曹人盛

（江西省贛州市南康區(qū)融媒體中心，江西 贛州 341400）

0 引 言

地面數(shù)字電視補點站承擔著中央廣播電視節(jié)目覆蓋工程“最后一公里”的發(fā)射傳輸任務，是整個覆蓋工程的重要一環(huán)，它直接影響到人們能否看好電視、聽好廣播，享受到廣播電視公共覆蓋工程公益化、均等化服務的質量，是數(shù)字化鄉(xiāng)村振興的有效手段之一[1]。如何使得補點站的無線覆蓋效果良好，除了做好日常運維外，要確?！皾M時間、滿功率、滿調度”播出，并不是一件簡單的事。根據(jù)補點站的運維實踐，探討在復雜供電環(huán)境和嚴峻防雷形勢的現(xiàn)狀下，加強補點站機房供電不間斷電源及防雷地網(wǎng)的改進等重要措施，確保無人值守補點站安全運行，為偏遠山區(qū)群眾提供覆蓋效果優(yōu)良的無線廣播電視信號。

1 目前補點站的現(xiàn)狀

江西全省有141座中心臺站，56座鄉(xiāng)鎮(zhèn)補點站，點多面廣。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)補點站由省局統(tǒng)一采購、建設，其中傳輸需求、工程設計及施工大都按標準化來建設，但由于各地補點站運行環(huán)境各異，基礎條件差別大，很多鄉(xiāng)鎮(zhèn)補點站機房位置偏遠，日常運維成本高。中標承建方為節(jié)省成本，在供電負荷、防雷地網(wǎng)、溫度防塵等方面沒有設計冗量，過于簡單，主要表現(xiàn)有：

（1）統(tǒng)一配備的供電柜用的控制開關的最大電流只有20 A的漏電開關，不能滿足機房供電負荷需求；

（2）針對各地情況建設的防雷接地過于簡單，基本是用扁鋼做簡單接地，搭接民房的鋼筋，或根本就沒有接地、直接跳空，不符合防雷接地要求，實際防雷效果有限；

（3）溫度防塵滿足不了現(xiàn)在廣播電視播出機房設備類型多樣化（前端節(jié)目源接收、編碼復用、自動化采集等設備）、功率器件模塊化、集成化（電源管理模塊、功率半導體器件等精密器件的防靜電）要求。

基于這些過于簡單的設計，補點站在實際運行過程中容易出現(xiàn)各種故障。主要故障現(xiàn)象有：

（1）野外農(nóng)網(wǎng)供電不穩(wěn)定，電壓波動上下限值容易突破UPS主機的實際承受范圍，引起保護斷電；

（2）南方春夏多雷雨，一遇雷雨潮濕天氣，供電柜控制開關容易跳閘保護；

（3）機房條件簡陋，防塵要求不達標，設備運行久了，易出故障報警，特別是溫度異常報警，影響補點站的安全播出。

2 基于自復位原理改進的補點站簡易自動化運行方案

中央廣播電視節(jié)目覆蓋工程是在國家廣播電視總局整體規(guī)劃下，由各省統(tǒng)一采購建設的，設備按照標準化要求配置，但各地補點站機房條件、運行環(huán)境差異大，從后期維護管理的角度考慮，按標準化優(yōu)化建設的機房要綜合考慮各子系統(tǒng)的冗量問題。一方面，機房空間有限，需要放置的設備多，可最大化利用，也利于機房設備的日常運維；另一方面，要做好門窗防塵，有效防止外部塵灰對機房的影響，盡可能減少機柜內(nèi)灰塵，減少靜電對設備的危害。

2.1 自復位不間斷穩(wěn)壓電源的工作原理及標準化改進

自復位開關的原理是：當電壓過高或過低時，自動斷開負載側電源，防止負載燒毀，保護負載設備。以市場上公牛、西門子、正泰等品牌的自復位開關為例，一般過壓脫扣≥270～280 V，欠壓脫扣50～160 V，斷電后送電延時30±5 s。利用自復位開關工作原理，考慮補點站設備、空調總負荷，配置帶自復位開關的10K單相穩(wěn)壓電源（定制穩(wěn)壓電源的調壓范圍165～275 V），與不間斷電源組合供電。一旦遇到雷電或農(nóng)網(wǎng)電壓波動大時，在農(nóng)網(wǎng)供電最前端的自復位開關先動作，瞬間脫扣，保證后面的穩(wěn)壓電源、空氣開關、UPS主機能夠保持正常的工作狀態(tài)，自復位開關復位后，實現(xiàn)無人值守補點站50 W地面數(shù)字電視發(fā)射機的簡易自動化運行，可減少運維人員壓力。

