大功率短波发射台供配电系统配置阐述

芦文海

（新疆维吾尔自治区广播电视局五二三台，新疆 昌吉 831100）

1 大功率短波发射台供配电系统运行现状

1.1 可能出现的问题

大功率短波发射台供配电系统在运行过程中可能出现以下问题。

（1）温度较高引起系统设备损坏。在温度较高的情况下，系统中的金属材料温度升高会加速金属材料表面氧化，使金属材料强度下降、接触电阻上升，还会加快绝缘材料的老化速度，使其绝缘性能下降。

（2）相电缺失引起系统电压不足。电压不足或电压波动较大会影响系统的运行稳定性。尤其是在相电缺失的情况下，电压会大幅度下降，使系统运行、线路和设备等都受到损害［1］。

（3）短波发射台供配电系统内部结构复杂，包含许多导线和设备，一旦出现接触不良的问题，就会使接触电阻加大，导致设备和导线出现发热情况而引发线路烧断等故障，影响整个系统的安全运行。

1.2 原因分析

电源、设备、线路及变压器是引起大功率短波发射台供配电系统运行稳定性下降的主要因素［2］。例如，电压偏差问题主要是由于变压器绝缘老化、相电缺失、内部短路及导线绝缘劣化引起电压波动导致；线路损坏是线路短路和超负荷运行引起的；系统设备问题主要是设备长时间运行致其性能有所下降，如果对设备维护不当就会发生击穿和烧毁现象。

2 大功率短波发射台供配电系统配置及其优化措施

2.1 大功率短波发射台供配电系统的配置

2.1.1 外部电源设置

根据《广播电视安全播出管理规定》，外部电源应分级设置。

（1）一级无线发射台。一级无线发射台覆盖范围较广，为满足电力可靠性要求，必须接入两路外电，设置一路专线，且对应的变电站不同。运行过程中一路电源出现故障时，另一路可正常运行。同时，应该设置发电机组和不间断电源UPS，实现独立供电。两路电源都出现故障或者发射台检修时，自备电源可补充供电［3］。但是，大功率短波发射台的用电功率较大，自备电源并不现实。需要在发射台设计阶段分析当地电力供应情况，与供电部门密切联系，以满足大功率短波发射台的供电需求。规划设计大功率老台站时，应该设计两条线路电源，其中一条为专线。扩容建设时，要考虑将之前非专线的电路改为专线，并适当增加线路容量，保证在其中一条专线故障的情况下，其余电路可正常运行。为避免外界环境因素对线路的影响，可在供电线路长度合适且经济和技术允许的条件下穿管地埋10 kV电缆。

（2）二级无线发射台。二级发射台应接入两路线路电源，且其中一路为专线。各个地区经济发展水平不同，其中欠发达地区的市县级发射台供电设施建设落后，对二级发射台的外电路没有明确要求，可通过在低压设备端预留应急发电接口的模式，在出现故障时提供电力［4］。二级发射台是地市级发射台，数量多且覆盖范围广，因此该类发射台的外线基本上可确保双路供电。此外，有一定比例的台站的外部电源来源于不同的变压器，紧急情况下也可提供至少一路外部专线电源。

（3）三级无线发射台。大部分三级发射台只有一路外电，有的甚至是农电。考虑到架设两路外电难度较大，同时大功率发射台不能自建电源，为减少台站因供电不足而引起停播事故，必须加强技术引入，完善外部电源设置，争取引入两路外电，且一路为专线。

2.1.2 供配电系统配置

大功率短波发射台的供配电系统由高低压开关柜、变压器、无功补偿及控制保护回路构成。根据《广播电视安全播出管理规定》，供配电系统也应分级设置。

一级播出负荷的电源系统应该配置备用变压器。主备变压器可根据需要采取自动或手动的切换控制方式。发射台控制设备与信号源设备使用UPS供电，且主备播出设备和双电源播出设备应分别接在不同的供电回路上。配置设备时，两路外线应分段运行，并根据需求设置多个变压器。主备变压器应分别引入不同的外电母线段，保持独立。运行过程中，即使其中一路外电出现问题，另一路也可通过母线及时补充。

二级播出负荷的供配电系统的变压器是不同的。接线模式为单母线分段，操作时可根据需要选择手动模式或自动模式。信号源设备配置了UPS供电，主备播出设备和双电源播出设备分别引入不同的供电回路。二级播出负荷引入两路外电，同时安装高可靠的母线开关柜，设置两个变压器接入到各自对应的母线段上。两台变压器以并列的形式独立运行，技术变压器只为技术系统供电，生活变压器只为办公和生活供电。在技术段外电供电故障时，另一路外电可及时投入使用。

三级播出负荷供电系统应安装两个独立低压回路，且保证至少两种控制模式。发射台发射控制设备与信号源设备采用UPS供电。由于三级播出负荷没有对高压系统设备的配置提出硬性要求，变压器的容量较小，大部分为单路供电形式。出于安全播出和安全用电的考虑，未来建设中应加快实现两路外电供电，设置室内高压设备，并至少配置技术类和生活类两台变压器。

2.2 大功率短波发射台供配电系统的优化措施

2.2.1 高压接入系统方案优化

高压接入系统时采用双外路供电方式。两路电路在实际应用时具有互为备用和并列运行的特点，可设置高压自动/手动倒换投切装置，其中一路出现故障时，另一路不受到干扰且可以作为备用电源承担整个系统的供电负荷。设计供电线路时，应综合考虑施工可行性、施工成本、安全性以及后期维护等多种因素。

