空管供配电网络可靠性的提高

徐原

摘 要：空管行业的持续发展依赖于相关设备的稳定运行，优质的电力供应是这些设备良好运行的重要前提。由于设备分散在综合性台站的众多机房内，电能需要经过多个环节才能到达设备端。单一电源及单个回路构成的供配电系统没有冗余措施，市电中断或線路单点故障将直接导致设备断电。文章从能源供给和配电网络两个方面，阐述提高空管配电网络可靠性的具体措施。

关键词：供配电；冗余配置；ATS；低压母联

中图分类号：V355 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）26-0029-02

1 概述

民航业务量的急剧增加对空管设备运行的稳定性提出了越来越高的要求，设备的不间断供电也成为保障工作中不可或缺的环节。空管台站内的用电设备分散在不同楼层、不同机房和不同位置。若采用较低的电力配置，即从电源至设备只有单一的通路，任一环节故障都将导致设备断电。提高电力运行的可靠性，应当从增加冗余电源、完善配电网络入手。

2 冗余电源

空管设备需要高品质的电源，并应满足“一主、二备用、三应急”的冗余配置规范。主要有市电、柴油发电机组和UPS三种形式。

每个台站通常会引入两条独立的市电，并通过低压母联开关或者ATS互为备用，但在主用电源故障，设备自动投切过程中，后级线路仍发生电力瞬断。

柴油发电机组是由一台或多台柴油发电机构成的发电系统，平时处于待机状态，当获取市电中断的信号后及时启动，将柴油的化学能持续转化为后级设备所需的电能。根据各台站的实际情况配备一至多台柴油发电机，并储备足够的柴油，能够应对市电长时间断电的情况。

UPS能够对市电进行过滤，优化波形质量，同时在电池组的保障下实现输出不间断。若UPS输入侧的市电失效，电池组的保障时间一般为几个小时，无法长时间续航。故UPS不能作为独立的电源，只能串接在市电或柴油发电机组与设备之间，即作为电力传输的中间环节。

3 配电网络

空管台站中存在多个不同特性的电源，应当配备合理的配电网络将这些电源的电能传输到每一个设备。采用低压母联和切换装置并配备合理的系统冗余，可以有效提高供电的稳定性。

3.1 低压母联

低压母线及其联络开关（低压总配）可以实现两路市电和柴油发电机组的相互备份。空管台站内的用电设备分为重要负荷（通信、导航及监视设备等）和一般负荷（生活照明、办公空调等），分别连接于低压母线不同的分段中，如图1所示。

设计时，应保证两路市电和柴油发电机组均可独立驱动母线上的全部重要负荷，并留有一定的余量。对于一般负荷，则视突发情况下的整体电力需求，可选择性放弃对其供电。动作方案如下：

（1）两路市电均正常时，联络开关Q12、Q11保持断开，Q13保持闭合。

（2）乙路市电失效时，Q2断开，联络开关Q12闭合，甲路市电带动全部负载。同时柴油发电机启动，一旦甲路也出线问题，Q11可随时投切，由柴油发电机带动全部负载。该切换过程中，乙路市电下级开关的输出侧发生电力中断。

（3）若乙路断电后，重要负荷的输入电流较大，则断开Q13，

保障重要负荷用电安全。

由于甲、乙两路市电相互独立，相位不相同，而柴油发电机组也无法精确跟随市电电压。因此，任意两路电源都不可并联输出。故需要合理设计联络柜及进线柜中开关Q1、Q2、Q3、Q11、Q12、Q13的控制回路，以实现正确的动作顺序和延时时间，防止出现电源环路。

3.2 自动切换开关

作为UPS的上级，若市电故障时，联络柜中相应开关不动作，UPS将直面断电问题。而联络柜至UPS输入侧的线路故障也会带来相同影响。为此，需要给UPS的输入端引入两路电源，并配备切换装置。常用方案是给UPS的直接上级配备自动切换开关（Automatic Transfer Switching Equipment，ATSE），当一路电源发生故障（短路、过/欠压、缺相或谐波较大）时，能够自动地将后级负载切换至另一路合格电源，保障了供电的稳定性和可靠性。该方案实际上是为UPS的输入端和电源之间提供另外一条通路。

ATSE在空管供配电体系中扮演着重要的角色，其可靠性直接影响整个系统的稳定。为了减小ATSE故障所造成的影响，在设备选型时，应当考虑带隔离旁路的开关型ATSE。其本体故障情况下，临时使用的隔离旁路仍可以为后级负载供电。可以在系统不断电的前提下，维修ATSE本体，这也符合系统endprint