發(fā)射臺電力系統(tǒng)改造方案

沈超琪

（浙江省中波發(fā)射管理中心第四廣播轉(zhuǎn)播臺，浙江 杭州 310000）

0 引 言

目前，浙江省中波發(fā)射管理中心第四廣播轉(zhuǎn)播臺承擔(dān)中央一套、中央二套以及音樂調(diào)頻的廣播轉(zhuǎn)播任務(wù)。隨著新興技術(shù)的迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)播臺也需與時俱進，開拓創(chuàng)新。第四廣播轉(zhuǎn)播臺修建于20 世紀(jì)70 年代，各項電力設(shè)施硬件陳舊老化，目前電力系統(tǒng)不能很好地滿足用電需求，存在電力自動化水平低、電力容量不足等問題。電力系統(tǒng)具有一定的風(fēng)險性，亟須更新?lián)Q代。

1 電力系統(tǒng)改造設(shè)計原則

1.1 安全性

作為一級負荷單位，發(fā)射臺的電力系統(tǒng)改造設(shè)計方案應(yīng)保障單位電力的安全性，避免因改造方案疏漏導(dǎo)致短路以及人員觸電情況的發(fā)生，有效防止因短路、斷電導(dǎo)致出現(xiàn)廣播播出事故。

1.2 穩(wěn)定性

設(shè)計方案需保證各個供電模塊功能完整、穩(wěn)定，確保供電的可靠性[1]。在電網(wǎng)突然出現(xiàn)擾動情況下臺站電力系統(tǒng)能夠保障電壓、電流等的穩(wěn)定。在設(shè)備選型方面，須避免因電力系統(tǒng)某一設(shè)備負荷容量較小導(dǎo)致其長期處于超負荷工作狀態(tài)，同時設(shè)計需要結(jié)合臺站整體的用電需求。

1.3 擴展性

科技日新月異，臺站的廣播設(shè)備數(shù)量也會隨著播出質(zhì)量要求的提高而增加，設(shè)備功率將大幅上升。因此，臺站用電負荷會不斷增加。設(shè)計需要考慮增加余量。同時，設(shè)計需要考慮為電力系統(tǒng)的監(jiān)測提供接口，為未來臺站數(shù)字化、智能化提供電力數(shù)據(jù)支撐。

2 電力系統(tǒng)改造

第四廣播轉(zhuǎn)播臺的電力系統(tǒng)主要由高壓線路、配電房、變壓器以及不間斷電源（Uninterrupted Power Supply，UPS）等構(gòu)成。

區(qū)域變電站通過高壓線路送電。高壓電經(jīng)過變壓器降壓進入低壓配電房。低壓配電房分配電力，供給機房用電。機房供電電源主要分為三種，包括低壓配電房供電、發(fā)電機供電以及UPS 供電。相應(yīng)的電力系統(tǒng)構(gòu)造如圖1 所示。

圖1 電力系統(tǒng)構(gòu)造示意圖

通過增加一些設(shè)備或者更換電力系統(tǒng)某些損壞和老化的部件，可以有效增強電力系統(tǒng)的抗負荷能力。同時，電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量也能得到有效保障。為此，設(shè)計主要通過上述方式完成對浙江省第四廣播轉(zhuǎn)播臺電力系統(tǒng)的改造升級。

2.1 高壓線路

中短波廣播發(fā)射臺建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，發(fā)射臺是一級負荷單位，需要由兩個電源供電，并且兩個電源來自兩個不同的區(qū)域變電站，其中應(yīng)至少有一路外電為專用獨立電源，每路電源都需滿足發(fā)射臺站所有負荷的用電需求。當(dāng)一路電源發(fā)生故障，另一路電源應(yīng)具有自動切入的功能。

根據(jù)中短波廣播發(fā)射臺建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，第四廣播轉(zhuǎn)播臺一直采用雙路供電模式，分別由東濤站和秋寶站供電。由于高壓電纜使用年限較長（于20 世紀(jì)70 年代投入使用），電纜絕緣性能降低，影響供電安全，不利于第四廣播轉(zhuǎn)播臺的安全播出。對此，采用如下措施進行改造。

電纜由直埋方式調(diào)整為穿管敷設(shè)方式，電纜規(guī)格為YJV22-8.7/15 kV 3×95，電纜長度約為150 m。高壓電纜保護管為2 孔150 鍍鋅鋼管。電纜采用銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣雙層鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜。電纜的額定工作電壓為8.7 ～15 kV，電纜為三芯，每芯截面積為95 mm2。該電纜經(jīng)濟實惠，并具有良好的輸電性能。由于臺站為雙路供電，采用雙孔鍍鋅鋼管，兩條輸電線路互不干擾擠壓。在電纜拐角設(shè)計電纜井，可用于后期電纜線路改造[2]。

2.2 變壓器

目前臺站配備315 kVA 額定容量的變壓器。由于廣播設(shè)備的用電需求逐漸增大，額定容量提升至630 kVA。設(shè)計采用SCB10-630KVA 環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器，該變壓器的空載損耗為1 340 W，主機重量1 750 kg，外形尺寸為1 700 mm×1 300 mm×1 700 mm。由于線圈被環(huán)氧樹脂包裹，減小了局放量，提高了線圈電氣強度，降低了空載損耗。變壓器設(shè)計配備智能溫度控制器，該控制器具備故障報警、高溫報警及超溫跳閘功能。此外，控制器可以通過RS-485 串行接口與計算機相連，可以起到監(jiān)視與控制的作用。該變壓器具有良好的散熱性能和過負載能力，不易受濕度、灰塵影響。

