发射台供配电系统的优化与改造

张咏强 王 麟

1.2.安徽广播电视台 安徽省 合肥市 230066

引 言

现今广播电视发射台承担的播出任务越来越重，对播出质量的要求也越来越高。发射台技术系统中，除发射机、信号源、天馈线等与播出指标直接挂钩的设备系统外，直接对安全播出有巨大影响的就是供配电。发射台的供配电系统往往是包含高、低压的综合系统，拥有多路、多形式的备份路由。从技改层面可通过各环节的优化和改造措施，提升供配电的整体运行质量。下面以安徽广播电视台大蜀山台的供配电系统为例进行具体分析。

1 发射台供配电系统现状

大蜀山发射台有蜀山路和潜水变两路十千伏外电，其中主路蜀山路为专线，两路外电经过山顶两环网柜传输至机房高压配电柜。高压柜为施耐德merlin Gerin 系列，共六组柜体，两路进线智能控制开关具自动倒换功能，两路ABB 的SCBZ10-500/10 型变压器进电实际是并接在一路外电上的，次级出线接低压配电柜控制柜。低压柜也是施耐德品牌，共7 组柜体，其中P1 为开关联络柜，P7 为电容补偿柜，其余为接线柜。2006年进行过局部改造，将P2接线柜与其它柜体独立，主变压器通过P3、P4、P5 和P6 柜给机房供电，备变压器在控制开关前端引线经P2 柜给其它负载供电，主变压器供电或主控开关故障时机械电器闭锁节点会将全部负载切换至备变压器供电。发射台还配备柴油发电机，采用康明斯发电机组，通过柴油机开关联络柜输出与主供电母排连接，柴油机只作为最后一级备份，仅在外电全断或主备低压连锁开关全部失灵的极小概率情况下才能用到，需人工按规定步骤切换。低压主供电系统如图1所示（图中不含电容柜）。

图1 低压主供电系统结构图

除了发射台机房播出技术系统供电外，其余办公用电、动力用电及生活区用电属于二级用电，通过P2 柜引出的配电柜（箱）进行调配。该类供电虽然负载本身无太多安全保障要求，但是终端众多，分布区域广泛，一旦出现负载短路、超负荷运转、遭受雷击等状况，也会造成机房电网的波动，因此也需要很好管理起来。

2 供配电系统的优化与改造

2.1 系统本身性能的优化

发射台供配电系统性能的优化主要源自两方面，一是设备的更新换代，二是新增提高系统可靠性的设备。

2.1.1 设备的更新换代

为了从根本上提升系统或设备的性能或者解决原有系统存在的瓶颈，就需要对其进行更新升级。基于此原因，大蜀山发射台近十几年来陆续进行了一系列系统升级和更换：

2003 和2005 年分别对低、高压配电柜进行更换，实现了模块化取代开放式架构、抽屉供电单元取代固定单元、智能自动控制取代人工控制三大转变，同时进口配电柜取代原国产八十年代的设备，性能和稳定性都得到了极大提升。

2007 年底对两路外电进山线路进行下地改造，取代原有的架空线路［1］。大蜀山土层较浅，但山中树木生长速度较快，容易引起树木蹭破电缆外皮、顶坏或压坏线路的情况，有时出现倒树现象，还可能造成线缆断裂。因为传输线路过长，即便每年投入大量人力物力去巡检，但此类事情防不胜防。下地改造基本解决了以上问题，使用电安全性得到提高，运维成本则大大降低。

2010 年进行供电增容改造，用500KVA 进口ABB 干式变压器取代原315KVA 国产油式变压器［2］，一方面解决了因机房用电设备增多导致用电负载不足的瓶颈，另一方面干式相对油式拥有无可比拟的安全可靠性优势，维护项目和维护量也大大减少。

2018 年山顶两路外电架空油闸开关改造为环网柜，将架空设备改为封闭箱体设备，可靠性进一步提升，减少了设备受风雨雷电自然现象造成的影响，也消除了山中各种动物攀爬对供电形成的威胁。

2.1.2 增设改善系统的设备和设施

在基础硬件提升的基础上，还可以通过增设新设备来进一步改善系统的性能和指标。

新变压器安装后不久，发射台为其选配SPKB3-165-10/35-9 型真空有载分接开关，可与变压器配套组成9 级有载调压系统，保证设备用电电压稳定在一定的范围内，使用电设备正常工作，降低损耗、减少费用，提高用电装置的寿命。相对以前油变自带的调压器，无论调整级数还是自动化水平（采取PLC 控制）均有提高，电压输出稳定性明显提高。

