廣播發(fā)射臺站供配電系統(tǒng)設計
——以貴州省廣播電視局八五九臺為例

劉 雁

（作者單位：貴州省廣播電視局八五九臺）

1 系統(tǒng)設計背景

1.1 基本概況

發(fā)射臺站對供配電系統(tǒng)規(guī)范化要求高，配電柜的科學布線和智能化的供配電切換顯得十分重要。貴州省廣播電視局八五九臺現(xiàn)有兩套廣播節(jié)目轉播發(fā)射系統(tǒng)配置，發(fā)射功率10kW的中波廣播發(fā)射機設備一主一備共4臺，日常安全播出需要2臺不同頻率的10kW廣播發(fā)射機同時工作。機房配備的相應外圍設備還有信號源接收處理系統(tǒng)、音頻信號監(jiān)測監(jiān)聽系統(tǒng)、音頻切換系統(tǒng)，同時機房安裝有空調3臺、計算機4臺。用于發(fā)射機運行、音頻信號等情況監(jiān)測、機房照明、值班室用電等發(fā)射機房的其他用電設備，以及生活區(qū)域的一至三樓職工值機的基本生活用電等。規(guī)范化的科學布線和智能的供配電切換設置，迫切需要對原有的高壓切換設備進行升級和更換。同時需要配備2臺隔離變壓器、更換柴油發(fā)電機、增加一套低壓雙電源柜并進一步規(guī)范配電柜的線路走向。并進行設備防雷措施升級，配備系列避雷設施以及設備的接地措施，形成一套安全系數(shù)高的智能一體化供配電切換系統(tǒng)，以適應各種復雜的供電環(huán)境和突發(fā)情況以達到臺站不間斷供電要求。

八五九臺臺站位于雷暴區(qū)，每年的梅雨雷暴季對臺站內的發(fā)射設備造成很大影響，因此對設備的防雷措施要求極高，在高壓配電前端有必要進行科學配置。在此次供配電系統(tǒng)改造工程方案中在現(xiàn)有的設備上增加防雷隔離變壓器1臺，并更新發(fā)電機組1套。

基于外部供配電系統(tǒng)頻繁地切換，高壓智能化切換系統(tǒng)設備老化的實際情況，臺站的日常保障工作措施有：一是加強柴油發(fā)電機房的設備檢修和日常維護，以備在外電停電自動切換系統(tǒng)不能及時切換的情況下啟動柴油發(fā)電機組進行及時供電，以確保節(jié)目的安全播出，但柴油發(fā)電機組供電只能進行短暫供電；二是在安全播出的重要保障期前，以協(xié)調函的方式請求臺站地所屬的城郊供電所及時進行線路檢修，確保重要播出期的安全播出工作；三是及時聯(lián)系廠家和設備商進行技術溝通，減少因自動切換系統(tǒng)誤操作影響安全播出。這是減少線路切換、預防設備故障和在重要播出保障期確保安全播出的主要措施。但因供配電系統(tǒng)自動切換系統(tǒng)的老化和不易維護性，工作極為被動，這些措施治標不治本。對該臺的安全播出工作帶來極大影響，對工作人員的人工操作也帶來極大的安全隱患。

1.2 配置方案

為滿足臺站實際工作、生活的用電需求，結合臺站安全播出要求，根據值機人員工作和生活實際用電情況，兩路10 kV外電分別配備防雷隔離變壓器，同時配置有玉柴發(fā)電機組、沃爾沃發(fā)電機組各1套，低壓智能切換電源柜1組（帶JKL5C智能無功功率自動補償控制器1套），配電柜（進線柜、出線柜）1套，廣電專用穩(wěn)壓柜1組，以及附屬設備和避雷設置等。臺站現(xiàn)有廣電專用穩(wěn)壓器和配電柜各1組。本文設計的供配電智能化切換系統(tǒng)能夠使臺站的供配電更加智能、可靠、安全，滿足日益增長的安全播出的實際需求。

兩路外電（頭寧線、雙寧線）和發(fā)電機組經低壓切換供配電系統(tǒng)電源柜進入配電柜和穩(wěn)壓器，再經過穩(wěn)壓器輸出至廣播發(fā)射機。低壓切換雙電源柜的主要作用是：當外部兩路供電正常時，雙電源自動選主路外電（頭寧線）供電；當主路外電（頭寧線）故障或計劃內停電時，系統(tǒng)自動切換至備路外電（雙寧線）供電；如果主、備路同時停電，可以及時啟動柴油發(fā)電機組進行應急供電；當外電復電時，低壓切換供配電系統(tǒng)自動切換到外電供電，全程高效智能化無須人為操作。

