广播发射台站供配电系统设计——以贵州省广播电视局八五九台为例

刘 雁

（作者单位：贵州省广播电视局八五九台）

1 系统设计背景

1.1 基本概况

发射台站对供配电系统规范化要求高，配电柜的科学布线和智能化的供配电切换显得十分重要。贵州省广播电视局八五九台现有两套广播节目转播发射系统配置，发射功率10kW的中波广播发射机设备一主一备共4台，日常安全播出需要2台不同频率的10kW广播发射机同时工作。机房配备的相应外围设备还有信号源接收处理系统、音频信号监测监听系统、音频切换系统，同时机房安装有空调3台、计算机4台。用于发射机运行、音频信号等情况监测、机房照明、值班室用电等发射机房的其他用电设备，以及生活区域的一至三楼职工值机的基本生活用电等。规范化的科学布线和智能的供配电切换设置，迫切需要对原有的高压切换设备进行升级和更换。同时需要配备2台隔离变压器、更换柴油发电机、增加一套低压双电源柜并进一步规范配电柜的线路走向。并进行设备防雷措施升级，配备系列避雷设施以及设备的接地措施，形成一套安全系数高的智能一体化供配电切换系统，以适应各种复杂的供电环境和突发情况以达到台站不间断供电要求。

八五九台台站位于雷暴区，每年的梅雨雷暴季对台站内的发射设备造成很大影响，因此对设备的防雷措施要求极高，在高压配电前端有必要进行科学配置。在此次供配电系统改造工程方案中在现有的设备上增加防雷隔离变压器1台，并更新发电机组1套。

基于外部供配电系统频繁地切换，高压智能化切换系统设备老化的实际情况，台站的日常保障工作措施有：一是加强柴油发电机房的设备检修和日常维护，以备在外电停电自动切换系统不能及时切换的情况下启动柴油发电机组进行及时供电，以确保节目的安全播出，但柴油发电机组供电只能进行短暂供电；二是在安全播出的重要保障期前，以协调函的方式请求台站地所属的城郊供电所及时进行线路检修，确保重要播出期的安全播出工作；三是及时联系厂家和设备商进行技术沟通，减少因自动切换系统误操作影响安全播出。这是减少线路切换、预防设备故障和在重要播出保障期确保安全播出的主要措施。但因供配电系统自动切换系统的老化和不易维护性，工作极为被动，这些措施治标不治本。对该台的安全播出工作带来极大影响，对工作人员的人工操作也带来极大的安全隐患。

1.2 配置方案

为满足台站实际工作、生活的用电需求，结合台站安全播出要求，根据值机人员工作和生活实际用电情况，两路10 kV外电分别配备防雷隔离变压器，同时配置有玉柴发电机组、沃尔沃发电机组各1套，低压智能切换电源柜1组（带JKL5C智能无功功率自动补偿控制器1套），配电柜（进线柜、出线柜）1套，广电专用稳压柜1组，以及附属设备和避雷设置等。台站现有广电专用稳压器和配电柜各1组。本文设计的供配电智能化切换系统能够使台站的供配电更加智能、可靠、安全，满足日益增长的安全播出的实际需求。

两路外电（头宁线、双宁线）和发电机组经低压切换供配电系统电源柜进入配电柜和稳压器，再经过稳压器输出至广播发射机。低压切换双电源柜的主要作用是：当外部两路供电正常时，双电源自动选主路外电（头宁线）供电；当主路外电（头宁线）故障或计划内停电时，系统自动切换至备路外电（双宁线）供电；如果主、备路同时停电，可以及时启动柴油发电机组进行应急供电；当外电复电时，低压切换供配电系统自动切换到外电供电，全程高效智能化无须人为操作。

2 系统设计

供配电系统改造的配置要求及主要技术参数应满足：需要更换1套智能一体化的供配电切换系统。其中，包括1套功率更大的柴油发电机组、1台防雷隔离变压器和安全系数更高的供配电低压切换系统，以适应各种复杂的供配电环境和突发情况，以保障节目安全播出的不间断供电要求。此外，该系统具备断电记忆功能，能够判别取样并进行自动转换，具有超前、滞后、过压、欠流指示，能够进行监控，具有较强的抗干扰能力，环境适应性强。

2.1 隔离电力变压器

采用防雷隔离变压器SGB-100kVA型号变压器。在发射系统设备工作时，会经常产生大量的谐波电流并注入供电电网，从而造成交流正弦波的失真，导致一般的模拟控制和模拟仪器都会不可避免地产生控制和测量误差。特别是电力线路经常受到雷击的影响，或开关操作产生过电压与电路本身产生的瞬时过电压干扰，这些过电压往往使电气设备的电子电路受到严重损坏，甚至烧毁。为了解决上述问题，本系统采用广播电视发射专用防雷隔离变压器来保证电路的安全。

2.2 电源切换系统

双电源自动转换开关就是利用电磁线圈瞬时的转换，向供电设备进行供应用电的智能化转换开关。即使在主电源或备用电源故障的情况下，电源切换系统也会智能化切换至应急供电电源，及时保证广播发射系统供电不间断。自动切换开关可以分为自投自复和自投不自复两种形式：自投自复就是供电故障自动却换投送，供电排除后自动恢复复位。自投不自复是指供电故障发生后智能自投，缺点是待故障电路恢复供电后不能自动恢复，需要人工干预才能进行线路的切换和恢复。

