張炎林

（中國電信珠海分公司）

0 引 言

為了確保信息網(wǎng)絡(luò)的暢通，通信機(jī)樓尤其是重要通信機(jī)樓對于供電安全性有非常高的要求，其中包括供電可靠性和電能質(zhì)量兩方面的要求，而市電電網(wǎng)作為通信電源系統(tǒng)的主要能源，是保證通信安全、不間斷的重要條件。例如，目前我國許多重要通信機(jī)樓中都使用了大型UPS設(shè)備，而這些UPS的后備時(shí)間一般不大于30分鐘，因此確保這些機(jī)樓市電供電的可靠性至關(guān)重要。再如，通信設(shè)備的供電質(zhì)量不穩(wěn)定，輕則影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，重則可能造成大量數(shù)據(jù)破壞、大面積斷網(wǎng)或者高達(dá)幾十上百萬元的損失。本文列舉了一個重要通信局站防止電網(wǎng)波動影響的改造案例，綜述了重要通信局站防止電網(wǎng)波動影響的措施。

1 變壓器進(jìn)線開關(guān)失壓脫扣線圈加裝延時(shí)裝置的改造案例

1.1 改造原因

某重要通信機(jī)樓自投入使用以來，交流低壓配電系統(tǒng)曾多次發(fā)生因市電瞬斷而導(dǎo)致開關(guān)跳閘，市電恢復(fù)后不能自動重合閘，雖經(jīng)電信公司和低壓柜廠家技術(shù)人員多次檢測處理，仍未能徹底解決。其中，2#變壓器進(jìn)線開關(guān)跳閘后，導(dǎo)致樓內(nèi)政府信息中心機(jī)房及某重要集團(tuán)客戶機(jī)房等的市電供應(yīng)中斷。

該重要通信機(jī)樓的低壓配電系統(tǒng)使用了可編程控制器（以下簡稱PLC），用以判斷市電和開關(guān)的狀態(tài)，并據(jù)此控制兩臺變壓器進(jìn)線開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)之間的切換，而廠家未能對PLC程序進(jìn)行反編譯，以便診斷PLC及其程序在電網(wǎng)電壓出現(xiàn)短瞬波動時(shí)能否準(zhǔn)確判斷并執(zhí)行動作。因此，只有采取人工拉閘再合閘的方式，來模擬短暫停電進(jìn)行測試，測試中2#變壓器進(jìn)線開關(guān)每次都能在市電恢復(fù)后成功自投。需要說明的是，這一人工測試方式下，電壓變動的時(shí)長遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于故障發(fā)生時(shí)電網(wǎng)電壓瞬變的時(shí)長，沒有真正做到重現(xiàn)故障場景。

鑒于該變壓器進(jìn)線開關(guān)的重要性，有必要避免類似故障的再次發(fā)生，加裝失壓跳閘延時(shí)裝置是一個可行的辦法，在電網(wǎng)電壓出現(xiàn)短瞬波動的時(shí)候，一方面可以避免變壓器進(jìn)線開關(guān)頻繁投切，另一方面避免二次回路特別是PLC控制效果不明確的影響。

1.2 二次回路分析及改造方案確定

1#變壓器和2#變壓器的供電主回路如下圖1：

圖1 1#、2#變壓器的供電主回路

分析2#變壓器進(jìn)線開關(guān)控制電路（見圖2）。失壓時(shí)失壓回路失電，開關(guān)的失壓脫扣線圈YU執(zhí)行跳閘。電壓恢復(fù)后，電壓監(jiān)視繼電器2ZJ1得電，PLC控制電氣聯(lián)鎖中的I4端子得電，繼電器KAO失電，聯(lián)絡(luò)開關(guān)3QF跳閘，同時(shí)繼電器KA3得電，使2#變壓器進(jìn)線開關(guān)2 QF的合閘回路中的PLC自投觸點(diǎn)KA3接通，合閘線圈YC執(zhí)行合閘，從而實(shí)現(xiàn)2 QF的自動復(fù)位投入。

