中波臺(tái)站供配電系統(tǒng)的改造技術(shù)研究

鄧美亮

（廣東省惠州中波轉(zhuǎn)播臺(tái)，廣東 惠州 516001）

0 引 言

隨著中波臺(tái)站發(fā)射技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，中波臺(tái)站加強(qiáng)了對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)完整性的重視與關(guān)注，以確保中波臺(tái)站日常運(yùn)行穩(wěn)定可靠。在中波臺(tái)站系統(tǒng)的建設(shè)管理中，供配電系統(tǒng)作為建設(shè)的重中之重，是中波臺(tái)站穩(wěn)定發(fā)射和正常工作的關(guān)鍵。但就現(xiàn)階段的中波臺(tái)站建設(shè)而言，中波臺(tái)站供配電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)或多或少地存在電源故障、供電缺相等問題，嚴(yán)重影響中波臺(tái)站系統(tǒng)建設(shè)的完整性，直接導(dǎo)致最終運(yùn)營效果大打折扣。因此，本文對(duì)中波臺(tái)站供配電系統(tǒng)的改造技術(shù)進(jìn)行研究，借助供配電系統(tǒng)功能的完善不斷提高中波臺(tái)站建設(shè)水平，具備重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

1 中波臺(tái)站簡介

廣東省惠州中波轉(zhuǎn)播臺(tái)（以下簡稱惠州臺(tái)）位于廣東省惠州市水口東江大道，有120 m鐵塔2座，76 m鐵塔1座，微波鐵塔1座[1]。目前，惠州臺(tái)承擔(dān)5個(gè)頻點(diǎn)、4套節(jié)目的播出和實(shí)驗(yàn)任務(wù)，一直擔(dān)負(fù)著廣東省東南地區(qū)（惠州、東莞、深圳等）中央人民廣播電臺(tái)和廣東省人民廣播電臺(tái)節(jié)目的覆蓋工作，為惠州市和周邊地區(qū)社會(huì)穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)、文化發(fā)展發(fā)揮了重要的作用，是我省東南地區(qū)非常重要的、具有戰(zhàn)略地位的一座中波轉(zhuǎn)播臺(tái)。

2 供配電系統(tǒng)改造的必要性

廣東省惠州中波轉(zhuǎn)播臺(tái)前身是惠州市廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)，隸屬惠城區(qū)廣播電視局管理的副科級(jí)建制事業(yè)單位，于1965年正式開播，屬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)播中央人民廣播電臺(tái)、廣東省新聞臺(tái)和珠江經(jīng)濟(jì)臺(tái)[2]?；葜葜胁ㄞD(zhuǎn)播臺(tái)在建設(shè)過程中，供配電系統(tǒng)隨著轉(zhuǎn)播臺(tái)的不斷改造升級(jí)而逐步完善。盡管如此，惠州中波轉(zhuǎn)播臺(tái)的高低壓配電柜系統(tǒng)、隔離變壓器設(shè)備甚至是供電線路等已經(jīng)歷多年的使用，內(nèi)部存在一定程度的線路老化問題，相關(guān)構(gòu)件的氧化問題較為嚴(yán)重，甚至部分靈敏開關(guān)的敏感度降低，造成整個(gè)供配電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率低下。經(jīng)過多年的運(yùn)行和損耗之后，線路連接較為復(fù)雜，很容易發(fā)生安全事故，存在較為嚴(yán)重的安全隱患。因此，惠州中波轉(zhuǎn)播臺(tái)供配電系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前中波轉(zhuǎn)播臺(tái)的實(shí)際需要，對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行改造已勢(shì)在必行。

3 中波臺(tái)站供配電系統(tǒng)的改造

3.1 高、低壓配電柜的優(yōu)化選擇

高、低壓配電柜主要包括受電柜、聯(lián)電柜及配電箱三大部分。受電柜主要對(duì)市電和自發(fā)電進(jìn)行轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)外部供電與中波轉(zhuǎn)播臺(tái)內(nèi)部供配電系統(tǒng)柴油發(fā)電機(jī)之間的電能轉(zhuǎn)換，與用于無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償調(diào)節(jié)的電容補(bǔ)償柜并聯(lián)[3]，如圖1所示。在高、低壓配電柜的優(yōu)化選擇過程中，配電柜的開關(guān)狀態(tài)主要分為自動(dòng)狀態(tài)、0狀態(tài)及手動(dòng)狀態(tài)三種模式，借助不同模式之間不同的工作方式實(shí)現(xiàn)不同的控制目標(biāo)，從而使配電柜更好地服務(wù)于中波站臺(tái)。在工作過程中，當(dāng)高、低壓配電柜開關(guān)處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，如果市電供電指示燈為合閘則為市電供電；如果市電供電指示燈為分閘，發(fā)電機(jī)會(huì)自啟轉(zhuǎn)為自發(fā)電。當(dāng)受電柜開關(guān)在0狀態(tài)，如果停電，市/自轉(zhuǎn)換盒不會(huì)動(dòng)作，指示燈為合閘狀態(tài)，發(fā)電機(jī)自啟，但因?yàn)槭须婇l沒有分閘，所以無法送電。當(dāng)受電柜開關(guān)在手動(dòng)狀態(tài)，如果想用發(fā)電機(jī)帶載運(yùn)行，市電分閘發(fā)電機(jī)將會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。