2 系統(tǒng)設計

供配電系統(tǒng)改造的配置要求及主要技術參數(shù)應滿足：需要更換1套智能一體化的供配電切換系統(tǒng)。其中，包括1套功率更大的柴油發(fā)電機組、1臺防雷隔離變壓器和安全系數(shù)更高的供配電低壓切換系統(tǒng)，以適應各種復雜的供配電環(huán)境和突發(fā)情況，以保障節(jié)目安全播出的不間斷供電要求。此外，該系統(tǒng)具備斷電記憶功能，能夠判別取樣并進行自動轉換，具有超前、滯后、過壓、欠流指示，能夠進行監(jiān)控，具有較強的抗干擾能力，環(huán)境適應性強。

2.1 隔離電力變壓器

采用防雷隔離變壓器SGB-100kVA型號變壓器。在發(fā)射系統(tǒng)設備工作時，會經常產生大量的諧波電流并注入供電電網，從而造成交流正弦波的失真，導致一般的模擬控制和模擬儀器都會不可避免地產生控制和測量誤差。特別是電力線路經常受到雷擊的影響，或開關操作產生過電壓與電路本身產生的瞬時過電壓干擾，這些過電壓往往使電氣設備的電子電路受到嚴重損壞，甚至燒毀。為了解決上述問題，本系統(tǒng)采用廣播電視發(fā)射專用防雷隔離變壓器來保證電路的安全。

2.2 電源切換系統(tǒng)

雙電源自動轉換開關就是利用電磁線圈瞬時的轉換，向供電設備進行供應用電的智能化轉換開關。即使在主電源或備用電源故障的情況下，電源切換系統(tǒng)也會智能化切換至應急供電電源，及時保證廣播發(fā)射系統(tǒng)供電不間斷。自動切換開關可以分為自投自復和自投不自復兩種形式：自投自復就是供電故障自動卻換投送，供電排除后自動恢復復位。自投不自復是指供電故障發(fā)生后智能自投，缺點是待故障電路恢復供電后不能自動恢復，需要人工干預才能進行線路的切換和恢復。

2.3 配電系統(tǒng)設施

配電柜的主要功能是對整個供配電系統(tǒng)供電設備的電能進行合理分配，及時、有效、方便地進行開合電路的操作。它具有很高的安全保護水平，并能使值班人員直觀地觀察各個電路的通斷狀態(tài)，臺站內的配電柜可以根據不同的配電要求合理設置。總配電箱、配電箱、開關箱設置在不同區(qū)域，并按“總—分—開”的順序設置在不同的層次上，形成“三級配電”模式。根據臺站不同的用電環(huán)境（發(fā)射機供電、機房供電、生活供電、監(jiān)控調控供電等不同區(qū)域）設置不同的配電箱，同時，對交流接觸器按照不同類型進行區(qū)分并標識，配電箱中接觸器的頻繁閉合、過壓過流等因素引起的線圈燒壞都會引起線路故障而使發(fā)射機無法開機，影響節(jié)目的安全播出。

2.4 穩(wěn)壓系統(tǒng)配置

穩(wěn)壓器按穩(wěn)壓性質可以分為直流穩(wěn)壓和交流穩(wěn)壓，而根據發(fā)射設備的特殊性，需要采用交流穩(wěn)壓，并且需要在多路供配電線路智能化切換后再接入穩(wěn)壓柜，可以保證不同線路切換、無論功率高低都能得到穩(wěn)定的電壓，從而確保廣播發(fā)射設備的正常工作。臺站采用SBW(S)-GD微機控制廣電專用穩(wěn)壓器，該設備在控制電路板上加裝有屏蔽防護罩，具有很強的防輻射干擾，可以有效避免電磁輻射對發(fā)射系統(tǒng)的影響，同時，穩(wěn)壓器內加裝了專業(yè)的防雷系統(tǒng)模塊，可以有效過濾雷電與浪涌對廣播信號發(fā)射設備的干擾影響和設備損壞。臺站共有“一主一備一應急”的供電線路設置，兩路高壓外電形成一路主路供電，一路備路供電，為發(fā)射信號發(fā)射不間斷需求，采用一路柴油發(fā)電機作為應急供電?！耙恢饕粋湟粦薄比饭┡潆娋€路通過智能切換系統(tǒng)后接入穩(wěn)壓器的輸入端，其輸出端通過加裝多路控制開關，不僅滿足不同區(qū)域供電的需要，而且也實現(xiàn)了多臺發(fā)射機分路控制穩(wěn)壓功能。廣電專用穩(wěn)壓器由穩(wěn)壓電路、伺服電機和控制電路等組成，其工作原理是：在日常的穩(wěn)壓過程中，當穩(wěn)壓器輸入端的輸入電壓或負載發(fā)生變化時，其控制電路通過采樣、比較、放大，驅動伺服電機旋轉，驅使穩(wěn)壓器碳刷位置根據輸入電壓或負載變化而發(fā)生變化，其自動調節(jié)線圈匝數(shù)比來調節(jié)輸出電壓，從而保持設定輸出電壓的穩(wěn)定性。

