高山无线发射台供配电系统优化改造——以文山电视调频骨干转播台为例

高瑞华

（作者单位：文山电视调频骨干转播台）

安全播出是广播电视工作的生命线，高山无线发射台肩负着广播电视节目的传输和播出重任，因其独特的地理位置，高山无线发射台在具有信号不易被遮挡、播出覆盖范围广等优点的同时，也因高海拔而存在气候环境恶劣的缺点，这对广播电视安全播出的各个环节，特别是供配电系统的稳定性具有较大影响。随着社会的发展进步，广播电视对安全播出的要求越来越严格，一个安全稳定的供配电系统对高山无线发射台站至关重要，直接关系到台站广播电视安全播出工作。本文主要介绍文山电视调频骨干转播台播出机房供配电系统优化改造方案实例以及改造运行的效果。

1 文山电视调频骨干转播台基本情况

文山电视调频骨干转播台建于1978年，是云南省四大调频骨干转播台之一，台站位于云南省文山壮族苗族自治州老君山国家级自然保护区薄竹山山顶，海拔2991 m，常年雾气笼罩，风大雷电多，气候环境相对恶劣。根据《广播电视安全播出管理规定》无线发射转播台实施细则的规定，文山电视调频骨干转播台安全播出保障等级为二级，目前各频率频道发射总功率为31 kW，主要肩负着转播中央、省级及地方广播和地面数字电视节目的重任，确保覆盖范围内的广大人民群众能收听收看到广播电视节目，切实有效地把党和政府的声音传递到寻常百姓家，对地区经济发展、文化进步、民族团结、强边固防、社会和谐起到积极促进作用。

2 文山电视调频骨干转播台供电和配电系统现状

2.1 供电电源

文山电视调频骨干转播台供电线路建于20世纪80年代，是一条从市区至台站山顶的10 kV高压专线，由于供电线路较长且使用年限久，线路严重老化，时常因为大风、暴雨天气导致故障停电。为保证广播电视节目安全播出，台站配有2台300 kW、200 kW柴油发电机作为自备电源供电，尽可能确保在专线市电发生故障停电时，由两台发电机为后端负载供电。

2.2 供配电系统的组成

文山电视调频骨干转播台供电和配电由外部供电电源10 kV高压专线，通过台站高压室高压开关柜输出到2台变压器变压后，分别接入低压配电室的1#、2# 双电源输入柜的1#、2# 双电源自动转换开关（Automatic transfer switching equipment，ATS）主路输入端作为主用电源；自备电源300 kW发电机输出接到1# 双电源输入柜的备用输入，200 kW发电机输出接到2# 双电源输入柜的备用输入。1# 双电源输入柜通过ATS（市电/发电机）输出，一路经过塑壳断路器开关控制输出到1# 260 kVA 不间断电源（Uninterrupted Power Supply，UPS）柜整流输入，另一路经过塑壳断路器开关控制输出到1# 交流稳压柜输入端，1#交流稳压柜输出端接入1# UPS柜旁路输入，1# UPS柜通过塑壳断路器开关控制输出至1#输出柜配电柜接线铜排，从铜排分别供电至空开级控制后端各个负载的供电；2#双电源输入柜通过ATS（市电/发电机）输出，一路经过塑壳断路器开关控制输出到2# 260 kVA UPS柜整流输入，另一路经过塑壳断路器开关控制输出到2号交流稳压柜输入端，2#交流稳压柜输出端接入2#UPS柜旁路输入，2# UPS柜通过塑壳断路器开关控制输出至2号输出柜配电柜接线铜排，从铜排分别供电至空开级控制后端各个负载。

2套260 kVA UPS均配置能满足后端负载设备供电30 min以上的免维护蓄电池组。当前工作模式为2套260 kVA UPS分别给调频、电视两个播出机房负载设备供电，当市电停电时，两台自备电源发电机将同时启动并通过双电源输入柜ATS完成自动切换至备用电源供电，在市电中断到发电机启动正常运行期间后端负载由UPS系统免维护蓄电池组供电。