圖1 受電柜

為了進(jìn)一步確保聯(lián)電柜使用過程滿足電路運(yùn)行需要，更好地服務(wù)于中波站臺(tái)的工作過程，避免中波站臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)不能及時(shí)斷開電路造成影響范圍的拓寬，有必要對(duì)聯(lián)電柜進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。將聯(lián)電柜改造優(yōu)化后，當(dāng)聯(lián)電柜在“0”斷開位置、受電柜在“自動(dòng)”位置時(shí)，供配電系統(tǒng)是雙路供電，如“1”變或“2”變有某路故障停電，柴油發(fā)電機(jī)會(huì)自動(dòng)開啟供電。如果選擇“1”變或者“2”變單一供電，首先應(yīng)將受電柜打在“0”斷開位置，再按分閘，然后把聯(lián)電柜打在所選擇“1”或“2”變位置，用搖桿把聯(lián)動(dòng)搖進(jìn)去，合閘，此時(shí)另一路完全斷開。

在配電柜優(yōu)化改造后，配電柜在電路中能夠起到控制電路和分流電路的基本作用。借助優(yōu)化后的配電柜控制功能，能夠?qū)㈦娔芊峙涞礁鱾€(gè)負(fù)荷部位，并在電路短路、過載和漏電時(shí)進(jìn)行斷電保護(hù)[4]。一般而言，配電部分包括饋電柜A和饋電柜B、穩(wěn)壓柜（供電房）和饋電柜A和饋電柜B、UPS電源（機(jī)房）。在改造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在柜體上下兩端的適宜位置放置不同數(shù)量的散熱槽孔，當(dāng)柜內(nèi)電器元件發(fā)熱使得整個(gè)供配電系統(tǒng)的運(yùn)行熱量上升時(shí)，能借助在適宜位置設(shè)置的開孔有效排出上端槽孔的熱量，利用冷風(fēng)不斷地由下端槽孔補(bǔ)充進(jìn)柜的方式，使密封的柜體自下而上形成一個(gè)自然通風(fēng)道，以此達(dá)到散熱目的。

此外，配電箱的復(fù)位操作和更換也是中波站臺(tái)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的主要功能表現(xiàn)[5]。由于配電箱的運(yùn)行過程中僅僅具備自我保護(hù)功能，當(dāng)電路運(yùn)行受到某一超過閾值的電流沖擊時(shí)會(huì)為保障電路的運(yùn)行而斷開，此時(shí)需要手動(dòng)將把手打到“RESET”復(fù)位停幾秒，然后再手動(dòng)打到“ON”開位置，保證中波站臺(tái)電路運(yùn)行過程中的通暢。但為進(jìn)一步優(yōu)化中波轉(zhuǎn)播臺(tái)供配電系統(tǒng)的運(yùn)行功能，需要對(duì)配電箱進(jìn)行更換和改造優(yōu)化。首先，把手開關(guān)打到“OFF”位置再將外箱解鎖，然后按到解鎖拉紅色桿到退出位置再用力拉出來即可，安裝推進(jìn)配電箱按到解鎖接紅色桿到插入狀態(tài)關(guān)好外殼，再將把手開關(guān)打到“ON”位置。更換配電箱時(shí)要注意電流安數(shù)。

3.2 隔離變壓器的選擇

由于整個(gè)供配電系統(tǒng)變電部分的作用主要是把供電電源的電壓通過變壓器變?yōu)檫m合用電設(shè)備使用的電壓，并以一定的接線方式把電能分配給各用電設(shè)備，滿足不同用電設(shè)備的基本需要，因此，配置主要變壓器時(shí)，可利用變壓器來改變交流電壓大小，使該類型設(shè)備符合電氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的基本要求。廣東省惠州中波轉(zhuǎn)播臺(tái)裝載2臺(tái)400 kVA變壓器，由出線柜A到變壓器A，出線柜B到變壓器B。上述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步延伸，再分別到受電柜A和受電柜B，實(shí)現(xiàn)市電與柴電轉(zhuǎn)換柜和市電與柴電轉(zhuǎn)換柜之間的電能轉(zhuǎn)換。

