航路雷達(dá)站供電系統(tǒng)的配置及維護(hù)

王新院 李中新

中國(guó)民用航空西北地區(qū)空中交通管理局

1 航路雷達(dá)站供電系統(tǒng)配置介紹

按照空管局2015年12月25日下發(fā)的《民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施設(shè)備供配電配置指導(dǎo)材料》的要求：在滿足空管二級(jí)供電保障的情況下，應(yīng)急電源應(yīng)由兩套柴油發(fā)電機(jī)組提供保障。供電系統(tǒng)應(yīng)至少采用單總線UPS供電系統(tǒng)。電源監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備對(duì)市電輸入電源、柴油發(fā)電機(jī)組、ATS輸出、UPS供電系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)視和告警功能；應(yīng)具備對(duì)UPS蓄電池組單體電壓、內(nèi)阻等電池性能的監(jiān)視功能；應(yīng)具備機(jī)房環(huán)境監(jiān)視報(bào)警功能；其終端應(yīng)設(shè)置在相關(guān)技術(shù)人員值班席位。

航路雷達(dá)站一般建在山區(qū)或地勢(shì)較高的地方，供電線路較長(zhǎng)一般采用空管二級(jí)供電保障?？展芏?jí)供電保障是指從一個(gè)穩(wěn)定可靠的獨(dú)立電源引入一路供電線路，該穩(wěn)定可靠的電源可從兩個(gè)以上獨(dú)立電源構(gòu)成的穩(wěn)定可靠的供電環(huán)網(wǎng)引接，該路供電容量均需滿足臺(tái)站所有負(fù)荷需求，且留有冗余。

下面主要針對(duì)航路雷達(dá)站的空管二級(jí)供電保障及UPS的配置進(jìn)行分析。空管局某航路雷達(dá)站于2004年開(kāi)始建設(shè)和安裝設(shè)備，于2005年5月1日正式投入使用，供電系統(tǒng)組成為：高壓供電線路14km，一臺(tái)ABB干式變壓器，兩臺(tái)VOLVO 80KVA柴油發(fā)電機(jī)，兩部GE 40KVAUPS，為雷達(dá)設(shè)備及相關(guān)通信設(shè)備提供可靠的供電保障。根據(jù)臺(tái)站2005～2017年的臺(tái)站設(shè)備故障（包括供電部分）記錄顯示，13年期間，航路雷達(dá)站共計(jì)故障32次：其中雷達(dá)設(shè)備故障占8次，占總故障次數(shù)的25%；供電故障24次，占總故障次數(shù)的75%。部分故障統(tǒng)計(jì)表，見(jiàn)下表。通過(guò)對(duì)故障的分析，供電設(shè)備的安全運(yùn)行對(duì)整個(gè)航路雷達(dá)站起著至關(guān)重要的作用。下邊分別從航路雷達(dá)站高低壓部分、發(fā)電機(jī)組、UPS部分進(jìn)行分析。

2 高低壓部分

空管局某航路雷達(dá)站從城市變電站引接為10KVA高壓，從變電所引出有8km采用高壓電纜傳送，高壓電纜穿入城市電纜地溝，進(jìn)入郊區(qū)后引接至高壓電纜桿，通過(guò)20組電桿架設(shè)到雷達(dá)站。進(jìn)入雷達(dá)站后，先進(jìn)入高壓柜然后通過(guò)變壓器轉(zhuǎn)換至低壓配電柜，通過(guò)電壓配電柜送至自動(dòng)切換柜（ATS柜），然后送入U(xiǎn)PS柜，最終供給設(shè)備使用。在臺(tái)站運(yùn)行十余年的時(shí)間中，供電故障占據(jù)所有雷達(dá)站故障的75%，需要加強(qiáng)對(duì)高低壓設(shè)備的維護(hù)和資金投入。在日常維護(hù)中需要重點(diǎn)注意以下幾個(gè)方面：

