張計晨等

摘 要：為滿足氣象現(xiàn)代化的建設(shè)要求，依據(jù)中國氣象局統(tǒng)一安排，我省呂梁市鳳山風(fēng)景區(qū)安裝了新一代天氣雷達，彌補了呂梁市在雷達探測方面的空缺，這也是我省第一部CINRAD/CA型天氣雷達。描述了呂梁新一代天氣雷達的供電環(huán)境和實地勘察情況，并對通電后雷達的運行情況進行了記錄、分析，對其中存在的缺陷提出了相應(yīng)的改進意見，為呂梁雷達的穩(wěn)定運行提供了保障。

關(guān)鍵詞：天氣雷達；供電環(huán)境；雷達站；供電系統(tǒng)

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.035

雷達站的用電由新一代天氣雷達配套的供電系統(tǒng)提供。如何提高雷達站的供電質(zhì)量、減少或避免停電事故的發(fā)生，對氣象預(yù)報工作至關(guān)重要，是關(guān)系到氣象業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)闹匾獑栴}。

雷達站用電可分為兩大類，分別是業(yè)務(wù)用電和生活用電。業(yè)務(wù)用電主要包括氣象探測儀器、業(yè)務(wù)用計算機、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備等相關(guān)設(shè)備的用電；生活用電則是指除去氣象設(shè)備用電以外的其他用電，例如傳達室、公寓住所、辦公室、生活區(qū)的用電。為了保障雷達站業(yè)務(wù)工作的正常運行，將供電線路分為主支路與副支路。業(yè)務(wù)用電為主要用電，電路連接在主支路中，主支路通過UPS設(shè)備供電；生活用電為副用電，電路連接在副支路上。

1 呂梁新一代天氣雷達站供電環(huán)境

1.1 供電線路及轉(zhuǎn)接組成

鳳山山下的公園廣場地勢平坦，并且建有公園管理委員會等辦公機構(gòu)，在這里安裝著負載為250 kW的變壓器，為雷達

站供電。供電線路及電線參數(shù)如圖1所示。當我們模擬供電時，適當開啟供暖（估算功率為15 kW）模擬雷達開機工作。電壓發(fā)生很大跳便（發(fā)電機已經(jīng)自動啟動），同時用手觸摸那根6 mm2的線纜，感覺有明顯的發(fā)熱現(xiàn)象。這是因為6 mm2線纜只能承載單項6 kW的額定功率，無法滿足雷達站的供電要求。目前已對供電線纜進行改進，將原有6 mm2的線纜改為25 mm2，保證了供電系統(tǒng)的安全性。

1.2 雷達站的配電情況

在雷達站一樓配電房，安裝著大功率的發(fā)電機組，它可以在外來電源發(fā)生異常時保證天氣雷達的正常工作，同時也向整個雷達站的所有設(shè)備供電。

呂梁雷達站的雷達用電從一樓配電房連接到二樓雷達機房的UPS。雷達機房按建筑設(shè)計為雙電源進線，即一路市電供電線路，另一路柴油發(fā)電機供電線路，由雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)控制。由于在雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)工作時，有一小段的時間間隔，考慮雙電源進線，所以將UPS安裝在雷達機房。發(fā)電機房與UPS之間連接著專用配電柜。配電柜內(nèi)部接線如圖2所示。

經(jīng)過實地勘察發(fā)現(xiàn)，機房四周防靜電地板下的接地銅條選材厚度不夠，應(yīng)選用厚度為5 mm的優(yōu)質(zhì)銅條，現(xiàn)場所用為3.5 mm的銅條。另外，在發(fā)射、接收機柜附近應(yīng)增加布設(shè)一條以上標準要求的接地銅條。這樣可以滿足相關(guān)防雷規(guī)范的要求。

需要注意，這里的地排為雷達機房的機柜設(shè)備接地和防雷接地，為了保證用電安全，應(yīng)將兩者接地分開布置。

2 存在的問題

2.1 供電系統(tǒng)分類

按照國際電工委員會（IEC）把基本低壓供電系統(tǒng)進行分類，制定了以下幾個標準：IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)。各種標準的連接圖如圖3所示。