3 文山电视调频骨干转播台供配电系统存在的问题及优化改造的必要性

3.1 台站供配电系统存在的问题

由于文山电视调频骨干转播台当前的低压供配电系统是由2套UPS分别负责调频、电视两个机房的负载供电，当其中一套UPS出现故障时，其所带负载端供电中断，导致发射机设备断电重启，造成所播出的广播电视节目停播。经过对近几年台站广播电视节目停播事故的总结分析，笔者发现由于外电或低压配电系统出现故障造成的停播事故占总停播事故的50%以上，可见台站供配电系统的稳定可靠性亟待提高，结合台站实际情况制订合理可行的供配电系统优化改造方案势在必行。

3.2 供配电系统优化改造的必要性

根据广播电视发展规划，文山电视调频骨干转播台按相关要求于2020年底关停4个频道地面模拟电视，发射总功率由原来的70多千瓦降到30多千瓦，播出总负载减半，这样每套UPS能够冗余性地给两个机房所有负载设备正常供电。

根据《广播电视安全播出管理规定》无线发射转播台实施细则供配电系统的要求，台站低压配电系统现状未能达到二级发射台站的要求，且从近几年运行情况分析，供配电系统存在较大的广播电视安全播出隐患，所以结合台站实际情况进行供配电系统优化改造势在必行。

4 供配电系统优化改造方案

4.1 总体思路

结合文山电视调频骨干转播台供配电系统现状，按设计规划改造后，低压配电系统2套260 kVA UPS互为主、备电源，且都能为2个机房发射系统负载供电，实现低压配电回路的一主一备为终端负载供电；外部电源优化为三路输入（外部电源市电10 kV高压专线为主路，2台发电机互为主备自备电源输入），停电间隙由UPS一主或一备为后端负载供电，加装静态切换系统（Static transfer system，STS）保证UPS主、备实现零秒切换，增加一路交流稳压旁路输出，保证终端播出设备供电稳定可靠，确保广播电视节目安全播出。台站供配电系统主要由变压器、双电源输入柜、交流稳压柜、UPS、发电机双电源切换柜、UPS切换柜、输出配电柜等组成。供配电系统优化改造后的供配电系统流程框图如图1所示：

图1 供配电系统优化改造流程框图

4.2 主要模块描述

4.2.1 260 kVA UPS

文山电视调频骨干转播台UPS设备容量为260 kVA，是配电系统最重要的设备之一，能够确保负载端供电的连续性，其液晶显示屏包括主路输入、旁路输入、整流、逆变、电池电压、电池放电电压等状态显示，UPS可以向负载提供稳压精度高、稳频、波形失真度小的高质量输出电压，并且在与静态旁路切换时可以无缝切换，保证后端负载不会掉电。

此外，UPS系统由整流、逆变、旁路、电池和输出等组成。整流的作用主要是把外电交流电（Alternating Current，AC）通过整流器后变为直流电（Direct Current，DC），整流器件采用可控硅进行控制，当外电电压变化时，整流后输出的直流电压趋于稳定，同时电池直流接入整流后的直流铜牌，可完成电池的充放电；直流通过逆变后，直流电转变为稳定的交流电，输出到输出配电柜进行供电。

4.2.2 ATS

文山电视调频骨干转播台各双电源切换柜中都采用ATS，并且装有双电源自动转换开关控制器，ATS采用塑壳断路器进行主、备通断，主备塑壳断路器具有机械联锁和电气联锁装置进行双重保护，两路塑壳断路器在任何情况下都不会同时合闸，确保负载端的用电安全性，自动转换开关控制器可控制塑壳断路器在主路输入电源中断后自动切换至备路供电输出，也可以切换到手动状态进行切换输出。

4.2.3 STS

LTS系列STS是一种3极静态自动切换装置，STS系统在两路交流输入电源构成的双总线供配电系统中承担着无缝切换的核心任务，主要用于对供配电要求很高的不间断供电系统，供配电系统优化改造采用STS主要考虑到广播电视发射设备需要稳定的、高质量的交流供电。通过STS可实现供配电系统主、备UPS切换的高可靠性运行。

可以随意选择STS系统的两路输入电源的其中一路为主输入源，另一路为备输入源。当两路输入电源都正常时，主输入电源一侧的静态开关开通，STS将主输入电源输出给负载供电，而备输入电源一侧的静态开关则随时处于待命状态。当主输入电源出现异常，静态切换开关将无缝切换，将备输入电源输出给负载供电。并且STS系统有手动切换、自动切换、应急切换三种模式。

