沈超琪

（浙江省中波發(fā)射管理中心第四廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)，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(tái)承擔(dān)中央一套、中央二套以及音樂(lè)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(tái)也需與時(shí)俱進(jìn)，開(kāi)拓創(chuàng)新。第四廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)修建于20 世紀(jì)70 年代，各項(xiàng)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(dòng)化水平低、電力容量不足等問(wèn)題。電力系統(tǒng)具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性，亟須更新?lián)Q代。

1 電力系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)原則

1.1 安全性

作為一級(jí)負(fù)荷單位，發(fā)射臺(tái)的電力系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)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(jì)方案需保證各個(gè)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(dòng)情況下臺(tái)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(fù)荷容量較小導(dǎo)致其長(zhǎng)期處于超負(fù)荷工作狀態(tài)，同時(shí)設(shè)計(jì)需要結(jié)合臺(tái)站整體的用電需求。

1.3 擴(kuò)展性

科技日新月異，臺(tái)站的廣播設(shè)備數(shù)量也會(huì)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(tái)站用電負(fù)荷會(huì)不斷增加。設(shè)計(jì)需要考慮增加余量。同時(shí)，設(shè)計(jì)需要考慮為電力系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)提供接口，為未來(lái)臺(tái)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(tái)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(guò)高壓線路送電。高壓電經(jīng)過(guò)變壓器降壓進(jìn)入低壓配電房。低壓配電房分配電力，供給機(jī)房用電。機(jī)房供電電源主要分為三種，包括低壓配電房供電、發(fā)電機(jī)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(guò)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(qiáng)電力系統(tǒng)的抗負(fù)荷能力。同時(shí)，電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量也能得到有效保障。為此，設(shè)計(jì)主要通過(guò)上述方式完成對(duì)浙江省第四廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)電力系統(tǒng)的改造升級(jí)。

2.1 高壓線路

中短波廣播發(fā)射臺(tái)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，發(fā)射臺(tái)是一級(jí)負(fù)荷單位，需要由兩個(gè)電源供電，并且兩個(gè)電源來(lái)自兩個(gè)不同的區(qū)域變電站，其中應(yīng)至少有一路外電為專用獨(dú)立電源，每路電源都需滿足發(fā)射臺(tái)站所有負(fù)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(dòng)切入的功能。

根據(jù)中短波廣播發(fā)射臺(tái)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，第四廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)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(zhǎng)（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(tái)的安全播出。對(duì)此，采用如下措施進(jìn)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(zhǎng)度約為150 m。高壓電纜保護(hù)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(hù)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(jì)實(shí)惠，并具有良好的輸電性能。由于臺(tái)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(jì)電纜井，可用于后期電纜線路改造[2]。

2.2 變壓器

目前臺(tái)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(jì)采用SCB10-630KVA 環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式變壓器，該變壓器的空載損耗為1 340 W，主機(jī)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(shù)脂包裹，減小了局放量，提高了線圈電氣強(qiáng)度，降低了空載損耗。變壓器設(shè)計(jì)配備智能溫度控制器，該控制器具備故障報(bào)警、高溫報(bào)警及超溫跳閘功能。此外，控制器可以通過(guò)RS-485 串行接口與計(jì)算機(jī)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(guò)負(fù)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(hào)為Merlin Gerin SM6，低壓配電柜為交流低壓固定式配電柜（GGD 型號(hào)），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(jì)更換高低壓配電柜，仍采用Merlin Gerin SM6 與GGD 型號(hào)。

GGD 開(kāi)關(guān)設(shè)備全稱是GGD 戶內(nèi)固定式低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備。GGD 低壓開(kāi)關(guān)柜目前已被電力用戶廣泛使用，其分?jǐn)嗄芰Ω?，?dòng)態(tài)穩(wěn)定性好，電氣方案靈活，操作安全簡(jiǎn)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(hù)器等。配電柜外殼防護(hù)等級(jí)為IP4X[3]。進(jìn)線塑殼開(kāi)關(guān)設(shè)置為630A 型號(hào)。

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(bǔ)償柜，如圖6 所示，能夠有效提高有功功率。除電阻性負(fù)載外，大部分用電設(shè)備均屬感性用電負(fù)載。感性負(fù)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(dòng)大，無(wú)功功率增大，大量電能被浪費(fèi)。當(dāng)功率因素較低，供電電源輸出電流過(guò)大，負(fù)荷超載。補(bǔ)償柜通過(guò)電容組數(shù)的投切進(jìn)行電流補(bǔ)償，能夠減少無(wú)功電流，降低電能損耗。

