吳信衡 龔志山 楊忠景 韋臣

（廣西廣播電視技術(shù)中心河池分中心）

一、引言

隨著廣播電視事業(yè)的發(fā)展，對節(jié)目的安全播出提出了更高的要求，而廣播電視的安全播出很大程度上依賴于市電的穩(wěn)定，而市電常常受到很多因數(shù)的影響，比如雷雨天氣，電網(wǎng)線路故障，穩(wěn)壓器故障，人為停電等等，這些因素往往會造成市電不正常，從而導致機房大面積的停播事故。安裝一套高可靠性，高穩(wěn)定性的UPS供配電系統(tǒng)將是當務之急。

二、UPS電池的計算方法

電池計算通常有兩種方法：恒電流模式計算和恒功率計算，我采用恒電流模式計算方法計算。

根據(jù)能量守恒原理，按恒電流模式公式計算：

C =（PL×T）/（Vbat×η×K）

其中： C－－蓄電池容量，（Ah）PL―UPS輸出功率（W）； T―電池后備時間（h）；

Vbat―電池組電壓（Vdc）η―UPS電池逆變效率（0.90-0.95，根據(jù)機型選?。―電池放電效率（系數(shù)）。K的選取按照下表，如表1。

三、測算額定功率48千瓦UPS接入供配電系統(tǒng)的可行性

（一）機房實際耗電量計算

目前河池250臺有6臺1kW調(diào)頻發(fā)射機，3臺1kW電視發(fā)射機，兩臺1kW數(shù)字電視發(fā)射機和一系列小功率配套設(shè)備同時運行，下表為實測整個運行設(shè)備實際耗電情況，如表2。

由表2可以看出，整個機房運行設(shè)備消耗的總功率為：

（32.5+33.2+28.52）*220=20.5 kW

（二）額定功率48千瓦UPS帶負載量的計算

UPS額定輸出功率是標志該產(chǎn)品能驅(qū)動多大額定功率的重要參數(shù)，它隨負載功率因數(shù)的變化而變化。UPS不宜長期處于滿載狀態(tài)下運行。UPS一般選取額定功率的60%～70%的負載量，同時UPS盡量不要長期處于過度輕載狀態(tài)下運行。機房安裝的額定功率48千瓦UPS的最佳的負載量為：

48*65%=31.2 kW

從計算結(jié)果可以看出，額定功率48千瓦的UPS有足夠的冗余抗市電斷電時的沖擊，是完全可以安全的、可靠的、穩(wěn)定的給機房所有發(fā)射機提供電源的。

（三）蓄電池電量計算

額定功率48千瓦UPS的電池組方陣由32*2塊12V，100Ah的全密封鉛酸膠體電池組成，蓄電池總電量為：

32*2*100*12=76.8 kWh

按蓄電池的放電效率為75%(鉛酸)計算，則蓄電池組方陣的實際放電量為：

76.8*75%=57.6 kWh

按UPS的逆變率0.9，則UPS實際輸出電量大約為：

表1 電池放電效率

表2 設(shè)備實際耗電情況

57.6*0.9=51.84 kWh

（四）UPS后備時間計算

按機房所有發(fā)射機耗電量為20.7kWh計算，額定功率48千瓦UPS可以在市電停，油機不工作的情況下，可以連續(xù)工作時間為：

51.84/20.7=2.50 小時

從計算結(jié)果可以看出。當市電停電時，在市電沒有給UPS充電的情況下。只要油機可以在2.50個小時內(nèi)正常啟動，就可以使得機房避免因為市電停而造成的停播事故。

圖1 原供配電系統(tǒng)簡化方框圖

四、接入UPS的供配電系統(tǒng)的搭建

（一）機房原來的供配電系統(tǒng)（如圖1）

從上圖可以看出，市電到發(fā)射機中間任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都會引起機房大面積的停播。所以引入大型高品質(zhì)UPS做為主電源供電，是一個很好的解決方案。

圖2 機房改造后的供配電系統(tǒng)簡化方框圖

（二）機房改造后的供配電系統(tǒng)（如圖）

在介紹機房供配電系統(tǒng)改造前，我們先簡單的介紹下這次改造：

過程中，用到的裝置交流繼電器和雙電源自動切換開關(guān)。

交流繼電器：交流繼電器有兩個通路，分為主備通路。主通路可以通過3相交流電。備通路只能通過單相交流電，繼電器內(nèi)部有一個線包，當線包得電的時候，主通路接通；沒有得電的時候，備通路接通。其主通路和備通路切換的時間非常短暫，幾乎是瞬間完成。

雙電源自動切換器：雙電源切換器通過一個電機控制兩個可通過三相交流電的空氣開關(guān)的斷開與閉合。兩個空氣開關(guān)分為主備。當主電源有電時，主空氣開關(guān)閉合，備空氣開關(guān)斷開。當主電源沒有電，備電源有電時，主空氣開關(guān)斷開，備空氣開關(guān)閉合。

（三）單相1kW調(diào)頻電視發(fā)射機供電系統(tǒng)改造

單相1kW調(diào)頻電視發(fā)射機原來的主用電源是市電通過穩(wěn)壓柜，ATS開關(guān)，配電箱送到發(fā)射機的。 現(xiàn)在改成UPS電源為主用電源，市電為備用電源，是通過一個交流繼電器實現(xiàn)的。UPS電源接交流繼電器的主用通路，市電和發(fā)電機發(fā)電接備用通路。交流繼電器的線包接UPS的電源，即UPS正常供電的時候，UPS電源給發(fā)射機供電。當UPS電源發(fā)生故障時，交流繼電器的線包沒有得電，其備用通路接通，用市電或者發(fā)電機繼續(xù)給發(fā)射機提供電源。經(jīng)過實際的反復試驗，當UPS電源發(fā)生故障時，都能及時的切換到市電繼續(xù)給發(fā)射機提供電源。由于切換電源的時間非常得的短暫，所以發(fā)射機并沒有掉功率，也就是說，需要進行電源切換播出時，可以實現(xiàn)0秒停播。

（四）三相1kW調(diào)頻電視發(fā)射供電系統(tǒng)改造

由于三相1kW調(diào)頻電視發(fā)發(fā)射不能只用一個交流繼電器實現(xiàn)電源切換。我們采用了一個小型的雙電源自動切換器實現(xiàn)兩路電的相互切換，主空氣開關(guān)接UPS電源，備空氣開關(guān)接市電（發(fā)電機），成功實現(xiàn)了兩路電源的自動切換。由于我們采用的是簡單的電源切換裝置，兩路電相互切換的時候，會造成短時間的停播，但是UPS損壞的概率比市電出問題的概率小多了。從這個角度來說，我們還是實現(xiàn)了減少停播的目的。

五、應用效果與結(jié)論

該配電改造完成以來，機房在多次市電故障中，沒有發(fā)生停播事故，取得比較滿意的效果。下面總結(jié)這個項目的幾個好處：

（一）48千瓦UPS提供的電源不需要經(jīng)過穩(wěn)壓器，ATS切換器，配電柜，減少了很多可能存在供電故障隱患的環(huán)節(jié)。而且在市電停，油機不工作，整個機房發(fā)射機全部工作的情況下，UPS也能提供1個小時以上的不間斷電源。很大程度提高了機房供電的可靠性。

（二）雷電經(jīng)常通過市電供電線路破壞發(fā)射機，經(jīng)過本項目改造后，發(fā)射機電源是來自UPS的。所以這次配電改造在發(fā)射機防雷方面起到積極的作用。