目前，呂梁雷達站的供電方式為TT系統(tǒng)，即三相四線制（保護接地）。該系統(tǒng)中性點在變壓器端接地，并且所有負載設(shè)備外露導(dǎo)電部分均經(jīng)各自的保護線PE分別直接接地。該系統(tǒng)具有以下特點：①系統(tǒng)無PE，需另外加裝保護接地。單相漏電時，加裝保護接地的漏電電流多數(shù)情況下都不會很大，無法保證線路的熔斷器（自動開關(guān)）跳閘，所以系統(tǒng)的安全性不高。②系統(tǒng)的保護接地帶來費工、廢料，且難以回收。因此，TT系統(tǒng)很難推廣。

而TN系統(tǒng)的供電系統(tǒng)有一點直接接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分通過保護體與該點連接。在該系統(tǒng)中，雷達各設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分直接與系統(tǒng)接地相連，一旦設(shè)備出現(xiàn)外殼帶電，保護接零能將漏電電流上升為短路電流。這個電流很大，線路熔斷器或低壓斷路器會迅速動作而跳閘，使故障設(shè)備斷電，因此，TN系統(tǒng)的安全性高。另外，系統(tǒng)中無需另外加裝保護接地，系統(tǒng)的建設(shè)省工、省料。

通過對比，TN系統(tǒng)更適合新一代天氣雷達站的供電系統(tǒng)。

2.2 雷達站用電檢測記錄

在不同的時間段內(nèi)對市電進行檢測，檢測結(jié)果如下表1所示。

檢測結(jié)論：①白天，公園不開照明，在目前的供電系統(tǒng)基礎(chǔ)上稍加改造，就可滿足雷達運行要求。當然，不排除工作過程中發(fā)生供電系統(tǒng)的不平衡情況，所以，要加強工作時值班人員的責任心，加強對UPS工作狀況的監(jiān)控。②晚上，公園照明

運行，即使在40%的負荷下，個別相電壓已經(jīng)接近UPS穩(wěn)定工作的極限。所以雷達工作必須脫離市電，依靠發(fā)電機工作。

3 改造建議

呂梁雷達站目前使用的還是鳳山公園自有的變壓器，與公園的各項用電混在一起，暫時還能夠較為穩(wěn)定地為雷達站提供電力服務(wù)，但是為了更為安全、長遠的考慮，建議雷達站安裝自己的變壓器，并嚴格按照相應(yīng)的規(guī)范標準來完善我們雷達站的供電系統(tǒng)。

呂梁鳳山雷達站的供電線路已經(jīng)布局完成，再進行大規(guī)模的改造已不現(xiàn)實。目前，由雷達站發(fā)電機房輸送到二樓雷達機房為三相四線制的供電系統(tǒng)，而新一代雷達供電應(yīng)該滿足三相五線制的要求，因此我們建議在雷達站二樓機房進行如下改造：在雷達站機房配電柜內(nèi)對為雷達設(shè)備供電的零線和地線施行二次接地，這樣就形成了TN-C與TN-S相結(jié)合，即TN-CS的供電模式（如圖4所示），從而滿足了雷達供電應(yīng)符合的三相五線制需求，另外，這樣可以使供電系統(tǒng)更為標準化，方便今后業(yè)務(wù)系統(tǒng)的拓展。

從表1中可以看出零地電壓過高，甚至最高時已達到1.9 V，這已接近新一代天氣雷達零地電壓的標準極限，很有可能導(dǎo)致新一代天氣雷達各項參數(shù)下降，設(shè)備運行的穩(wěn)定性也隨之降低。通過上述改造措施可以很好地降低零地電壓。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合呂梁鳳山雷達站的實際供電情況和新一代天氣雷達CINRAD/CA的用電需求規(guī)范，分析總結(jié)了整個系統(tǒng)所存在的缺陷和不足，提出了相應(yīng)的整改方案，并且雷達站已施行了該整改方案。目前，呂梁鳳山雷達通電測試運行情況良好，當前的供電系統(tǒng)也基本上可以滿足雷達的用電需求。

參考文獻

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〔編輯：王霞〕