3.3 穩(wěn)壓器的選擇

選擇穩(wěn)壓器時(shí)，穩(wěn)壓電源應(yīng)該選擇具備UPS穩(wěn)壓電源方式的電源。該電源一般由20塊12 V電池組成，主要保障信號(hào)柜和外部聯(lián)鎖不斷電。其正常工作狀態(tài)是市電供電，市電停電時(shí)由UPS電源供電。借助該電源的可控硅無觸點(diǎn)開關(guān)以及智能控制設(shè)施等，能夠?qū)崿F(xiàn)中波轉(zhuǎn)播臺(tái)供配電系統(tǒng)快速調(diào)節(jié)參數(shù)和智能化平衡的目的，實(shí)現(xiàn)延時(shí)、過壓、欠壓、逆相、缺相、過電流保護(hù)及報(bào)警等功能。首先對(duì)轉(zhuǎn)播臺(tái)全系統(tǒng)的用電負(fù)荷進(jìn)行估算，然后根據(jù)估算負(fù)荷參數(shù)匹配性地選擇廣播電臺(tái)正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要的穩(wěn)壓器，著重考慮穩(wěn)壓器的功能應(yīng)用和系統(tǒng)運(yùn)行的匹配性和平衡度，充分發(fā)揮穩(wěn)壓器降低延時(shí)、過電保護(hù)和快速調(diào)節(jié)的功能。另外，設(shè)計(jì)穩(wěn)壓器主回路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的過程中，應(yīng)該避免穩(wěn)壓器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)不穩(wěn)定性，消除觸電開關(guān)開啟或者關(guān)閉時(shí)造成的電流沖擊和電壓損壞，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3.4 供電線路改造

改造后的供電系統(tǒng)如圖2所示，可大致分為電源部分、變電部分及配電部分三大部分。以電源部分為例分析，電源部分分外部供電和自發(fā)電（柴油發(fā)電機(jī)），外部供電有兩路分別到進(jìn)線柜A和進(jìn)線柜B以及UPS穩(wěn)壓電源（信號(hào)房內(nèi)主要保障信號(hào)柜和外部聯(lián)鎖不斷電）；自發(fā)電（柴油發(fā)電機(jī)）有兩臺(tái)，分別到市電/柴電轉(zhuǎn)換柜A和市電/柴電轉(zhuǎn)換柜B。在市電能量供給過程中，市電有二路10 kV中波線601（駱塘站F15支線）到進(jìn)線柜A，10 kV轉(zhuǎn)播線602（龍津站F13天寶支線）到進(jìn)線柜B，再由一路輸入進(jìn)線A/B接線柜。自發(fā)電為柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電方式，有2臺(tái)144 kVA發(fā)電機(jī)分別到受電柜A（市電與柴電轉(zhuǎn)換柜）和受電柜B（市電與柴電轉(zhuǎn)換柜）。

圖2 供電系統(tǒng)圖

4 避雷相關(guān)措施

由于中波轉(zhuǎn)播臺(tái)供配電系統(tǒng)在運(yùn)行過程中很容易受到周邊環(huán)境如雷擊影響，因此有必要對(duì)避雷措施進(jìn)行探討。在整體改造設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)在中波轉(zhuǎn)播臺(tái)的塔頂端部位安裝避雷針，保護(hù)面積應(yīng)該覆蓋重點(diǎn)轉(zhuǎn)播設(shè)備放置安裝位置，防止空氣中的雷電直擊設(shè)備而導(dǎo)致安全事故發(fā)生。同時(shí)，在高低壓線路設(shè)計(jì)過程中，高壓線路靜電柜應(yīng)該設(shè)置過電壓保護(hù)，而在變壓器房高低壓配電柜安裝甚至是UPS機(jī)房安裝過程中，都應(yīng)該將其以接地線路和主安裝系統(tǒng)中的接地母線連成整體，避免配電柜等的落地點(diǎn)處于機(jī)房外部較為潮濕的地區(qū)，引發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié) 語

本文以惠州中波轉(zhuǎn)播臺(tái)供配電系統(tǒng)的改造為研究內(nèi)容，探究了供配電系統(tǒng)改造的必要性，進(jìn)而分析了中波臺(tái)站供配電系統(tǒng)改造中的高低壓配電柜選擇、隔離變壓器選擇、穩(wěn)壓器選擇和供電線路改造等內(nèi)容。發(fā)射臺(tái)在整體改造時(shí)，科學(xué)規(guī)劃和設(shè)置變壓器房、配電房、UPS機(jī)房等的空間位置，構(gòu)建由建筑地網(wǎng)、發(fā)射塔基礎(chǔ)網(wǎng)及人工地網(wǎng)組成的全臺(tái)地網(wǎng)，均有利于中波轉(zhuǎn)播臺(tái)供配電系統(tǒng)避雷能力的快速提升。