淺談無線發(fā)射臺(tái)站供配電系統(tǒng)配置方式

孫宇飛

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心610臺(tái) 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010080

引 言

供配電系統(tǒng)是無線發(fā)射臺(tái)站的重要組成部分，如果發(fā)生因停電而停播的事故，將帶來無法估量的損失和影響。各類信號(hào)傳輸、傳輸發(fā)射設(shè)備配置得再好，都需要有可靠穩(wěn)定的電源。導(dǎo)致供配電事故發(fā)生的主要原因有：供配電系統(tǒng)配置不合理、運(yùn)行維護(hù)管理不善和應(yīng)急預(yù)案不完備。在對(duì)供配電系統(tǒng)新建或改建時(shí)，應(yīng)按照臺(tái)站保障等級(jí)，參照《廣播電視安全播出管理規(guī)定》《重要電力用戶供電電源及自備應(yīng)急電源配置技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)備選型和系統(tǒng)配置，做到雙路電源均到機(jī)房?jī)?nèi)。下面將結(jié)合臺(tái)站實(shí)際情況，對(duì)供配電系統(tǒng)配置原則、設(shè)備配置方式等進(jìn)行分析。

1 供配電系統(tǒng)配置原則

1.1 系統(tǒng)配置原則

《廣播電視安全播出管理規(guī)定》明確規(guī)定：各省級(jí)臺(tái)站供電系統(tǒng)配置，應(yīng)從高壓外線開始，經(jīng)過高壓系統(tǒng)、低壓系統(tǒng)、到工藝設(shè)備機(jī)房供電系統(tǒng)，始終貫徹雙路供電到底的原則。系統(tǒng)配置時(shí)應(yīng)遵循以下原則：

外電應(yīng)采用來自不同地方的兩個(gè)或多個(gè)變電站提供的電源同時(shí)供電。

如果兩路外電以互投方式運(yùn)行，每條供電線路的容量應(yīng)滿足可承擔(dān)全部負(fù)荷容量，并留有余量。

播出工藝負(fù)荷與動(dòng)力負(fù)荷的供電應(yīng)嚴(yán)格分開，應(yīng)使用不同的變壓器分別供電。

變壓器容量選擇應(yīng)根據(jù)全臺(tái)用電負(fù)荷總功率確定，應(yīng)為事業(yè)發(fā)展考慮留有足夠的裕度，配電變壓器的長期工作負(fù)載率不宜大于自身容量的85%。

機(jī)房工藝設(shè)備應(yīng)配備大容量UPS和柴油發(fā)電機(jī)組，以保證在外電全部停電狀況下，依靠UPS及柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)急供電。

系統(tǒng)配置應(yīng)簡(jiǎn)單明了，不使用二選一單節(jié)點(diǎn)瓶頸設(shè)備。

核心設(shè)備應(yīng)采用故障率低、成熟可靠的品牌。

1.2 系統(tǒng)配置方式

供配電系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)示意圖（如圖1所示）。該系統(tǒng)由兩路10kV供電，兩路電源一主一備同時(shí)供電，高壓母線以單母線分段方式運(yùn)行，通過主備工藝變壓器、主備動(dòng)力變壓器變?yōu)?80V，為設(shè)備供電。主、備變壓器均接于不同的母線上，作為低壓配電系統(tǒng)的兩路輸入，低壓母線以單母線分段方式運(yùn)行，分別為主備工藝設(shè)備、主備UPS和動(dòng)力負(fù)荷供電。主備變壓器分別帶各自負(fù)荷，運(yùn)行成本相對(duì)經(jīng)濟(jì)。當(dāng)一路外電停電時(shí)，另一路外電可帶全部負(fù)荷，在對(duì)任意一路線路檢修時(shí)，無需全部停電，可在播出的同時(shí)對(duì)部分線路進(jìn)行停電檢修。

圖1 供配電系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)示意圖

2 供配電系統(tǒng)設(shè)備配置分析

2.1 外部電源

外部電源由供電局220kV或110kV變電站10kV出線間隔引出，通過架空線路或電纜線路提供。近年來，大部分架空線路采用絕緣導(dǎo)線代替之前的裸導(dǎo)線，絕緣導(dǎo)線可以有效避免因雷擊、異物搭接及其它意外因素造成的線路短路、接地等情況的發(fā)生，可以有效提高供電的安全性和可靠性。