表 航路雷達(dá)站故障統(tǒng)計(jì)表

（1）由于高壓供電線路比較長(zhǎng)，既有高壓電纜又有高壓架空線路，在日常維護(hù)中，首先要做好線路的防雷事宜，注意沿線架空線桿附近樹(shù)木造成對(duì)線路的影響，加強(qiáng)與鄉(xiāng)鎮(zhèn)和附近村落的聯(lián)系，張貼供電安全須知，普及用電安全知識(shí)；其次應(yīng)該對(duì)線路經(jīng)過(guò)的地方留下標(biāo)志物，在電桿上張貼警示標(biāo)識(shí)和線桿標(biāo)號(hào)以及電話，如遇到外力對(duì)電桿的影響時(shí)，能夠及時(shí)聯(lián)系維護(hù)部門(mén)；最后對(duì)高壓線路和高壓系統(tǒng)，可以聘請(qǐng)當(dāng)?shù)赜匈Y質(zhì)的電力公司，進(jìn)行代維，除做好日常巡視，應(yīng)加強(qiáng)各種應(yīng)急情況的處置。

（2）高低壓系統(tǒng)在進(jìn)行建設(shè)時(shí)，應(yīng)該預(yù)留足夠多的低壓輸出空開(kāi)，以便后期進(jìn)行添加相關(guān)設(shè)備的使用。在實(shí)際運(yùn)行中，日常巡視應(yīng)注意觀察高低壓相關(guān)指示數(shù)值。另外應(yīng)該在高低壓機(jī)房及其他機(jī)房布置防鼠裝置，如制作擋鼠板、墻角擺放粘鼠板等。避免因老鼠造成供電短路。

（3）加強(qiáng)對(duì)ATS柜及核心部件的檢查和維護(hù)。如：某空管分局航管樓所使用的雙總配電柜是所使用的施耐德NSX 250/200A 3P IE6.2電子脫扣式開(kāi)關(guān)，由于參數(shù)設(shè)置不正確，造成保護(hù)性跳閘，從而造成航管樓斷電，多架飛機(jī)受到斷電的影響。所以在對(duì)核心部件進(jìn)行安裝和調(diào)試時(shí)，應(yīng)根據(jù)臺(tái)站實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，應(yīng)注意三項(xiàng)平衡的設(shè)置。按照空管局2015年12月25日下發(fā)的《民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施設(shè)備供配電配置指導(dǎo)材料》的要求：ATS宜具備人工旁路功能，以便于維護(hù)操作。避免因ATS設(shè)備故障造成供電無(wú)法輸入U(xiǎn)PS系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。

3 柴油發(fā)電機(jī)組部分

航路雷達(dá)站一般采用兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組，在高壓供電中斷后，應(yīng)及時(shí)啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行交替向UPS設(shè)備進(jìn)行供電，在日常工作中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

（1）柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)定期進(jìn)行測(cè)試和應(yīng)急演練，建議在周維護(hù)中進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行測(cè)試，在月維護(hù)中進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)組和ATS柜及UPS設(shè)備之間的應(yīng)急演練。

（2）注意柴油發(fā)電機(jī)組和UPS設(shè)備之間的參數(shù)設(shè)置之間的匹配設(shè)置，如有的型號(hào)的UPS設(shè)備對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的輸出電壓和相位有嚴(yán)格的要求，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組輸出頻率和電壓不穩(wěn)定時(shí)，無(wú)法將電力送入U(xiǎn)PS系統(tǒng)。如：某空管分局在2009年11月對(duì)雷達(dá)站進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)的更換，當(dāng)時(shí)使用的UPS設(shè)備以色列GA伽瑪20KVA UPS，由于新油機(jī)供電輸出過(guò)大，該UPS保護(hù)裝置也沒(méi)有自動(dòng)啟動(dòng)，導(dǎo)致UPS燒壞，造成雷達(dá)設(shè)備停機(jī)。

（3）柴油發(fā)電機(jī)組工作時(shí)需要良好的通風(fēng)和排氣，在啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)時(shí)應(yīng)注意通風(fēng)和廢氣的排放，另外在高寒地區(qū)，在冬季時(shí)應(yīng)及時(shí)開(kāi)啟自動(dòng)加溫功能，確保柴油發(fā)電機(jī)能夠及時(shí)開(kāi)啟。

