旁路法在航管楼UPS供电系统更新中的应用与启示

民航东北空管局 孟宪民/文

2018年，空管系统保障航班起降突破1000万架次，2019年上半年空管系统保障航班起降 523.5万架次，预计全年保障航班起降将达到 1075 万架次。航班量快速增长对空管通信导航监视设施设备供电可靠性的需求日益提高。加大新技术应用力度，实施供电系统升级改造是应对挑战、适应发展的必经环节。而在实施升级改造过程中，如何保障供电的连续性可靠性、确保运行安全，是相关单位面临的重大难题。借鉴应用旁路带电作业法是解决这一难题的有效方法。

旁路法概述

（一）旁路法概念及发展

旁路带电作业法（旁路法），是利用旁路系统采用带电作业方式将待检修（改造）段线路临时进行负荷电流转移，并将待检修（改造）段线路隔离停运的一种作业方式，实现在用户不停电或少停电的情况下完成配电线路或配电设备的检修（改造）工作。该作业技术于上世纪90年代后期在日本得到应用，后在韩国等国家也得到逐步推广，是一项较为成熟的带电作业技术。其与常规停电作业的运维检修方式不同，可以更好地满足配电网的实际需求，提升供电可靠性和配网安全运行水平，提高社会效益和经济效益。目前已经在我国配网带电作业上推广使用。

（二）旁路系统组成

旁路系统主要由柔性电力电缆系统和应急电源组成。柔性电力电缆系统包括旁路电缆、旁路开关、旁路直接头、旁路转接头及旁路辅助配件组成。旁路电缆起转移待检修段负荷电流作用；旁路开关可以对旁路电缆进行分段，开合负荷电流及空载电流，保护作业安全，具有开合负荷电流的能力，可进行二次核相；旁路直接头，起到扩展延伸旁路电缆作用；旁路转接头可扩展延伸旁路电缆，用于带分支的旁路电缆连接；旁路辅助配件是可选组件，起固定、保护旁路系统及人员安全。应急电源可以是移动箱式变压器车、移动发电车或负荷转移车等。

（三）旁路法原理

旁路带电作业的操作步骤主要分为四步：一是使旁路系统与待检修（改造）段处于短时并联状态；二是断开待检修（改造）段与配网连接开关，使其退出配网进行检修（改造）；三是连接检修（改造）段与配网连接开关，使旁路系统与完成检修（改造）段重新处于并联状态；四是使旁路系统退出配网，从而实现旁路带电作业。旁路法原理如图1所示。

应用实例

（一）UPS 供电系统更新背景

表1：2016 年月起降架次统计

东北空管局沈阳桃仙国际机场航管楼UPS供电系统建于2001年，由2台主用250 KVA UPS设备和1台备用60 KVA UPS设备共同组成。其中，主用250KVA UPS设备为航管楼通信、导航、监视、气象、情报等重要设备提供不间断电源；备用60KVA UPS设备在主用250KVA UPS设备故障无法供电时，通过160A STS切换，仅能为航管楼内部分通导设备提供不间断供电。沈阳机场航管楼UPS供电系统原理如图2所示。

鉴于原有UPS供电系统设备老化、故障频发且无法满足《民航空管通信导航监视设施设备供配电配置指导材料》中“一级、二级管制单位对应的航管楼和塔台应采用双总线UPS供电系统”要求，2017年7月东北空管局开始实施航管楼UPS设备更新改造。改造后，新UPS供电系统由4台200 KVA UPS设备共同组成，每2台 UPS 设备并机输出，同时提供2路供电到终端用户。终端用户双电源设备分别引接2路供电，单电源设备可通过为终端用户新安装的2路供电切换设备 16A STS引接供电，确保对设备供电不会中断。更新改造后的航管楼UPS供电原理如图3所示。

表2：2017 年上半年月保障情况统计

（二）实施UPS 供电系统更新的难点分析

近年来，沈阳桃仙国际机场塔台保障航班架次呈逐年上升趋势，2016年保障架次达115322，同比增长14.55%。可见随着保障航班架次逐年上升，管制服务对供电保障可靠性要求也随之越来越高。沈阳机场2016年、2017年月起降架次统计表见表1、表2所示。

表3：航管楼UPS 更新施工进程

通过对2017年上半年各月保障架次的统计，可知沈阳机场日均起降达330架次以上，日高峰最高已达380架次。沈阳机场航管楼UPS供电系统改造若采用停航施工方式，将对社会、经济产生重要影响。可见只能采取不停航施工方式。

不停航施工阶段恰逢暑运保障高峰，保障架次增加，从时间上考虑这将对安全运行产生严峻挑战。另外，从空间上考虑，此次更新是在原址进行，老旧设备的拆除和新设备的安装、调试不能同时进行，只能按步骤按顺序开展，这也对施工时长带来影响，给保持供电稳定、空管安全运行带来一定风险。

（三）旁路法的应用

此次UPS更新采用“在夜航结束后航班量最少时间段内，原主、备UPS设备交替更新”的方案，即首先拆除原备用60KVA UPS设备，安装、调试两台新200KVA UPS设备提供新二路供电，而后再拆除原主用250KVA UPS设备，安装、调试另两台新200KVA UPS设备提供新一路供电，最终形成双路供电方式，保证每个单位（机房）的设备均由两路UPS设备电源提供，确保设备供电的稳定性和可靠性。

为满足施工期间“双总线UPS供电系统”要求，不降低保障标准而要降低运行风险，施工应用了旁路法，以一台120KVA UPS设备（含配电柜）作为应急电源（临时二路供电）。按照三个阶段，实施整个更新改造工程。第一阶段是拆除原60KVA UPS、安装新二路200KVA UPS。主要实施了安装临时120KVA UPS、拆除原60KVA UPS并引接120KVA UPS、安装和调试新二路供电的两台200KVA UPS等工作，期间供电保障主要由原250KVA UPS和临时120KVA UPS负责。第二阶段是拆除原250KVA UPS、安装新一路200KVA UPS。主要实施了拆除原250KVA UPS、安装和调试新一路供电的两台200KVA UPS等工作，期间保障主要由新二路UPS、临时120KVA UPS负责。第三阶段是油机带载及电池放电测试，主要测试UPS设备能否正常接收油机发电并为负载供电，期间航管楼内全部负载已经实现均由四台新UPS设备供电。

沈阳机场航管楼UPS供电系统更新施工进程见表3。

启示与建议

对整个改造工作进行总结分析，可以看到通过引入旁路法，大大降低了安全运行风险，确保了对各用户供电保障的可靠性，也较好保障了航管楼UPS更新改造工程的实施。针对空管运行的发展形势和保障实际需求，建议加大旁路法应用力度，建设空管专用旁路系统，既可以保障供电系统更新改造的实施，也可以在供电系统故障期间作为应急电源实施供电保障。