2.3 配電房

目前高壓配電柜型號為Merlin Gerin SM6，低壓配電柜為交流低壓固定式配電柜（GGD 型號），如圖2、圖3 所示。

圖2 高壓配電柜

圖3 低壓配電柜

高低壓配電柜于2003 年投入使用，配電柜線路老化，傳感器不靈敏。設(shè)計更換高低壓配電柜，仍采用Merlin Gerin SM6 與GGD 型號。

GGD 開關(guān)設(shè)備全稱是GGD 戶內(nèi)固定式低壓成套開關(guān)設(shè)備。GGD 低壓開關(guān)柜目前已被電力用戶廣泛使用，其分斷能力高，動態(tài)穩(wěn)定性好，電氣方案靈活，操作安全簡便。低壓配電柜配備三相智能面板（如圖4 所示）、多功能數(shù)顯儀表以及浪涌保護器等。配電柜外殼防護等級為IP4X[3]。進線塑殼開關(guān)設(shè)置為630A 型號。

圖4 三相智能面板

低壓配電柜線路如圖5 所示。配電柜配備電容補償柜，如圖6 所示，能夠有效提高有功功率。除電阻性負載外，大部分用電設(shè)備均屬感性用電負載。感性負載使供電電源電壓相位發(fā)生改變（即電流滯后于電壓），因此電壓波動大，無功功率增大，大量電能被浪費。當(dāng)功率因素較低，供電電源輸出電流過大，負荷超載。補償柜通過電容組數(shù)的投切進行電流補償，能夠減少無功電流，降低電能損耗。

圖5 低壓配電柜線路圖

圖6 補償柜

根據(jù)中短波廣播發(fā)射臺建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，臺站配備兩個低壓配電柜，通過母聯(lián)柜倒換控制。在雙電源系統(tǒng)中，兩臺進線電源柜供電時母聯(lián)不投切，在一路電源進線停電時分斷，并自動投入母聯(lián)開關(guān)，實現(xiàn)由一路電源承擔(dān)系統(tǒng)的所有設(shè)備負載。

2.4 UPS

UPS 即不間斷電源，是一種含有儲能裝置、以逆變器為主要組成部分的恒壓、恒頻的電源，主要應(yīng)用于雙路配電柜均出現(xiàn)供電故障的情況。市電正常供電時，直流主回路有直流電壓，供給DC-AC 交流逆變器，輸出交流電壓，同時，市電經(jīng)過整流后對電池充電。當(dāng)市電斷電或欠壓時，電池通過隔離二極管向直流回路送電。目前臺區(qū)機房設(shè)備功率約為60 kW，其中30 kW 為感性負載。在電力系統(tǒng)中，非線性負載主要包括發(fā)射機、空調(diào)等設(shè)備。UPS 采用上海松豐120 kVA 型號，續(xù)電時間為30 min。UPS配備可模塊化熱插拔、分散旁路的功能。當(dāng)超過負荷時，UPS 還具備過載保護功能，開啟旁路狀態(tài)。當(dāng)配電柜出現(xiàn)供電故障，UPS 能夠做到毫秒級反應(yīng)與對接，保障供電安全[4]。

2.5 發(fā)電機

基于安全播出的考慮，為電力系統(tǒng)配備一臺柴油發(fā)電機組。當(dāng)配電柜與UPS 均無法供電，可通過柴油發(fā)電機供電。發(fā)電機采用JHK-200 GF 型號柴油發(fā)電機，如圖7 所示。

圖7 柴油發(fā)電機

JHK-200 GF 額定功率為200 kW，最大功率可達240 kW，具備過負載保護、高油溫保護以及低油壓保護功能。此外，發(fā)電機還配備了ATS 自動控制系統(tǒng)。ATS 是一種被設(shè)計用來自動轉(zhuǎn)換兩路電源給負載使用的設(shè)備，具有切換和不中斷供電的功能。發(fā)電機通過ATS（自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器）判斷是否需啟動。ATS 設(shè)置為市電優(yōu)先模式，在ATS 判斷機房供電故障時自動切換為發(fā)電機供電[5]。

2.6 智能電力監(jiān)控系統(tǒng)

在預(yù)算允許范圍內(nèi)，設(shè)計方案為臺站供電、用電設(shè)備配備多路傳感器，實時監(jiān)控電壓、電流、頻率、相位、功率因素以及溫濕度等數(shù)據(jù)。傳感器包括電壓傳感器、電流互感器等。采集的數(shù)據(jù)通過RS-232或RS-485 串行接口存儲于電腦終端。通過對高壓配電柜、低壓配電柜、機房發(fā)射機的電壓、電流等數(shù)據(jù)進行采集，數(shù)據(jù)匯總至電力監(jiān)控系統(tǒng)，并形成一個總控制平臺，如圖8 所示，直觀地顯示各個回路的運行狀態(tài)并實時刷新。

圖8 總控制平臺

此外，還可設(shè)計一個實時曲線界面，查看某一設(shè)備當(dāng)前負荷運行情況。也可設(shè)計一個電能報表界面，統(tǒng)計各設(shè)備的用電能耗情況，生成日、月、季度等報表，進行質(zhì)量分析。還可通過分析數(shù)據(jù)變化，判斷發(fā)射機故障情況或?qū)Πl(fā)射機狀態(tài)預(yù)警。智能電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠為臺區(qū)數(shù)據(jù)化、自動化提供有力支持。

3 結(jié) 語

本文描述了轉(zhuǎn)播臺當(dāng)前電力系統(tǒng)的情況，分析提出了電力系統(tǒng)的不足與缺點，并提出用更換電力設(shè)備的方式逐一對電力系統(tǒng)各部分設(shè)備進行改進提升。此外，設(shè)計提出了對智能電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)想，為下一步臺區(qū)電力數(shù)據(jù)化、自動化提供了思路。隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，本設(shè)計方案也將繼續(xù)改進，努力做好電力保障。