航管楼UPS扩容改造负载割接方案研究

廉永乐，王 明，柯 懿

（民航宁夏空管分局，宁夏 银川 750009）

0 引 言

供配电系统设计之初，如果系统设计冗余过大会造成不必要的资源浪费，后期随着通信导航监视设备的不断增加，需要对供电系统进行扩容改造。然而，由于UPS电源所带负载的特殊性，要求负载割接期间设备供电不能中断[1]。负载割接方案设计的科学合理是保证整个UPS扩容改造期间，设备不断电或少断电的关键，也是负载割接方案设计的基本原则[2]。同时，割接方案设计还必须保证实施过程安全可靠，方案可操作性强，操作步骤准确清晰[3]。本文针对航管楼UPS扩容改造项目，设计研究了航管楼UPS扩容改造负载割接方案。

1 航管楼供电系统简述

1.1 扩容改造前供电系统

改造前航管楼工艺设备供电，由设置在航管楼UPS间，2套容量为160 kVA的不间断电源UPS提供，每套UPS独立运行，采用N+1冗余带旁路配置，电池供电时间满载30 min，改造前供电系统图如图1所示。

图1 改造前供电系统图

1.2 扩容改造项目

依据2015年12月25日下发的《民航空管通信导航监视设施设备供配电配置指导教材》，管制中心应采用双总线UPS供电系统。管制中心设备机房宜配置STS，提高UPS供电的可靠性，前端无STS 切换的UPS双总线系统供电的管制席位，宜配置一个小容量STS，向本席位单电源输入设备供电。改造前航管楼工艺设备供电配置不满足指导教材配置要求，需对航管楼工艺设备供电进行扩容改造。

依据指导教材配置要求，此次航管楼UPS扩容改造工程范围包括不间断电源UPS间、进近管制大厅、塔台设备机房。

（1）不间断电源UPS间改造内容有新建2台160 KVA集中UPS，与现有UPS组成双总线UPS供电系统，其中现有2套UPS和新建2台UPS分别组成一套并机系统。

（2）新建2组电池和2组开放式电池架。

（3）新建4台STS自动转换开关，分别在塔台设备间和进近管制大厅各安装2台。

（4）新建2台UPS并机柜和2台UPS输出柜，安装在UPS间。

（5）塔台和进近分别新敷设电缆各2路。

1.3 扩容改造后供电方式

UPS扩容改造后航管楼工艺设备供电，由2套UPS并机系统组成双总线供电方式，进近和塔台分别新安装2台STS，保证终端配电箱A、B2路电源互为主备。改造后的航管楼供电系统满足指导教材关于管制中心，一、二级管制单位对应的航管楼、塔台应满足空管一级供电保障要求，航管楼UPS扩容改造后供电系统图如图2所示。

图2 航管楼UPS扩容改造后供电系统图

2 UPS负载割接方案研究

航管楼供电系统改造前工艺设备供电，由2套独立运行的UPS采用N+1独立冗余供电方式，为终端负载提供A、B两路电源，双电源负载可同时接入A、B两路电源；单电源负载只能接入一路电源，若接入两路电源需要加装STS自动转关开关。

此次改造，首先是供电运行方式的改变，将改造前的2套UPS单机独立运行改造为双总线UPS运行方式，2套同步并机运行的UPS 输出2路电源，形成 A、B 路双总线供电，并分别连接至2套相互独立的负载侧配电柜；其次，降低系统单节点瓶颈风险，进近管制大厅和塔台终端以单电源设备居多，通过在管制大厅和塔台分别新安装2台STS自动转换开关，实现每台工艺配电柜引接2路互为主备的电源，降低了系统单节点风险，提高了单电源设备供电可靠性。