本次优化改造采用的STS开关可以实现主、备UPS输出零秒切换，确保后端负载正常供电，进而保证广播电视节目安全播出。

4.3 柴油发电机输出改造

原来的1号、2号发电机组分别对应1号、2号输入柜的备用输入电源，现在将原来的发电机组分路输出优化改造成主、备输出。在300 kW发电机与200 kW发电机之间增加一个630 A ATS双电源切换柜，将原有发电机组的电缆拆除，拆除后使用布电缆线（YJV 4 mm×120 mm）分别接入ATS双电源切换柜输入端（300 kW发电机组输出接入双电源常用1路电源、200 kW发电机组输出接入双电源备用2路电源）。原有的两条电缆线接入ATS双电源切换柜输出下端，输出分别至1号、2号双电源输入柜备用路接线端输入，原有发电机组1号、2号市电取样信号线不变。将主用发电机组工作模式切换至自启动，将备用发电机组工作模式切换至手动状态，当市电停电时将一台发电机组启动为负载供电。两台发电机主备供电系统可随时倒换主备模式，可切换至一台自动模式、一台手动模式，并可自选时段供电。

4.4 UPS输出改造

原来的两套UPS分别为不同机房的负载供电，现将原来的UPS分路输出改造成主、备输出，并从1号交流稳压柜增加一路旁路输出，形成主、备UPS供电加一路旁路供电的系统。新增加630 A STS，能够实现UPS主、备系统零秒切换，1号UPS和2号UPS输出端分别接至STS静态切换开关输入端，STS静态开关输出端通过630 A塑壳断路器控制输出至1号输出柜和2号输出柜内接线排，旁路从1号稳压柜输出端直接接一组输出至UPS切换柜通过630 A塑壳断路器控制输出至1号、2号输出柜内接线排。

优化改造后1号和2号UPS将互为主、备系统、加上一路来自交流稳压柜的旁路供电，形成三路低压供电。正常情况下，UPS切换柜主路UPS给负载供电，当主路UPS出故障时，STS系统会自动零秒切换至备路UPS给负载供电，极端情况当1、2号UPS同时出现故障时，可手动操作切换至旁路供电，确保安全播出。

5 优化改造效果

本次供配电系统改造主要增加设备有一套STS、一个ATS双电源切换柜、两个塑壳断路器以及部分线缆耗材。从成本控制和产出效果分析，此次改造优化合理性强，投入使用后运行稳定，提升了台站供配电系统的稳定可靠性，大大提高了广播电视安全播出的供电保障能力。

6 后期日常运维

6.1 变压器的巡视检查

变压器的检查要结合台站实际周或月进行检查，主要检查变压器有无异响（正常为均匀的嗡嗡声）、异味、接地是否可靠；变压器外壳有无裂痕、异物等；变压器内部接线是否正确牢固，连接处有无变色，连接铜排相色是否分明、无变色，相间隔离绝缘板是否完好；油式变压器应检查储油柜和充油绝缘套管内油面高度及有无渗漏油现象等。

6.2 UPS系统的日常运维

结合台站实际工作，每天应对低压配电系统UPS的状态进行巡视检查，对输入、输出配电柜及双电源切换柜的状态进行检查，对自备电源发电机的启动电瓶、工作模式、油料等进行检查；应根据台站实际情况对UPS电池组进行定期充放电，定期检查电池组状态，定期对供配电系统进行巡检排查，定期做除尘处理，发现隐患及时处理，确保供配电系统长期稳定可靠运行。

当市电停电时，首先应检查播出设备是否正常运行，再检查自备电源发电机是否正常启动运行，检查低压配电室市电/发电机ATS是否正常切换，并注意检查发电机运行状态以及柴油油料的添加情况。

7 结语

高山无线发射台供配电系统长期稳定运行，是确保广播电视节目不间断安全播出的必备条件。文山电视调频骨干转播台供配电系统优化改造的设计与实施，切实有效地解决了以前经常出现的因外电故障或者内部低压配电故障引起的配电输出瞬间闪断导致后端负载掉电的问题，有效提升了该台供配电系统的稳定性，大大提高了广播电视安全播出的保障能力。