壓配電系統(tǒng)中安裝發(fā)電機(jī)組，且基于微機(jī)保護(hù)方式進(jìn)行保護(hù)；在進(jìn)線處為滿足主變保護(hù)要求，設(shè)置過(guò)流和速斷保護(hù)。

2.2.5 設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)化

監(jiān)控系統(tǒng)的作用是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)督短波發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)的運(yùn)行情況。監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式分層結(jié)構(gòu)，采用模塊化設(shè)計(jì)方式，使高低壓配電柜和變壓器等設(shè)施通過(guò)通信接口與監(jiān)控系統(tǒng)相連。監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)短波發(fā)射臺(tái)的供配電系統(tǒng)及具體設(shè)備，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并提醒維修人員處理，避免故障擴(kuò)大影響整個(gè)供配電系統(tǒng)。

3 短波發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)常見(jiàn)故障和預(yù)防措施

3.1 常見(jiàn)故障分析

3.1.1 變壓器設(shè)備故障

變壓器在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中受到自然環(huán)境的影響，容易出現(xiàn)材料老化、局部磨損以及功能退化等問(wèn)題。短波發(fā)射臺(tái)的供配電系統(tǒng)中，變壓器承擔(dān)著將其他形式的能量轉(zhuǎn)為系統(tǒng)可用電能的作用，一旦出現(xiàn)故障，必定影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。如果技術(shù)人員未及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，同時(shí)未規(guī)范操作電源，還可能引發(fā)電源燒毀事故。

3.1.2 線路設(shè)備故障

線路設(shè)備是供配電系統(tǒng)的重要組成部分。線路設(shè)備出現(xiàn)短路或斷路現(xiàn)象會(huì)引起設(shè)備停止運(yùn)行，可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行甚至燒毀設(shè)備。短路問(wèn)題會(huì)使周圍線路受到影響，加劇短波發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)線路老化。隨著線路老化程度的加劇，系統(tǒng)輸送的電力質(zhì)量下降，可能導(dǎo)致發(fā)射臺(tái)不能正常發(fā)射信號(hào)，影響廣播電視的正常播出。線路設(shè)計(jì)不合理也會(huì)提高線路故障發(fā)生的概率，如線路交錯(cuò)的位置是斷路故障發(fā)生的主要位置，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1.3 設(shè)備線路漏電問(wèn)題

漏電問(wèn)題是廣播電視設(shè)備的常見(jiàn)故障之一。設(shè)備漏電不但浪費(fèi)電力資源，還會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的安全問(wèn)題，甚至威脅人員的人身安全。而在漏電狀態(tài)下繼續(xù)啟動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備或設(shè)備在沒(méi)有安裝保護(hù)設(shè)施的情況下繼續(xù)運(yùn)行，將會(huì)進(jìn)一步增加故障發(fā)生的概率。

3.2 相關(guān)預(yù)防措施

3.2.1 加強(qiáng)設(shè)備巡檢維修

為避免發(fā)生上述故障，必須加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的巡檢維修工作。以完善的設(shè)備維修制度為基礎(chǔ)，安排專業(yè)技術(shù)人員在明確檢修內(nèi)容和檢修周期的情況下，做好設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的檢查和記錄。檢查周期一般按周、按月計(jì)算。檢修過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)任何安全隱患或故障問(wèn)題都要及時(shí)上報(bào)，并根據(jù)檢修流程采取必要的措施，以及時(shí)解決問(wèn)題。

3.2.2 優(yōu)化系統(tǒng)布置

系統(tǒng)布置科學(xué)合理，不僅有利于系統(tǒng)設(shè)備及線路的安裝維修，而且避免了設(shè)備之間的相互干擾，可降低線路出現(xiàn)串聯(lián)和短路事故的概率［5］。系統(tǒng)布置過(guò)程要求工程師必須嚴(yán)格按照技術(shù)要求開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，做好設(shè)備的選型和布置工作?？稍诒匾恢煤侠碓O(shè)置變壓器和穩(wěn)壓器，起到穩(wěn)定系統(tǒng)線路電流電壓的作用［6］。需確保所有高低壓配電柜和變壓器都在變配電室中放置，且所有變壓器在過(guò)載時(shí)也能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。所有高低壓配電設(shè)備應(yīng)滿足項(xiàng)目所在地海拔的使用要求。布置線路走向時(shí)，應(yīng)盡量做到橫平豎直，同時(shí)做好線路保護(hù)，避免對(duì)其他管道設(shè)施產(chǎn)生影響。對(duì)于與信號(hào)發(fā)射機(jī)比較靠近的線路，應(yīng)設(shè)置電磁防護(hù)設(shè)施，以免線路中的電流對(duì)發(fā)射機(jī)的信號(hào)造成影響［7］。

3.2.3 安裝漏電預(yù)防和監(jiān)測(cè)裝置

為避免線路設(shè)備漏電對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成不利影響，降低設(shè)備元件擊穿和觸電等事故的發(fā)生概率，必須設(shè)置必要的漏電防護(hù)措施和設(shè)備，為技術(shù)人員提供安全保障，同時(shí)也可使技術(shù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏電的位置與類型，以便提前采取應(yīng)急處理措施。防漏電設(shè)施的設(shè)計(jì)和安裝必須嚴(yán)格遵守相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保防護(hù)設(shè)施的基本性能。

4 結(jié) 語(yǔ)

大功率短波發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)中的變壓器、電源、導(dǎo)線及各種電器設(shè)備容易受到多種因素的影響而出現(xiàn)問(wèn)題。問(wèn)題一旦擴(kuò)大，會(huì)影響整個(gè)供配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為確保發(fā)射臺(tái)供配電系統(tǒng)正常供電，保障發(fā)射臺(tái)正常播出，必須從實(shí)際出發(fā)，加強(qiáng)系統(tǒng)的設(shè)置和優(yōu)化，同時(shí)針對(duì)常見(jiàn)故障問(wèn)題采取必要的預(yù)防維護(hù)措施，深入分析原因，并從電源、設(shè)備及線路等方面加以完善，提高廣播電視系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，促進(jìn)廣播電視事業(yè)不斷發(fā)展。