外部電源的配置應(yīng)考慮到經(jīng)濟(jì)和易維護(hù)的因素，目前常采用雙電源或單電源雙回路、電壓等級(jí)為10kV的供電方式。兩路獨(dú)立電源須同頻同相，且每路均可承擔(dān)全部負(fù)荷容量，重要電力用戶應(yīng)盡量避免采用單電源供電方式，應(yīng)至少保證其中一路為專線，當(dāng)一路外電發(fā)生故障時(shí)，另一路不應(yīng)同時(shí)受到損壞。

2.2 高壓配電柜

高壓配電柜一般具備高壓線路的控制、分配、PT計(jì)量等功能，常用柜型為KYN系列戶內(nèi)交流金屬鎧裝移開式開關(guān)設(shè)備，當(dāng)變壓器容量小于1000kVA時(shí)，可以采用高壓環(huán)網(wǎng)柜，環(huán)網(wǎng)柜通常采用負(fù)荷開關(guān)或真空接觸器控制線路分合，并配有高壓熔斷器保護(hù)。

KYN系列高壓柜主要采用手車式真空開關(guān)，開關(guān)的觸頭密封在真空泡內(nèi)，具有較強(qiáng)的滅弧能力，手車式真空開關(guān)配有機(jī)械儲(chǔ)能裝置，可通過手動(dòng)或直流電壓電動(dòng)分合閘。為保證真空開關(guān)壽命，設(shè)有分合次數(shù)計(jì)數(shù)器，禁止頻繁操作。為了防止高壓柜的誤操作，必須具備五防功能。

2.3 二次保護(hù)系統(tǒng)

高壓配電系統(tǒng)的一次設(shè)備實(shí)現(xiàn)電能的傳輸，不具備保護(hù)功能，必須通過二次微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置，通過采樣分析、故障報(bào)警、保護(hù)跳閘等動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)供配電系統(tǒng)的測(cè)控、保護(hù)、信息監(jiān)測(cè)、報(bào)警功能。二次繼電保護(hù)系統(tǒng)定值應(yīng)定期校驗(yàn)，防止發(fā)生越級(jí)跳閘事故。

2.4 電力變壓器

各發(fā)射臺(tái)站常用的電力變壓器有箱變和臺(tái)變兩種。

箱變又稱預(yù)裝式變電站，由高壓室、變壓器室、低壓室組成。高壓室配置有高壓進(jìn)線隔離開關(guān)和斷路器、電源監(jiān)測(cè)和保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓進(jìn)線和變壓器的保護(hù)。低壓室配置有低壓進(jìn)線斷路器，電容補(bǔ)償裝置、出線斷路器等。箱變一般采用干式變壓器，通過自然冷卻或強(qiáng)迫空氣冷卻。箱變每年檢修時(shí)只需要進(jìn)行除塵、緊固螺栓、絕緣搖測(cè)和耐壓試驗(yàn)，可基本實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。

臺(tái)變常安裝于進(jìn)線桿上，常用油變壓器，臺(tái)變高壓側(cè)應(yīng)配置高壓跌落開關(guān)，低壓側(cè)應(yīng)安裝配電箱，配置出線斷路器、計(jì)量設(shè)備及電容補(bǔ)償裝置，在斷電操作時(shí)可通過斷路器實(shí)現(xiàn)，可有效避免操作高壓跌落開關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，在發(fā)生短路或過負(fù)荷時(shí)出線斷路器可保護(hù)變壓器。

2.5 低壓配電柜

低壓配電柜主要是由柜體、母帶、進(jìn)線柜、分路出線柜、主進(jìn)線互投裝置、測(cè)量裝置，電度計(jì)量裝置、電容無功補(bǔ)償裝置等構(gòu)成。常用低壓配電柜有固定式GGD柜、抽屜式GCK、MNS、GCS柜等，兩者相比抽屜式柜節(jié)省空間、出線路多、維護(hù)方便、造價(jià)貴。