目前各補點站供電端配備的總開關是32 A的漏電開關，6路供電分支端配20 A漏電開關；信號源接收處理設備配備有6K UPS不間斷電源，對衛(wèi)星接收機、編碼復用器、自動化監(jiān)測采集器及多畫面服務器等進行不間斷供電；50 W發(fā)射機供電取其中一支路20 A漏電開關的分路輸出。這樣的供電設計不符合野外站點的設備用電要求。因補點站位置相對較高，南方天氣雷雨頻繁，防潮防濕防雷電是個考驗，機房內(nèi)廣播電視設備又需要24小時不間斷工作。要確保設備正常運行，機房供電系統(tǒng)具有特殊性。在做機房標準化供電設計時，要充分考慮4個因素：一是不間斷供電；二是要滿足機房所有用電負荷，確保留有足夠的冗余量；三是做好供電端的防浪涌雷、感應雷措施；四是野外補點站機房使用的是農(nóng)網(wǎng)供電，臺區(qū)變壓器離機房遠，架空線路長，電壓波動大，設備端供電應避免使用漏電開關，可用空氣開關作為供電控制端。

補點站供電是一個小系統(tǒng)工程，盡管其總負荷不大，但機房供電設計和施工必須按廣電高山臺的要求規(guī)范標準化，設備供電要與空調、照明分開，主要的幾路發(fā)射設備供電也要一一分開、單路控制、單路供電。具體的要求是：機房供電頻率50 Hz；電壓220 V；相數(shù)為單相三線制；穩(wěn)態(tài)電壓偏移范圍220 V（±10%）；穩(wěn)態(tài)頻率偏移范圍50 Hz（±0.5%）。機房電源總控單相80 A空氣開關控制，采用農(nóng)網(wǎng)外電、UPS電源雙回路供電，不間斷電源符合設備斷電后延時要求；同時在外電跟機房內(nèi)配電箱總控之間配置一個定制的帶自復位開關，由接觸式調壓器、伺服電機、自動控制電路組成10 kW碳刷式穩(wěn)壓電源，形成組合供電，一方面可以消除農(nóng)電波動對設備的影響，保障負載長時間穩(wěn)定工作；另一方面可以防止空氣開關誤動作導致發(fā)射機觸發(fā)故障報警。

2.2 防雷地網(wǎng)要標準化改進

防雷接地是補點站建設的重要環(huán)節(jié)，特別是對于為解決偏遠山區(qū)人口居住集中的、路途遙遠的無人值守野外補點站，涉及到日后的安全運維。建好一張符合要求的防雷地網(wǎng)，解決供電端穩(wěn)定供電問題是關鍵。一般來說，補點站標準機房內(nèi)的各個系統(tǒng)都有各自獨立的接地要求，有強電的交流地、設備機柜保護接地以及防雷地網(wǎng)接地等。總的原則是各接地都有獨立接地端子，不同接地子系統(tǒng)不得共用接地線纜，都必須有獨立的接地線纜與鋪設地網(wǎng)（接地電阻≤4 Ω）和機房防靜電板下鋪設的接地銅板帶連接，確保地網(wǎng)接地充分，“一體化”等電位連接。

防雷地網(wǎng)的設計、施工必須嚴格按照規(guī)范要求實施。具體有如下要求。

（1）要考慮鐵塔、機房周圍的土質地質結構。

（2）地網(wǎng)的施工要專業(yè)化，選擇專業(yè)的施工隊伍。所用的導電電阻泥、熱鍍扁鋼以及地樁的鋪設要規(guī)范，機房內(nèi)銅帶各接地點要有專用的接地端子，防浪涌、感應雷地網(wǎng)與防直接雷地網(wǎng)要隔開一定的安全距離，建設后的地網(wǎng)接地電阻要嚴格符合≤4 Ω的要求。

（3）所有進出機房的線路不能裸線進出機房，必須用PVC管道或弱電橋架跨接。同時，防浪涌、感應雷應根據(jù)電源總控端、信號源接收設備、發(fā)射機供電端等實際情況安裝多級浪涌保護器（SPD），達到有效、快速泄雷電的效果。

2.3 機房溫度防塵標準化改進

機房的溫度、防塵工作在有些補點站的日常運維中并不受重視。很多人認為補點站機房地處偏僻，山上空氣好，只要打開窗戶讓空氣自然流通，就可以達到機房降溫目的。在日常的運維過程中，運維人員經(jīng)常碰到發(fā)射機溫度告警或一些電氣連接端子接觸性故障，只需用吹風機吹掉灰塵或重新插拔，故障一般就可以排除。這是因為發(fā)射機長時間工作時產(chǎn)生靜電吸附，使很多漂浮在空氣中的灰塵吸附在設備上，造成設備散熱不好或接點接觸不良，引起報警或工作故障，嚴重時影響機器壽命。另外，南方天氣潮濕，機器的最佳工作溫度大概在25℃左右，若沒有空調恒溫除濕，容易造成機器一些觸點、接觸器件生銹產(chǎn)生“銅綠”。因此，標準化建設機房的控溫、防塵很有必要，可以在機房窗戶安裝紗窗、防曬窗簾，定期清洗防塵網(wǎng)，同時安裝空調，24小時開機，保持機房溫度在25℃左右[2]。

