发射台电力系统改造方案

沈超琪

（浙江省中波发射管理中心第四广播转播台，浙江 杭州 310000）

0 引 言

目前，浙江省中波发射管理中心第四广播转播台承担中央一套、中央二套以及音乐调频的广播转播任务。随着新兴技术的迅速发展，转播台也需与时俱进，开拓创新。第四广播转播台修建于20 世纪70 年代，各项电力设施硬件陈旧老化，目前电力系统不能很好地满足用电需求，存在电力自动化水平低、电力容量不足等问题。电力系统具有一定的风险性，亟须更新换代。

1 电力系统改造设计原则

1.1 安全性

作为一级负荷单位，发射台的电力系统改造设计方案应保障单位电力的安全性，避免因改造方案疏漏导致短路以及人员触电情况的发生，有效防止因短路、断电导致出现广播播出事故。

1.2 稳定性

设计方案需保证各个供电模块功能完整、稳定，确保供电的可靠性[1]。在电网突然出现扰动情况下台站电力系统能够保障电压、电流等的稳定。在设备选型方面，须避免因电力系统某一设备负荷容量较小导致其长期处于超负荷工作状态，同时设计需要结合台站整体的用电需求。

1.3 扩展性

科技日新月异，台站的广播设备数量也会随着播出质量要求的提高而增加，设备功率将大幅上升。因此，台站用电负荷会不断增加。设计需要考虑增加余量。同时，设计需要考虑为电力系统的监测提供接口，为未来台站数字化、智能化提供电力数据支撑。

2 电力系统改造

第四广播转播台的电力系统主要由高压线路、配电房、变压器以及不间断电源（Uninterrupted Power Supply，UPS）等构成。

区域变电站通过高压线路送电。高压电经过变压器降压进入低压配电房。低压配电房分配电力，供给机房用电。机房供电电源主要分为三种，包括低压配电房供电、发电机供电以及UPS 供电。相应的电力系统构造如图1 所示。

图1 电力系统构造示意图

通过增加一些设备或者更换电力系统某些损坏和老化的部件，可以有效增强电力系统的抗负荷能力。同时，电力系统的供电质量也能得到有效保障。为此，设计主要通过上述方式完成对浙江省第四广播转播台电力系统的改造升级。

2.1 高压线路

中短波广播发射台建设标准规定，发射台是一级负荷单位，需要由两个电源供电，并且两个电源来自两个不同的区域变电站，其中应至少有一路外电为专用独立电源，每路电源都需满足发射台站所有负荷的用电需求。当一路电源发生故障，另一路电源应具有自动切入的功能。

根据中短波广播发射台建设标准，第四广播转播台一直采用双路供电模式，分别由东涛站和秋宝站供电。由于高压电缆使用年限较长（于20 世纪70 年代投入使用），电缆绝缘性能降低，影响供电安全，不利于第四广播转播台的安全播出。对此，采用如下措施进行改造。

电缆由直埋方式调整为穿管敷设方式，电缆规格为YJV22-8.7/15 kV 3×95，电缆长度约为150 m。高压电缆保护管为2 孔150 镀锌钢管。电缆采用铜芯交联聚乙烯绝缘双层钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆。电缆的额定工作电压为8.7 ～15 kV，电缆为三芯，每芯截面积为95 mm2。该电缆经济实惠，并具有良好的输电性能。由于台站为双路供电，采用双孔镀锌钢管，两条输电线路互不干扰挤压。在电缆拐角设计电缆井，可用于后期电缆线路改造[2]。

2.2 变压器

目前台站配备315 kVA 额定容量的变压器。由于广播设备的用电需求逐渐增大，额定容量提升至630 kVA。设计采用SCB10-630KVA 环氧树脂浇注干式变压器，该变压器的空载损耗为1 340 W，主机重量1 750 kg，外形尺寸为1 700 mm×1 300 mm×1 700 mm。由于线圈被环氧树脂包裹，减小了局放量，提高了线圈电气强度，降低了空载损耗。变压器设计配备智能温度控制器，该控制器具备故障报警、高温报警及超温跳闸功能。此外，控制器可以通过RS-485 串行接口与计算机相连，可以起到监视与控制的作用。该变压器具有良好的散热性能和过负载能力，不易受湿度、灰尘影响。