3 系統(tǒng)設計優(yōu)勢

3.1 切換智能化

總體來說，該切換系統(tǒng)運行可靠、穩(wěn)定，基本實現(xiàn)了最初設計方案提出的技術要求，能實現(xiàn)供電電源的切換，為安全播出工作提供了很好的技術保障。高壓切換轉低壓切換可以有效避免線路切換檢測過程中的誤操作。當出現(xiàn)某路外電停電，高壓切換可能只檢供電線路中的其中一相是否有電，而當檢測電路檢測供電電路上一相有電時，難免其他相線供電會有缺相，使發(fā)射設備不能正常使用，又不能自動切換備用線路，只能人工操作切換備用線路以確保節(jié)目的安全播出。低壓切換能有效避免此類情況，低壓切換高效智能化，且維護成本低、方便安全。

3.2 斷路高效化

斷路器采用三相柱狀結構和新型復合固體絕緣技術，將真空滅弧室、主電路、絕緣、絕緣支撐有機地結合為一體的固體密封桿。設計采用全密封、全絕緣、免維護的結構，徹底解決了真空滅弧室小型化與外絕緣要求之間的矛盾。真空滅弧室安裝在絕緣蓋內，使真空滅弧室與絕緣一體化，大大提高了其絕緣性能，同時也避免了三相通用箱式結構中的內部產生電弧，消除了內部冷凝的問題，并很好地隔離了高壓部分和低壓操作部分。

3.3 絕緣技術化

系統(tǒng)設計中，滅弧室套筒和絕緣支柱采用硅橡膠與SMC（Sheet molding compound）復合材料的復合固體絕緣，外部設有傘裙。這種設計與戶外環(huán)氧樹脂相比，提高了耐臭氧、抗紫外線、抗老化、疏水性和抗低溫能力，提高設備的使用壽命，同時斷路器外絕緣采用大爬電距離絕緣套筒，使斷路器的污穢等級達到IV級以上。

3.4 操作簡易化

在操作機構上采用了永磁機構，機構部分封閉在經達克羅防銹處理的不銹鋼箱體內，防護等級IP64。供電電源切換高度智能化，無須人為干預?！耙恢饕粋湟粦薄钡墓╇娕渲?，當主路供電停電時自動投切至備用電源，當主電源來電時自動恢復為初始狀態(tài)。若外部供電同時停電，則需要人工啟動發(fā)電機應急供電。外電來電后自動恢復初始狀態(tài)，供電系統(tǒng)正常運行。

4 結論

供配電系統(tǒng)智能化改造工程主要由外部電源供電、柴油發(fā)電機組、智能切換控制系統(tǒng)、隔離變壓器、穩(wěn)壓器和分配器等多個子系統(tǒng)組成。自投入使用以來，臺站內供配電安全保障能力得到了顯著提升，安全播出工作得到顯著提高，轉播的兩套節(jié)目因供電故障而導致的停播率顯著下降，為節(jié)目的安全播出工作提供了有力保障。供配電系統(tǒng)智能化改造工程順利實施以來，不僅能夠實現(xiàn)供配電機房無人值班，當外部供電線路故障停電或計劃停電的情況下，能自動切換外部備用供電線路，智能化程度高，降低了因外部電源供電或切換失敗而帶來的安全播出事故，提高了臺站節(jié)目安全播出的保障水平，獲得較高的社會效益。同時，還減輕了臺站值機人員的工作量，降低了手動操作的安全風險和人為事故。臺站通過對新技術的應用，進一步激勵了維護技術人員對科技創(chuàng)新實踐的學習，大大提高了技術人員的業(yè)務技能水平。同時，也降低了廣播節(jié)目的安全播出事故，進一步實現(xiàn)節(jié)目不間斷、高質量的安全播出要求。

貴州省廣播電視局八五九臺有效地在原供配電系統(tǒng)的基礎上，進行技術更新和設備更換，最大限度上提升臺站供配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定高效運行效率，從根本上降低了臺站安全播出的停播率。將智能化的系統(tǒng)設計更好地應用到中波廣播發(fā)射工作中，更好地做到“不間斷、高質量、既經濟、又安全”的安全播出總體要求。

在廣播電視節(jié)目播出系統(tǒng)中，供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性尤其重要，雙電源或多電源外部供電自動切換系統(tǒng)的應用可以有效解決線路切換帶來的停播風險，確保覆蓋區(qū)域內廣播節(jié)目信號不間斷、高質量的傳輸，使廣播信號發(fā)送到千家萬戶。