2.2.2 变配电系统优化

由于短波发射台机房一般设置在塔顶，因此变配电室一般有两座。在底层变配电室应设置至少4台变压器，且包含高压柜、计量柜、出线柜及变压器柜等设施。配置直流屏和低压柜，控制整个系统供电负荷运行。此外，应在标高位置设置4台变压器、低压柜及环网柜，为主要发射机供电。

2.2.3 低压配电系统优化

低压配电系统中，一组主接线由两台变压器控制，采用单母线分段运行的形式。运行过程中，如果一台变压器故障，可通过手动操作的方式启闭，使另一台变压器负责两段母线所有负荷运行供电。低压配电系统选择放射式和树干式相结合的模式作为配电方式，其中放射式主要为单台容量较大的负荷供电，树干式为一般照明供电。

2.2.4 应急供电设施优化

在整个供配电系统中，发射机是关键负荷。为确保发射机连续供电，必须在发电机中设置UPS和EPS应急电源。在消防控制室设置疏散和照明标志，且标志采用EPS供电方式。在设备室设置应急供电设施，避免突然断电引起停播事故。此外，应对重要负荷进行可靠保护。例如：低压配电系统中安装发电机组，且基于微机保护方式进行保护；在进线处为满足主变保护要求，设置过流和速断保护。

2.2.5 设备监控系统优化

监控系统的作用是实时动态监督短波发射台供配电系统的运行情况。监控系统采用分布式分层结构，采用模块化设计方式，使高低压配电柜和变压器等设施通过通信接口与监控系统相连。监控系统实时监控整个短波发射台的供配电系统及具体设备，及时发现异常情况并提醒维修人员处理，避免故障扩大影响整个供配电系统。

3 短波发射台供配电系统常见故障和预防措施

3.1 常见故障分析

3.1.1 变压器设备故障

变压器在长期运行过程中受到自然环境的影响，容易出现材料老化、局部磨损以及功能退化等问题。短波发射台的供配电系统中，变压器承担着将其他形式的能量转为系统可用电能的作用，一旦出现故障，必定影响整个系统的运行。如果技术人员未及时发现故障，同时未规范操作电源，还可能引发电源烧毁事故。

3.1.2 线路设备故障

线路设备是供配电系统的重要组成部分。线路设备出现短路或断路现象会引起设备停止运行，可能导致整个系统无法正常运行甚至烧毁设备。短路问题会使周围线路受到影响，加剧短波发射台供配电系统线路老化。随着线路老化程度的加剧，系统输送的电力质量下降，可能导致发射台不能正常发射信号，影响广播电视的正常播出。线路设计不合理也会提高线路故障发生的概率，如线路交错的位置是断路故障发生的主要位置，会影响整个系统的稳定运行。

3.1.3 设备线路漏电问题

漏电问题是广播电视设备的常见故障之一。设备漏电不但浪费电力资源，还会带来严重的安全问题，甚至威胁人员的人身安全。而在漏电状态下继续启动系统设备或设备在没有安装保护设施的情况下继续运行，将会进一步增加故障发生的概率。

3.2 相关预防措施

3.2.1 加强设备巡检维修

为避免发生上述故障，必须加强对设备的巡检维修工作。以完善的设备维修制度为基础，安排专业技术人员在明确检修内容和检修周期的情况下，做好设备运行状态的检查和记录。检查周期一般按周、按月计算。检修过程中，发现任何安全隐患或故障问题都要及时上报，并根据检修流程采取必要的措施，以及时解决问题。

3.2.2 优化系统布置

系统布置科学合理，不仅有利于系统设备及线路的安装维修，而且避免了设备之间的相互干扰，可降低线路出现串联和短路事故的概率［5］。系统布置过程要求工程师必须严格按照技术要求开展设计工作，做好设备的选型和布置工作。可在必要位置合理设置变压器和稳压器，起到稳定系统线路电流电压的作用［6］。需确保所有高低压配电柜和变压器都在变配电室中放置，且所有变压器在过载时也能长期稳定运行。所有高低压配电设备应满足项目所在地海拔的使用要求。布置线路走向时，应尽量做到横平竖直，同时做好线路保护，避免对其他管道设施产生影响。对于与信号发射机比较靠近的线路，应设置电磁防护设施，以免线路中的电流对发射机的信号造成影响［7］。

3.2.3 安装漏电预防和监测装置

为避免线路设备漏电对整个系统造成不利影响，降低设备元件击穿和触电等事故的发生概率，必须设置必要的漏电防护措施和设备，为技术人员提供安全保障，同时也可使技术人员及时发现漏电的位置与类型，以便提前采取应急处理措施。防漏电设施的设计和安装必须严格遵守相关技术标准，确保防护设施的基本性能。

4 结 语

大功率短波发射台供配电系统中的变压器、电源、导线及各种电器设备容易受到多种因素的影响而出现问题。问题一旦扩大，会影响整个供配电系统的安全稳定运行。为确保发射台供配电系统正常供电，保障发射台正常播出，必须从实际出发，加强系统的设置和优化，同时针对常见故障问题采取必要的预防维护措施，深入分析原因，并从电源、设备及线路等方面加以完善，提高广播电视系统的运行质量，促进广播电视事业不断发展。