2.3 配电房

目前高压配电柜型号为Merlin Gerin SM6，低压配电柜为交流低压固定式配电柜（GGD 型号），如图2、图3 所示。

图2 高压配电柜

图3 低压配电柜

高低压配电柜于2003 年投入使用，配电柜线路老化，传感器不灵敏。设计更换高低压配电柜，仍采用Merlin Gerin SM6 与GGD 型号。

GGD 开关设备全称是GGD 户内固定式低压成套开关设备。GGD 低压开关柜目前已被电力用户广泛使用，其分断能力高，动态稳定性好，电气方案灵活，操作安全简便。低压配电柜配备三相智能面板（如图4 所示）、多功能数显仪表以及浪涌保护器等。配电柜外壳防护等级为IP4X[3]。进线塑壳开关设置为630A 型号。

图4 三相智能面板

低压配电柜线路如图5 所示。配电柜配备电容补偿柜，如图6 所示，能够有效提高有功功率。除电阻性负载外，大部分用电设备均属感性用电负载。感性负载使供电电源电压相位发生改变（即电流滞后于电压），因此电压波动大，无功功率增大，大量电能被浪费。当功率因素较低，供电电源输出电流过大，负荷超载。补偿柜通过电容组数的投切进行电流补偿，能够减少无功电流，降低电能损耗。

图5 低压配电柜线路图

图6 补偿柜

根据中短波广播发射台建设标准，台站配备两个低压配电柜，通过母联柜倒换控制。在双电源系统中，两台进线电源柜供电时母联不投切，在一路电源进线停电时分断，并自动投入母联开关，实现由一路电源承担系统的所有设备负载。

2.4 UPS

UPS 即不间断电源，是一种含有储能装置、以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频的电源，主要应用于双路配电柜均出现供电故障的情况。市电正常供电时，直流主回路有直流电压，供给DC-AC 交流逆变器，输出交流电压，同时，市电经过整流后对电池充电。当市电断电或欠压时，电池通过隔离二极管向直流回路送电。目前台区机房设备功率约为60 kW，其中30 kW 为感性负载。在电力系统中，非线性负载主要包括发射机、空调等设备。UPS 采用上海松丰120 kVA 型号，续电时间为30 min。UPS配备可模块化热插拔、分散旁路的功能。当超过负荷时，UPS 还具备过载保护功能，开启旁路状态。当配电柜出现供电故障，UPS 能够做到毫秒级反应与对接，保障供电安全[4]。

2.5 发电机

基于安全播出的考虑，为电力系统配备一台柴油发电机组。当配电柜与UPS 均无法供电，可通过柴油发电机供电。发电机采用JHK-200 GF 型号柴油发电机，如图7 所示。

图7 柴油发电机

JHK-200 GF 额定功率为200 kW，最大功率可达240 kW，具备过负载保护、高油温保护以及低油压保护功能。此外，发电机还配备了ATS 自动控制系统。ATS 是一种被设计用来自动转换两路电源给负载使用的设备，具有切换和不中断供电的功能。发电机通过ATS（自动转换开关电器）判断是否需启动。ATS 设置为市电优先模式，在ATS 判断机房供电故障时自动切换为发电机供电[5]。

2.6 智能电力监控系统

在预算允许范围内，设计方案为台站供电、用电设备配备多路传感器，实时监控电压、电流、频率、相位、功率因素以及温湿度等数据。传感器包括电压传感器、电流互感器等。采集的数据通过RS-232或RS-485 串行接口存储于电脑终端。通过对高压配电柜、低压配电柜、机房发射机的电压、电流等数据进行采集，数据汇总至电力监控系统，并形成一个总控制平台，如图8 所示，直观地显示各个回路的运行状态并实时刷新。

图8 总控制平台

此外，还可设计一个实时曲线界面，查看某一设备当前负荷运行情况。也可设计一个电能报表界面，统计各设备的用电能耗情况，生成日、月、季度等报表，进行质量分析。还可通过分析数据变化，判断发射机故障情况或对发射机状态预警。智能电力监控系统能够为台区数据化、自动化提供有力支持。

3 结 语

本文描述了转播台当前电力系统的情况，分析提出了电力系统的不足与缺点，并提出用更换电力设备的方式逐一对电力系统各部分设备进行改进提升。此外，设计提出了对智能电力监控系统的设想，为下一步台区电力数据化、自动化提供了思路。随着电力技术的不断发展，本设计方案也将继续改进，努力做好电力保障。