浅析大型UPS在广播电视供配电系统中的应用

吴信衡 龚志山 杨忠景 韦臣

（广西广播电视技术中心河池分中心）

一、引言

随着广播电视事业的发展，对节目的安全播出提出了更高的要求，而广播电视的安全播出很大程度上依赖于市电的稳定，而市电常常受到很多因数的影响，比如雷雨天气，电网线路故障，稳压器故障，人为停电等等，这些因素往往会造成市电不正常，从而导致机房大面积的停播事故。安装一套高可靠性，高稳定性的UPS供配电系统将是当务之急。

二、UPS电池的计算方法

电池计算通常有两种方法：恒电流模式计算和恒功率计算，我采用恒电流模式计算方法计算。

根据能量守恒原理，按恒电流模式公式计算：

C =（PL×T）/（Vbat×η×K）

其中： C－－蓄电池容量，（Ah）PL―UPS输出功率（W）； T―电池后备时间（h）；

Vbat―电池组电压（Vdc）η―UPS电池逆变效率（0.90-0.95，根据机型选取）。K―电池放电效率（系数）。K的选取按照下表，如表1。

三、测算额定功率48千瓦UPS接入供配电系统的可行性

（一）机房实际耗电量计算

目前河池250台有6台1kW调频发射机，3台1kW电视发射机，两台1kW数字电视发射机和一系列小功率配套设备同时运行，下表为实测整个运行设备实际耗电情况，如表2。

由表2可以看出，整个机房运行设备消耗的总功率为：

（32.5+33.2+28.52）*220=20.5 kW

（二）额定功率48千瓦UPS带负载量的计算

UPS额定输出功率是标志该产品能驱动多大额定功率的重要参数，它随负载功率因数的变化而变化。UPS不宜长期处于满载状态下运行。UPS一般选取额定功率的60%～70%的负载量，同时UPS尽量不要长期处于过度轻载状态下运行。机房安装的额定功率48千瓦UPS的最佳的负载量为：

48*65%=31.2 kW

从计算结果可以看出，额定功率48千瓦的UPS有足够的冗余抗市电断电时的冲击，是完全可以安全的、可靠的、稳定的给机房所有发射机提供电源的。

（三）蓄电池电量计算

额定功率48千瓦UPS的电池组方阵由32*2块12V，100Ah的全密封铅酸胶体电池组成，蓄电池总电量为：

32*2*100*12=76.8 kWh

按蓄电池的放电效率为75%(铅酸)计算，则蓄电池组方阵的实际放电量为：

76.8*75%=57.6 kWh

按UPS的逆变率0.9，则UPS实际输出电量大约为：

表1 电池放电效率

表2 设备实际耗电情况

57.6*0.9=51.84 kWh

（四）UPS后备时间计算

按机房所有发射机耗电量为20.7kWh计算，额定功率48千瓦UPS可以在市电停，油机不工作的情况下，可以连续工作时间为：

51.84/20.7=2.50 小时

从计算结果可以看出。当市电停电时，在市电没有给UPS充电的情况下。只要油机可以在2.50个小时内正常启动，就可以使得机房避免因为市电停而造成的停播事故。

图1 原供配电系统简化方框图

四、接入UPS的供配电系统的搭建

（一）机房原来的供配电系统（如图1）

从上图可以看出，市电到发射机中间任何一个环节出现故障，都会引起机房大面积的停播。所以引入大型高品质UPS做为主电源供电，是一个很好的解决方案。

图2 机房改造后的供配电系统简化方框图

（二）机房改造后的供配电系统（如图）

在介绍机房供配电系统改造前，我们先简单的介绍下这次改造：

过程中，用到的装置交流继电器和双电源自动切换开关。

交流继电器：交流继电器有两个通路，分为主备通路。主通路可以通过3相交流电。备通路只能通过单相交流电，继电器内部有一个线包，当线包得电的时候，主通路接通；没有得电的时候，备通路接通。其主通路和备通路切换的时间非常短暂，几乎是瞬间完成。

双电源自动切换器：双电源切换器通过一个电机控制两个可通过三相交流电的空气开关的断开与闭合。两个空气开关分为主备。当主电源有电时，主空气开关闭合，备空气开关断开。当主电源没有电，备电源有电时，主空气开关断开，备空气开关闭合。

（三）单相1kW调频电视发射机供电系统改造

单相1kW调频电视发射机原来的主用电源是市电通过稳压柜，ATS开关，配电箱送到发射机的。 现在改成UPS电源为主用电源，市电为备用电源，是通过一个交流继电器实现的。UPS电源接交流继电器的主用通路，市电和发电机发电接备用通路。交流继电器的线包接UPS的电源，即UPS正常供电的时候，UPS电源给发射机供电。当UPS电源发生故障时，交流继电器的线包没有得电，其备用通路接通，用市电或者发电机继续给发射机提供电源。经过实际的反复试验，当UPS电源发生故障时，都能及时的切换到市电继续给发射机提供电源。由于切换电源的时间非常得的短暂，所以发射机并没有掉功率，也就是说，需要进行电源切换播出时，可以实现0秒停播。

（四）三相1kW调频电视发射供电系统改造

由于三相1kW调频电视发发射不能只用一个交流继电器实现电源切换。我们采用了一个小型的双电源自动切换器实现两路电的相互切换，主空气开关接UPS电源，备空气开关接市电（发电机），成功实现了两路电源的自动切换。由于我们采用的是简单的电源切换装置，两路电相互切换的时候，会造成短时间的停播，但是UPS损坏的概率比市电出问题的概率小多了。从这个角度来说，我们还是实现了减少停播的目的。

五、应用效果与结论

该配电改造完成以来，机房在多次市电故障中，没有发生停播事故，取得比较满意的效果。下面总结这个项目的几个好处：

（一）48千瓦UPS提供的电源不需要经过稳压器，ATS切换器，配电柜，减少了很多可能存在供电故障隐患的环节。而且在市电停，油机不工作，整个机房发射机全部工作的情况下，UPS也能提供1个小时以上的不间断电源。很大程度提高了机房供电的可靠性。

（二）雷电经常通过市电供电线路破坏发射机，经过本项目改造后，发射机电源是来自UPS的。所以这次配电改造在发射机防雷方面起到积极的作用。