改造方案擬在2#變壓器進(jìn)線開關(guān)的失壓回路加裝延時(shí)裝置，實(shí)現(xiàn)延時(shí)跳閘。

第一稿方案見圖3。失壓時(shí)失壓回路失電，延時(shí)繼電器DELAY達(dá)到設(shè)定時(shí)間后動作，開關(guān)的失壓脫扣線圈YU執(zhí)行跳閘。電壓恢復(fù)后開關(guān)的自動復(fù)位投入動作步驟與改造前相同。如果電壓變動時(shí)間短，達(dá)不到DELAY的設(shè)定時(shí)間，DELAY不動作，則開關(guān)的失壓脫扣線圈YU不執(zhí)行跳閘，確保了開關(guān)在短瞬電壓波動的情況下不動作。

但第一稿改造方案造成了新的隱患。在圖3中，失壓時(shí)電壓監(jiān)視回路中的繼電器2ZJ1失電，PLC控制電氣聯(lián)鎖中的I4端子失電，繼電器KA0、KA1得電，1#－2#變壓器聯(lián)絡(luò)開關(guān)3 QF自動投入，這一系列動作是沒有延時(shí)的，而2#變壓器進(jìn)線開關(guān)2QF由于加裝了延時(shí)裝置，這時(shí)就會出現(xiàn)2 QF還沒跳閘，3 QF卻已投入，造成1#變壓器和2#變壓器并列運(yùn)行的不安全運(yùn)行狀態(tài)。

圖2 變壓器進(jìn)線開關(guān)控制電路（改造前）

圖3 第一稿改造方案

為此修正形成了第二稿改造方案，見圖4。將電壓監(jiān)視繼電器2ZJ1也改接到延時(shí)繼電器DELAY的執(zhí)行回路中。失壓時(shí)，延時(shí)繼電器DELAY達(dá)到設(shè)定時(shí)間后動作，2#變壓器進(jìn)線開關(guān)2 QF的失壓脫扣線圈YU執(zhí)行跳閘。與此同時(shí)，繼電器2ZJ1失電，PLC控制電氣聯(lián)鎖中的I4端子失電，繼電器KA0、KA1得電，1#－2#變壓器聯(lián)絡(luò)開關(guān)3 QF才執(zhí)行自動投入，確保了2 QF跳閘后3 QF才投入的正確控制邏輯。

變壓器進(jìn)線開關(guān)的失壓跳閘加裝延時(shí)裝置的目的在于防止系統(tǒng)短時(shí)間的欠壓或斷電。改造需要注意如下事項(xiàng)：

（1）延時(shí)裝置的執(zhí)行回路的容量應(yīng)足以驅(qū)動失壓跳閘線圈和其它必要的控制裝置，以免延時(shí)裝置失效。

（2）通信局站內(nèi)如果存在不耐受電網(wǎng)電壓波動的設(shè)備，則不適合做這樣的改造，否則延時(shí)跳閘將可能使得這些設(shè)備承受電網(wǎng)波動的影響。為了保護(hù)不耐受電壓波動影響的設(shè)備，反而應(yīng)充分利用固定配裝在低壓配電自動斷路器、自動開關(guān)等裝置中的失壓脫扣器，當(dāng)電壓波動超出正常范圍時(shí)，立即予以脫扣跳閘。

（3）建議采購使用耐受電壓變動范圍較大的通信電源設(shè)備和通信設(shè)備。

圖4 第二稿改造方案（最終實(shí)施方案）

1.3 改造效果及后續(xù)措施

上述改造完成后，大樓的低壓配電系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷了電網(wǎng)上級變電站線路倒換瞬間波動的考驗(yàn)，期間2#變壓器進(jìn)線開關(guān)不受影響沒有動作，其它各臺變壓器進(jìn)線開關(guān)及聯(lián)絡(luò)開關(guān)也均能正確動作，重要通信機(jī)房供電得到了可靠保障。

本案例中還有下列后續(xù)措施供分享：

（1）應(yīng)定期采取高壓拉閘方式，測試各臺變壓器之間聯(lián)絡(luò)、發(fā)電機(jī)自動啟動、變壓器主用電源和發(fā)電機(jī)備用電源之間切換供電等各環(huán)節(jié)是否正常，模擬驗(yàn)證市電供應(yīng)中斷情況下通信局站的交流供電是否能及時(shí)恢復(fù)。

（2）應(yīng)定期檢查繼電器等控制器件是否完好，接觸是否良好，檢查確保二次回路的各路接線緊固、接觸良好，避免器件及線路的自然運(yùn)行損耗影響通信局站的供電安全。