圖5 低壓配電柜線路圖

圖6 補(bǔ)償柜

根據(jù)中短波廣播發(fā)射臺(tái)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，臺(tái)站配備兩個(gè)低壓配電柜，通過(guò)母聯(lián)柜倒換控制。在雙電源系統(tǒng)中，兩臺(tái)進(jìn)線電源柜供電時(shí)母聯(lián)不投切，在一路電源進(jìn)線停電時(shí)分?jǐn)?，并自?dòng)投入母聯(lián)開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)由一路電源承擔(dān)系統(tǒng)的所有設(shè)備負(fù)載。

2.4 UPS

UPS 即不間斷電源，是一種含有儲(chǔ)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(shí)，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(shí)，市電經(jīng)過(guò)整流后對(duì)電池充電。當(dāng)市電斷電或欠壓時(shí)，電池通過(guò)隔離二極管向直流回路送電。目前臺(tái)區(qū)機(jī)房設(shè)備功率約為60 kW，其中30 kW 為感性負(fù)載。在電力系統(tǒng)中，非線性負(fù)載主要包括發(fā)射機(jī)、空調(diào)等設(shè)備。UPS 采用上海松豐120 kVA 型號(hào)，續(xù)電時(shí)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(guò)負(fù)荷時(shí)，UPS 還具備過(guò)載保護(hù)功能，開(kāi)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(jí)反應(yīng)與對(duì)接，保障供電安全[4]。

2.5 發(fā)電機(jī)

基于安全播出的考慮，為電力系統(tǒng)配備一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組。當(dāng)配電柜與UPS 均無(wú)法供電，可通過(guò)柴油發(fā)電機(jī)供電。發(fā)電機(jī)采用JHK-200 GF 型號(hào)柴油發(fā)電機(jī)，如圖7 所示。

圖7 柴油發(fā)電機(jī)

JHK-200 GF 額定功率為200 kW，最大功率可達(dá)240 kW，具備過(guò)負(fù)載保護(hù)、高油溫保護(hù)以及低油壓保護(hù)功能。此外，發(fā)電機(jī)還配備了ATS 自動(dòng)控制系統(tǒng)。ATS 是一種被設(shè)計(jì)用來(lái)自動(dòng)轉(zhuǎn)換兩路電源給負(fù)載使用的設(shè)備，具有切換和不中斷供電的功能。發(fā)電機(jī)通過(guò)ATS（自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器）判斷是否需啟動(dòng)。ATS 設(shè)置為市電優(yōu)先模式，在ATS 判斷機(jī)房供電故障時(shí)自動(dòng)切換為發(fā)電機(jī)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(jì)方案為臺(tái)站供電、用電設(shè)備配備多路傳感器，實(shí)時(shí)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(guò)RS-232或RS-485 串行接口存儲(chǔ)于電腦終端。通過(guò)對(duì)高壓配電柜、低壓配電柜、機(jī)房發(fā)射機(jī)的電壓、電流等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)匯總至電力監(jiān)控系統(tǒng)，并形成一個(gè)總控制平臺(tái)，如圖8 所示，直觀地顯示各個(gè)回路的運(yùn)行狀態(tài)并實(shí)時(shí)刷新。

圖8 總控制平臺(tái)

此外，還可設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)時(shí)曲線界面，查看某一設(shè)備當(dāng)前負(fù)荷運(yùn)行情況。也可設(shè)計(jì)一個(gè)電能報(bào)表界面，統(tǒng)計(jì)各設(shè)備的用電能耗情況，生成日、月、季度等報(bào)表，進(jìn)行質(zhì)量分析。還可通過(guò)分析數(shù)據(jù)變化，判斷發(fā)射機(jī)故障情況或?qū)Πl(fā)射機(jī)狀態(tài)預(yù)警。智能電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠?yàn)榕_(tái)區(qū)數(shù)據(jù)化、自動(dòng)化提供有力支持。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文描述了轉(zhuǎn)播臺(tái)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(diǎn)，并提出用更換電力設(shè)備的方式逐一對(duì)電力系統(tǒng)各部分設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)提升。此外，設(shè)計(jì)提出了對(duì)智能電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)想，為下一步臺(tái)區(qū)電力數(shù)據(jù)化、自動(dòng)化提供了思路。隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，本設(shè)計(jì)方案也將繼續(xù)改進(jìn)，努力做好電力保障。