2.1 UPS负载割接的基本原则

首先，是安全，包括人身安全和设备安全，割接方案的每一步既要保证工作人员的人身安全也要保证设备运行安全[4]。

其次，负载割接期间要保证设备供电的连续性，尽量不停电或减少停电次数[5]。

第三，割接方案风险小，可操作性强[6]。

第四，制定具体详细的UPS割接方案和施工流程，要求割接方案不仅科学合理还要详细具体，细化到每一个操作步骤，且操作步骤准确清晰。

最后，制定详细应急保障预案和突发事件处理流程。

2.2 UPS负载割接风险点

掌握航管楼UPS扩容改造过程的风险点，有针对性地制定相应的应急预案。

（1）每套并机UPS后端需新增一套UPS输出并机柜。

（2）改造前两台独立运行UPS需要进行并机。

（3）改造前UPS A和UPS B分别所接输出配电柜UAP和UBP需要分别割接至新安装的1#并机输出柜和2#并机输出柜。

（4）新安装两台UPS输入电源引接自原两台UPS输入配电柜。

（5）进近管制大厅和塔台分别新安装两台STS自动转换开关。

（6）进近管制大厅和塔台分别新敷设两路电路电缆。

（7）进近管制大厅和塔台各两台输出配电柜负载需割接至STS自动转换开关。

（8）进近管制大厅和塔台原有两条电缆需割接至新安装STS自动转换开关输入回路。

2.3 制定详细的UPS割接施工方案和应急保障预案

UPS割接施工方案要严谨科学，操作步骤要详细具体，内容表述准确[7]。

2.4 割接前准备工作

首先，对UPS所带工艺负载进行详细排查，排查A、B两路电源分别所带负载性质、负载容量，属于单电源设备还是双电源设备，是单路系统还是主备系统，是否有应急系统，每套系统电源引接情况，保证一路电源失效的情况下，不影响整个系统的运行保障。

其次，准备好工程割接所需的线缆和工具，包括测量用的万用表、蓄电池内阻测试仪、电力测试仪以及相位表等仪器仪表和工器具。

最后，做好施工线缆和设备的标识工作。

3 UPS扩容改造负载割接方案设计

3.1 UPS设备间扩容改造

UPS设备间扩容改造是此次供电改造的核心部分，包括新建 2 台 160 KVA UPS 与原有 2 台 160 KVA UPS组成两两并机运行系统，以及新建2台UPS并机输出柜。

（1）安装2台新建UPS并机输出柜，安装位置位于UPS间东侧地沟上。

（2）安装2台新建UPS，安装位置位于原2台UPS正前方的地沟上。

①完成2台UPS安装固定；②完成2台新建UPS电池安装及线路连接；③完成新建UPS电源进线连接，2台UPS分时进行；④完成2台新建UPS输出电缆至2#并机输出柜的连接；⑤完成2台新建UPS并机安装；⑥2台新建UPS分别进行加电调试；⑦2台新建UPS进行并机调试，确保并机运行正常；⑧2台新建UPS加电试运行至少48 h。

（3）将原2# UPS所接输出配电柜UBP切割至新安装2# UPS并机输出柜。

①割接2#UPS所接输出配电柜UBP负载，需要对新航管楼内所有B路负载停电，割接前需要检查B路所接负载属于单电源还是双电源，若为单电源负载，需要用户判断该设备是否可以停电，如果不可以停电需要考虑加装STS自动转换开关，若割接期间可以停电，需要在割接前将设备主动关机，待割接完成后再开机。②割接前需要提前准备好割接所需敷设的电缆和工具，制作好电缆接头。③割接必须在夜航结束进行，待夜航结束后开始割接工作：第一步，依次从工艺负载终端配电箱断开B路电源所带负荷，检查重要负荷是否通过STS正常切换到A路电源。第二步，检查各工艺配电箱重要负荷均正常后，断开各机房工艺配电箱B路电源进线断路器电源。第三步，确保塔台、航管楼各楼层设备电源均从B路正常转换至A路后，断开UPS间UBP配电柜进线断路器。第四步，对原2# UPS进行关机操作。第五步，断开原2# UPS进线柜断路器。第六步，开始原2# UPS所接输出配电柜UBP线缆割接至新建2#UPS并机输出柜。④割接完成后逐级恢复各工艺配电场所B路电源。