（3）應(yīng)完善重要通信局站的交流供電遠(yuǎn)程監(jiān)測和報(bào)警手段，包括建立電源集中監(jiān)控系統(tǒng)、手機(jī)短信通知維護(hù)人員等等，并通過故障集中監(jiān)管、閉環(huán)處理等管理措施，確保通信局站交流供電故障得到及時(shí)處理。

（4）應(yīng)建立雷暴、強(qiáng)臺風(fēng)等惡劣天氣，以及電網(wǎng)大面積停電等緊急情況下的重要通信局站現(xiàn)場值守及搶修機(jī)制，平常也需要建立與供電部門的停電通知渠道，及時(shí)應(yīng)對各類電網(wǎng)故障。

2 通信局站防止電網(wǎng)波動影響的技術(shù)措施

2.1 提高通信局站的供電可靠性

供電可靠性通常以某個統(tǒng)計(jì)期內(nèi)實(shí)際供電時(shí)長占整個統(tǒng)計(jì)期時(shí)長的比例來衡量。

通信局站原則上采用10 k V引入，而不采用直接由380 V／220 V低壓用戶線引入，其目的是避免通信用交流電源受其他用戶負(fù)荷變化的影響。

提高供電可靠性的措施一般是通過多個供電系統(tǒng)和線路的冗余備份來實(shí)現(xiàn)，例如兩路10 k V引入線之間的冗余、市電和發(fā)電之間的冗余等等，冗余環(huán)節(jié)越全面，冗余程度越高，通信局站的供電可靠性就越高，但供電工程投入的資金也越多。因此，需要根據(jù)通信局站的性質(zhì)，參照相應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)范，合理確定供電可靠性標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)一步確定技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較優(yōu)的供電系統(tǒng)方案。

2.2 消減電能質(zhì)量波動的影響

電能質(zhì)量包括電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量兩部分，電壓質(zhì)量又分為幅值與波形質(zhì)量兩方面。通常以電壓波動與閃變、電壓偏差、諧波、頻率偏差等來表征。

通常從以下幾方面改善電能質(zhì)量。

（1）抑制電壓波動和閃變。主要措施有：增加供電系統(tǒng)容量；采用專用變壓器和專線供電；采用快速響應(yīng)的靜止無功補(bǔ)償裝置。

（2）改善電壓偏差，確保受電端電壓處于正常范圍。主要措施有：正確選擇變壓器的變壓比和電壓分接頭；適當(dāng)減小線路阻抗；提高自然功率因數(shù)，合理進(jìn)行無功補(bǔ)償，并按電壓與負(fù)荷變化自動投切無功補(bǔ)償設(shè)備容量。

（3）諧波治理。主要措施有：受電變壓器采用Y／△或△／Y接線，或增加相數(shù)改為多相整流，如6相整流改為12相整流，以減少注入電網(wǎng)的諧波電流；采用濾波裝置；采用電容器吸收諧波電流；調(diào)整三相負(fù)荷使其保持三相平衡。

（4）合理安排發(fā)電機(jī)負(fù)荷，防止負(fù)荷的有功功率超過發(fā)電機(jī)的有功功率，進(jìn)而造成發(fā)電機(jī)供電運(yùn)行達(dá)不到額定頻率。

3 結(jié)束語

重要通信局站防止電網(wǎng)波動影響，既要防止外部市電電網(wǎng)波動入侵，又要防止內(nèi)部供配電系統(tǒng)存在缺陷和電能質(zhì)量劣化。首先要識別所在市電電網(wǎng)的常見風(fēng)險(xiǎn)，采取有針對性的措施。其次應(yīng)搭建健全可靠的通信局站供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，化解外部入侵風(fēng)險(xiǎn)和避免系統(tǒng)缺陷。最后應(yīng)持續(xù)做好電能質(zhì)量監(jiān)測和負(fù)荷管理，根據(jù)電能質(zhì)量和負(fù)荷變動情況，進(jìn)行通信電源系統(tǒng)和設(shè)備的改造優(yōu)化，確保供電安全可靠和電能質(zhì)量合格。

［1］ ABB SACE SPA.低壓空氣斷路器SACE Emax技術(shù)資料［Z］.ABB SACE SPA，2000.

［2］ 中國電信股份有限公司廣州研究院.中國電信電源、空調(diào)維護(hù)規(guī)程（試行）［Z］.中國電信集團(tuán)公司網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)部，2005.

［3］ 林海雪.現(xiàn)代電能質(zhì)量的基本問題［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2001（10）.11－15.

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