無人值守補點站在實現(xiàn)簡易化自動運行過程中，防雷地網(wǎng)、機房溫度防塵標準化建設是保證供電組合電源能夠長時間穩(wěn)定供電的基礎，三方面相互依存，給補點站穩(wěn)定、低成本“滿時間、滿功率、滿調度”播出運行帶來保障，同時也給運維帶來便利，可減少一線技術人員運維壓力。

3 實際案例應用

南康區(qū)赤土愛蓮中央廣播電視節(jié)目覆蓋工程補點站位于城區(qū)20 km外的原云峰山場部半山腰，海拔291.4 m，發(fā)射塔高25 m，發(fā)射天線相對高度316.4 m，主要承擔中央廣播電視節(jié)目覆蓋工程15套數(shù)字電視的發(fā)射任務。機房是新建的一層高2.8 m、面積20 m2的磚混結構，供電使用當?shù)氐霓r(nóng)網(wǎng)供電，信號源接收端設備采用220 V單相6K的UPS不間斷電源供電，配電箱使用63 A漏電開關總控，分路控制20 A 2 P漏電開關。中標方施工時出于成本考慮，做25 m鐵塔時選擇的材料是冷鍍鋅的扁方鋼，這種材料每隔幾年就要做防銹處理；防直接雷地引線只是做了簡單延伸，機房的防雷地網(wǎng)并沒有嚴格按規(guī)范要求做，只是簡單連接一個用普通扁鋼做的防直接雷地引線，沒有安裝防浪涌雷、感應雷的浪涌保護器（SPD），機房整體防雷效果比較差。一遇到下雨或雷雨天氣，供電控制開關容易跳閘，給安全播出帶來很大壓力。

對于野外發(fā)射補點站，供電端的穩(wěn)定相當重要，而防直接雷、防浪涌雷、防雷地網(wǎng)的標準化建設是關鍵。浪涌防雷要根據(jù)重要設備的分布進行設計，做好多級防浪涌處理，一般至少要做三級防浪涌保護。針對這些要求，對該補點站進行了相關改造，具體做法如下。

（1）電源改造。在農(nóng)電與機房供電總控端加裝一個定制的帶自復位開關的10 kW碳刷式穩(wěn)壓電源，與原有的6K UPS不間斷電源形成組合供電，同時將原來的漏電開關全部改成80 A、32 A的空氣開關。

按規(guī)范要求做好防雷地網(wǎng)及多級浪涌保護器的安裝。在機房總電源空開出端并第一級80 A浪涌保護器，220 V 6K UPS不間斷電源之前的分空氣開關出端并第二級60 A浪涌保護器，第三級40 A浪涌保護器安裝在發(fā)射機供電端的控制輸入端，以此保證重要設備發(fā)射機具有三級浪涌保護，這樣可最大程度地預防感應雷，使設備免遭雷擊損壞，保證廣播電視設備的正常工作。

安裝1.5匹空調，并對空調增加來電自啟功能，防止空調斷電再來電后不能自啟，使機房保持設備最佳工作狀態(tài)需要的25℃左右的恒溫，同時為窗戶安裝紗窗、窗簾，做好防塵、防鼠、防蟻處理，使機房干凈恒溫，保證發(fā)射機處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。

4 結 語

補點站機房建設是一項系統(tǒng)工程，是解決地面數(shù)字電視“最后一公里”覆蓋的有效手段。除做好日常運維外，前期各項子系統(tǒng)的規(guī)范化建設非常重要，尤其是供電、防雷、溫度防塵的設計施工，既要考慮冗余量，又要根據(jù)場地的實際情況來施工，更要從“安全、經(jīng)濟、高效”方面考慮后期的運維，多管齊下才能確保滿足中央廣播電視節(jié)目覆蓋工程“滿時間、滿功率、滿調度”的安全播出要求。這種基于自復位原理實現(xiàn)無人值守補點站的簡易化自動運行的經(jīng)濟型解決方案，可大大減少基層運維壓力，同時也為廣大偏遠山區(qū)受眾提供了均等化、穩(wěn)定的地面廣播電視公共覆蓋服務。