（4）原 2# UPS电池搬迁，原 2#UPS电池从UPS间搬迁至新建UPS电池间。

（5）完成原2# UPS电池安装及线路连接。

（6）原2# UPS输出电缆连接至新建1#UPS并机输出柜。

（7）对原2# UPS进行开机操作。

（8）确保原2# UPS运行正常。

（9）同理，将原1# UPS所接输出配电柜UAP切割至新安装1# UPS并机输出柜，割接步骤同上原2# UPS 割接步骤 3。

（10）原1# UPS电池搬迁，原1#UPS电池从UPS间搬迁至新建UPS电池间。

（11）完成原1# UPS电池安装及线路连接。

（12）原1# UPS输出电缆连接至新建1#UPS并机输出柜。

（13）对原2# UPS进行打维修旁路操作。

（14）确保1# UPS并机输出柜所接负载，由原2#UPS通过旁路带载运行正常。

（15）对原1#、2# UPS进行并机安装调试。

（16） 原2#UPS通过旁路所带1# UPS并机输出柜负载，切割至原1、2# UPS并机运行带载。

3.2 进近管制大厅、塔台设备间安装STS

在塔台设备机房和航管楼3层进近管制大厅分别安装2台容量100 A STS自动转换开关柜，共计4台STS，配套增加各种供电电缆等接线辅材。塔台设备机房和进近管制大厅安装STS自动转换开关柜风险主要来自线缆切割和运行方式的转变，线缆切割时需要确保前期所有系统均已调试稳定。

（1）进近管制大厅供电改造

①敷设UPS间至进近管制大厅电缆2条。②进近管制大厅安装STS自动转换开关2台。③2台STS自动转换开关每台新建一条电缆，与原有电缆实现两路电源输入。④1#UPS并机柜输出两路电缆分别为进近A、塔台A，2#UPS并机柜输出两路电缆分别为进近B、塔台B。⑤完成1#UPS并机柜输出电缆进近A至进近管制大厅STS2备用输入连接。⑥完成2#UPS并机柜输出电缆进近B至进近管制大厅STS1备用输入连接。⑦申请夜航结束后对进近管制大厅内所有A路电源停电，A路电源所带负载均有B路电源提供保障，若为单电源负载，需要用户判断该设备是否可以停电，如果不可以停电需要考虑加装STS自动转换开关，若割接期间可以停电，需要在割接前将设备主动关机，待割接完成后再开机。AGY1配电箱与STS1自动转换开关线缆割接，AGY1配电箱原输入电缆割接至STS1主路输入，STS1输出割接至AGY1配电箱输入。⑧同上，进行BGY1配电箱与STS2自动转换开关线缆割接，BGY1配电箱原输入电缆割接至STS2主路输入，STS2输出割接至BGY1配电箱输入。

（2）塔台设备间供电改造

塔台设备间供电改造，操作步骤同上进近管制大厅操作步骤。

4 结 论

文章介绍了航管楼工艺供配电系统改造前的运行方式，依据《民航空管通信导航监视设施设备供配电配置指导教材》设计了符合指导教材配置要求的航管楼工艺配电系统运行方式，针对新运行方式需要扩容改造的项目，研究了UPS负载割接方案设计的基本原则，以及该项目割接过程涉及到的风险点。撰写了详细的UPS扩容改造负载割接方案，该割接方案在确保安全的前提下，坚持最少次数停电的原则，做到方案内容科学严谨，操作步骤详细具体，逻辑层次清晰，最大限度地保障了项目实施过程的安全以及设备运行的安全。航管楼UPS扩容改造工程负载割接方案的研究设计，为今后类似供配电工程负载割接提供了设计和参考依据。