2005 年底高压柜更换时同时为低压配电柜增加了电容补偿柜，采取三相电容自动补偿方式，并根据发射台工作特点，使用了抗灰尘、抗静电的专用电力电容器，同时增加了电容容量，减少投切次数。长期工作中补偿后功率因数稳定在0.95 以上， 从而降低电能损耗，节省电费开支，提高设备的利用率， 保证电能质量。

高山发射台处于森林环绕之中，野猫、老鼠等小动物容易进入电缆沟、线槽等地方，需要有一定的防入侵措施。大蜀山发射台根据系统实际状况，在配电柜底部穿线的通路处全部用防火泥将各洞口密封，对于一些系统顶端或侧翼裸露线排，也都用绝缘材料遮挡，力求不留死角，有效地解决了小动物入侵的问题。

通过以上措施，使发射台的供电保障水平又提高了一个层次。

2.2 针对实际应用进行技术改造

除了系统本身性能的提升外，还可以通过技术改造进一步改善台站的供、用电质量。不同发射台面对实际情况不同，技改因台站而异，大蜀山台主要实施过两类较大技改项目。

2.2.1 增设UPS 系统

一些重要设备系统对供电要求特别高，适宜用UPS 电源供电，应该进行供电改造。

高压配电柜控制部分是核心控制部分，一旦掉电就可能导致切换失灵或逻辑异常，使用UPS 供电无疑是最佳选择，2004 年大蜀山台为其配备了山特STKC3KS/1H 3KVA UPS 电源，并按照UPS 和电池的使用周期及时更新。

数字发射机对外电波动比较敏感，供电异常状况下，容易出现设备重启、控制系统紊乱、数字调制器（激励器）参数变动、功放封锁、器件损坏等状况，需要更可靠的电源系统来支撑，2010 年发射台利用中央专项建设资金，为21CH、30CH、 38CH 配 备 了 易 事 特EA66 型30KVA 的UPS 电源及电池柜，使数字发射系统真正得到了不间断、高质量的供电［3］。

除此之外，信源及值班监控系统均为低功率设备，且数量众多，其安全级别要求最高，属于不能停断的设备，但是对供电质量的要求同样很高，使用UPS 供电是最佳选择。2006 年为其配备了10KVA UPS，并按使用寿命及时更换，目前为可靠性高、使用寿命周期长的安德力士GLE1110 工频UPS。为了确保UPS 本身损坏无输出时系统仍能工作，加装一电源控制箱，利用交流接触器控制UPS 无输出时能切回外电供电（图2），图中P4-5 和P4-6 均为低压柜的抽屉供电单元。

图2 信号源监控系统供电总图

2.2.2 防雷接地系统优化

雷电对发射台供电设备及用电负载的影响比较大，往往会造成比较重大的损失，如发射机播出中断、播出器件损坏、安防监控系统失灵等。在大蜀山发射台，发射塔本身就是一个良好的接地体和避雷针，下有良好的地网支撑，机房地和铁塔地共地，宿舍地与机房地等电位连接。按“尖帐篷”避雷针保护模型，发射塔高106 米，保护的建筑物及设备均不超过30 米，保护半径至少应为76 米，已完全满足要求，加上各建筑均有自己完备的避雷带、避雷线及避雷网，因此理想状况下系统应该符合防雷的要求，但是实际雷击次数及损失仍旧较大。后来我们根据《建筑物防雷设计规范》新的滚球方法（几何击距法） 计算，发现仍有许多房屋及设备暴露在雷击危险下，根据该模型，我们完善了台区接地装置，在相关地域增设了避雷针，并在此后几年间不断优化，图3 为最新的避雷器效果图。经过改造，近年来雷电本身造成的损失已经很少，供电引起的波动也主要源自外部电网而非发射台本级［4］。

图3 台区避雷器安装效果图

除了整体防雷外，在各用电负载配电箱采取二级、三级防雷措施同样重要，发射台陆续在生活区总供电、职工宿舍供电、食堂供电、铁塔亮化供电、山下水泵房供电的配电柜（箱）处增加避雷器，减少雷电对负载供电的影响。

总 结

综上所述，对广播电视发射台的供配电系统的要求虽然很高，但是只要我们结合台站实际情况，通过合理的技术改造和系统优化，就可以增强硬件的稳定性和可靠性，消除薄弱环节，提高相关系统的保障等级，有效提升广播电视发射台供配电系统的整体运行质量，使其更好地服务于发射台的安全优质播出工作。