2.3 配电系统设施

配电柜的主要功能是对整个供配电系统供电设备的电能进行合理分配，及时、有效、方便地进行开合电路的操作。它具有很高的安全保护水平，并能使值班人员直观地观察各个电路的通断状态，台站内的配电柜可以根据不同的配电要求合理设置。总配电箱、配电箱、开关箱设置在不同区域，并按“总—分—开”的顺序设置在不同的层次上，形成“三级配电”模式。根据台站不同的用电环境（发射机供电、机房供电、生活供电、监控调控供电等不同区域）设置不同的配电箱，同时，对交流接触器按照不同类型进行区分并标识，配电箱中接触器的频繁闭合、过压过流等因素引起的线圈烧坏都会引起线路故障而使发射机无法开机，影响节目的安全播出。

2.4 稳压系统配置

稳压器按稳压性质可以分为直流稳压和交流稳压，而根据发射设备的特殊性，需要采用交流稳压，并且需要在多路供配电线路智能化切换后再接入稳压柜，可以保证不同线路切换、无论功率高低都能得到稳定的电压，从而确保广播发射设备的正常工作。台站采用SBW(S)-GD微机控制广电专用稳压器，该设备在控制电路板上加装有屏蔽防护罩，具有很强的防辐射干扰，可以有效避免电磁辐射对发射系统的影响，同时，稳压器内加装了专业的防雷系统模块，可以有效过滤雷电与浪涌对广播信号发射设备的干扰影响和设备损坏。台站共有“一主一备一应急”的供电线路设置，两路高压外电形成一路主路供电，一路备路供电，为发射信号发射不间断需求，采用一路柴油发电机作为应急供电。“一主一备一应急”三路供配电线路通过智能切换系统后接入稳压器的输入端，其输出端通过加装多路控制开关，不仅满足不同区域供电的需要，而且也实现了多台发射机分路控制稳压功能。广电专用稳压器由稳压电路、伺服电机和控制电路等组成，其工作原理是：在日常的稳压过程中，当稳压器输入端的输入电压或负载发生变化时，其控制电路通过采样、比较、放大，驱动伺服电机旋转，驱使稳压器碳刷位置根据输入电压或负载变化而发生变化，其自动调节线圈匝数比来调节输出电压，从而保持设定输出电压的稳定性。

3 系统设计优势

3.1 切换智能化

总体来说，该切换系统运行可靠、稳定，基本实现了最初设计方案提出的技术要求，能实现供电电源的切换，为安全播出工作提供了很好的技术保障。高压切换转低压切换可以有效避免线路切换检测过程中的误操作。当出现某路外电停电，高压切换可能只检供电线路中的其中一相是否有电，而当检测电路检测供电电路上一相有电时，难免其他相线供电会有缺相，使发射设备不能正常使用，又不能自动切换备用线路，只能人工操作切换备用线路以确保节目的安全播出。低压切换能有效避免此类情况，低压切换高效智能化，且维护成本低、方便安全。

3.2 断路高效化

断路器采用三相柱状结构和新型复合固体绝缘技术，将真空灭弧室、主电路、绝缘、绝缘支撑有机地结合为一体的固体密封杆。设计采用全密封、全绝缘、免维护的结构，彻底解决了真空灭弧室小型化与外绝缘要求之间的矛盾。真空灭弧室安装在绝缘盖内，使真空灭弧室与绝缘一体化，大大提高了其绝缘性能，同时也避免了三相通用箱式结构中的内部产生电弧，消除了内部冷凝的问题，并很好地隔离了高压部分和低压操作部分。

3.3 绝缘技术化

系统设计中，灭弧室套筒和绝缘支柱采用硅橡胶与SMC（Sheet molding compound）复合材料的复合固体绝缘，外部设有伞裙。这种设计与户外环氧树脂相比，提高了耐臭氧、抗紫外线、抗老化、疏水性和抗低温能力，提高设备的使用寿命，同时断路器外绝缘采用大爬电距离绝缘套筒，使断路器的污秽等级达到IV级以上。

3.4 操作简易化

在操作机构上采用了永磁机构，机构部分封闭在经达克罗防锈处理的不锈钢箱体内，防护等级IP64。供电电源切换高度智能化，无须人为干预。“一主一备一应急”的供电配置，当主路供电停电时自动投切至备用电源，当主电源来电时自动恢复为初始状态。若外部供电同时停电，则需要人工启动发电机应急供电。外电来电后自动恢复初始状态，供电系统正常运行。

4 结论

供配电系统智能化改造工程主要由外部电源供电、柴油发电机组、智能切换控制系统、隔离变压器、稳压器和分配器等多个子系统组成。自投入使用以来，台站内供配电安全保障能力得到了显著提升，安全播出工作得到显著提高，转播的两套节目因供电故障而导致的停播率显著下降，为节目的安全播出工作提供了有力保障。供配电系统智能化改造工程顺利实施以来，不仅能够实现供配电机房无人值班，当外部供电线路故障停电或计划停电的情况下，能自动切换外部备用供电线路，智能化程度高，降低了因外部电源供电或切换失败而带来的安全播出事故，提高了台站节目安全播出的保障水平，获得较高的社会效益。同时，还减轻了台站值机人员的工作量，降低了手动操作的安全风险和人为事故。台站通过对新技术的应用，进一步激励了维护技术人员对科技创新实践的学习，大大提高了技术人员的业务技能水平。同时，也降低了广播节目的安全播出事故，进一步实现节目不间断、高质量的安全播出要求。

贵州省广播电视局八五九台有效地在原供配电系统的基础上，进行技术更新和设备更换，最大限度上提升台站供配电系统安全稳定高效运行效率，从根本上降低了台站安全播出的停播率。将智能化的系统设计更好地应用到中波广播发射工作中，更好地做到“不间断、高质量、既经济、又安全”的安全播出总体要求。

在广播电视节目播出系统中，供配电系统的稳定性尤其重要，双电源或多电源外部供电自动切换系统的应用可以有效解决线路切换带来的停播风险，确保覆盖区域内广播节目信号不间断、高质量的传输，使广播信号发送到千家万户。