低壓配電柜進(jìn)線和母連斷路器一般選用框架式萬能斷路器，斷路器容量的配置依據(jù)臺(tái)站內(nèi)所有負(fù)荷的計(jì)算電流，要保障全臺(tái)所有用電設(shè)備同時(shí)用電的需求，其額定電流一般為計(jì)算電流的1.2～1.5倍。各負(fù)荷斷路器額定電流的選擇要根據(jù)各用電負(fù)荷的額定電流確定，不超過用電負(fù)荷額定電流的1.2倍。以保證用電負(fù)荷發(fā)生故障時(shí)，本級(jí)斷路器可以及時(shí)跳閘斷電，不會(huì)造成越級(jí)跳閘從而擴(kuò)大停電范圍。

低壓電纜常用交聯(lián)聚乙烯或聚氯乙烯絕緣電纜，當(dāng)環(huán)境保護(hù)有要求時(shí)，不得選用聚氯乙烯絕緣電纜。在安全性要求高且鼠害嚴(yán)重的場(chǎng)所，應(yīng)選用金屬包帶或鋼帶鎧裝絕緣電纜。

2.6 UPS電源

為防止在外電閃落及倒閘切換時(shí)瞬間斷電，保證播出工藝設(shè)備供電不間斷，機(jī)房應(yīng)配置在線式UPS應(yīng)急電源。為防止外電停電造成供電中斷，機(jī)房應(yīng)配置柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)急供電。

在外電全部停電時(shí)，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)需要時(shí)間，對(duì)于機(jī)房?jī)?nèi)信號(hào)源設(shè)備、發(fā)射機(jī)監(jiān)控制設(shè)備以及不允許瞬間閃絡(luò)斷電的負(fù)荷應(yīng)采用UPS供電。UPS電池組后備時(shí)間應(yīng)滿足所帶負(fù)荷工作30分鐘以上，嚴(yán)禁其他非播出工藝負(fù)荷接入U(xiǎn)PS電源系統(tǒng)。UPS應(yīng)具備電池狀態(tài)檢測(cè)、充放電保護(hù)功能以及電池自動(dòng)放電功能，可提高電池運(yùn)行維護(hù)工作效率。

2.7 柴油發(fā)電機(jī)組

柴油發(fā)電機(jī)組是工藝供電最后一道應(yīng)急手段，當(dāng)雙路外電全部停電后，UPS電源一般只能堅(jiān)持30分鐘左右，此時(shí)需要立即啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組，投入低壓配電系統(tǒng)，為UPS及負(fù)載供電，保證播出。

柴油發(fā)電機(jī)組一般由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)、啟動(dòng)電池組、油箱等組成，設(shè)備分為靜音系列、開架系列及拖車系列，靜音及拖車系列無需發(fā)電機(jī)房，靜音箱本身設(shè)有煙道，可直接安裝在戶外。發(fā)電機(jī)組應(yīng)具備自動(dòng)和手動(dòng)啟動(dòng)功能，啟動(dòng)后應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到工頻頻率、額定輸出電壓，滿足全功率輸出條件。發(fā)電機(jī)組的輸出開關(guān)與低壓進(jìn)線開關(guān)必須進(jìn)行電氣或機(jī)械互鎖，防止倒送電。發(fā)電機(jī)組額定功率應(yīng)大于UPS容量，一般是1.2～1.5倍。

結(jié) 論

為保證供配電系統(tǒng)安全，首先要解決硬件問題，即供電系統(tǒng)方案的選擇科學(xué)合理、電氣設(shè)備選型安全可靠、施工安裝品質(zhì)合格。其次還需要做好系統(tǒng)日常運(yùn)行和維護(hù)保養(yǎng)工作。最后需要制定科學(xué)合理的應(yīng)急預(yù)案，做好應(yīng)急演練。這樣，可以提高設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量、延長設(shè)備使用壽命、保證操作人員安全，有助于設(shè)備長期、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，有助于提高廣播電視臺(tái)站電力保障水平，有助于臺(tái)站安全播出工作的順利完成。