4 UPS部分

UPS（Uninterruptible Power System），即不間斷電源，是一種含有儲(chǔ)能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓不間斷電源。UPS電源系統(tǒng)由五部分組成：主路、旁路、電池等電源輸入電路，進(jìn)行AC/DC變換的整流器（REC），進(jìn)行DC/AC變換的逆變器（INV），逆變和旁路輸出切換電路以及蓄能電池。如下圖。UPS在整個(gè)航路雷達(dá)站起著非常重要的作用，它能給后端負(fù)載提供優(yōu)化、純凈、不間斷的電源。一旦UPS出現(xiàn)故障將對(duì)所帶負(fù)載造成致命影響。如：某空管站航管樓兩臺(tái)并機(jī)SITEPRO 150KVA UPS系統(tǒng)，因兩臺(tái)主機(jī)的并機(jī)板發(fā)生通訊故障。導(dǎo)致兩臺(tái)主機(jī)不同步，各自的主機(jī)發(fā)出各自控制信號(hào)，引起兩臺(tái)并機(jī)輸出電壓、相位、電流調(diào)控不一致，檢測(cè)數(shù)據(jù)不同，且無(wú)法進(jìn)行正常并機(jī)通訊。從而導(dǎo)致UPS切斷輸出和輸入開(kāi)關(guān)跳閘，造成負(fù)載掉電。在日常維護(hù)中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

（1）由于航路雷達(dá)站一般采用空管二級(jí)供電，線路受異常天氣影響較大，所以對(duì)UPS設(shè)備的依賴(lài)性比較大，需要UPS后備電池滿足4小時(shí)以上后備時(shí)間，并且按照UPS維護(hù)要求定期進(jìn)行充放電、檢查測(cè)試電池并繪制放電曲線。

（2）由于航路雷達(dá)站UPS后端引接負(fù)載比較固定，基本為雷達(dá)設(shè)備、VHF設(shè)備、ADSB設(shè)備及傳輸設(shè)備。所以在選擇采用UPS的配置方式時(shí)，注意負(fù)載率，建議負(fù)載率為60%左右。必要時(shí)在使用并機(jī)UPS時(shí)，可啟用休眠模式。另外根據(jù)2015年12月25日下發(fā)的《民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施設(shè)備供配電配置指導(dǎo)材料》的要求，在條件許可的情況下雷達(dá)站可以采用雙總線UPS供電系統(tǒng)，從而提高UPS系統(tǒng)的可靠性。

圖 UPS電源結(jié)構(gòu)原理圖

（3）日常巡視中加強(qiáng)機(jī)房環(huán)境和設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)，看是否存在異味、異響以及負(fù)載電流異常變化等，注意探測(cè)UPS散熱風(fēng)扇的風(fēng)量是否正常，及時(shí)清除機(jī)身的散熱柵格堵塞物或更換風(fēng)扇。

5 結(jié)束語(yǔ)

航路雷達(dá)站是實(shí)行雷達(dá)管制的重要設(shè)備，供電系統(tǒng)是雷達(dá)設(shè)備正常工作的能源保障。除了在日常工作中需要加強(qiáng)供電系統(tǒng)的巡視和維護(hù)外，在臺(tái)站建設(shè)時(shí)應(yīng)該注意接地系統(tǒng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格防雷設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)配置并定期進(jìn)行檢測(cè)，在進(jìn)行UPS設(shè)備和油機(jī)的采購(gòu)時(shí)應(yīng)該注意兩個(gè)設(shè)備之間的匹配。總之，航路雷達(dá)站是一個(gè)大的系統(tǒng)，在進(jìn)行各項(xiàng)設(shè)備的配置和安裝時(shí)，應(yīng)充分考慮不同設(shè)備之間的兼容性，只有這樣雷達(dá)設(shè)備才能夠更好地平穩(wěn)運(yùn)行，確保航空安全。