羅 武

(羅城仫佬族自治縣氣象局，廣西羅城 546400)

自2017年7月以來，地面氣象觀測無人值守業(yè)務(wù)改革在廣西所有國家級地面氣象觀測站全面鋪開，重點解決地面觀測業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行需要依賴基層臺站人員值守問題，減輕基層臺站人員觀測業(yè)務(wù)勞動強度，使臺站綜合氣象業(yè)務(wù)運行更加協(xié)調(diào)，觀測數(shù)據(jù)分析應(yīng)用、氣象預報和服務(wù)水平不斷提升。地面氣象觀測無人值守業(yè)務(wù)改革后，對供電提出更高的要求。如何做好自動氣象站供電保障工作，前人也做了很多探索[1-4]。羅城仫佬族自治縣氣象局新站(下簡稱新站)位于縣城郊區(qū)，距離羅城仫佬族自治縣氣象局舊站約3.7 km，是廣西現(xiàn)有25個局站分離的臺站之一。雖然新站安裝了專用變壓器，為地面氣象觀測業(yè)務(wù)提供穩(wěn)定可靠的供電保障，但遇到停電時，變壓器內(nèi)部的保護電路自動跳閘，來電時無法自動合閘，需要人工合閘，才能恢復供電，給觀測業(yè)務(wù)帶來很大不便。

1 供電現(xiàn)狀

新站安裝了80 kW的箱式變壓器，內(nèi)部裝有智能型斷路器ZMW45-2000。此斷路器具有過載、欠壓、短路、缺相和停電掉閘等保護功能。為了提高地面氣象觀測無人值守業(yè)務(wù)供電可靠性，除了配置UPS不間斷電源外，還安裝了全自動發(fā)電機。當市電停電時，供電線路自動轉(zhuǎn)換到發(fā)電機發(fā)電。由于新站地處縣城郊區(qū)，供電線路接入農(nóng)村電網(wǎng)，供電不夠穩(wěn)定，經(jīng)常停電。到雷雨季節(jié)，受雷電、大風和暴雨等極端天氣影響，因電網(wǎng)故障停電更加頻繁。停電時，斷路器ZMW45-2000失壓線圈失去電壓，斷路器分閘。重新來電后又不能自動恢復供電，必須打開箱式變壓器的低壓室，人工按下“合閘”按鈕，才能正常供電，給工作帶來很大不便。由于來電時間不確定，特別是晚上停電又來電后，站內(nèi)值班人員又不能及時發(fā)現(xiàn)，造成發(fā)電機整夜發(fā)電。發(fā)電機長時間運行，不僅浪費大量燃油，而且增加發(fā)電機磨損和故障率，為此需要對斷路器電氣線路進行改進，以達到在停電跳閘后，來電后時能自動合閘，恢復供電。而在過載、欠壓、短路、缺相保護動作時不啟動合閘電路，從而實現(xiàn)無人值守時配電房停電后能及時恢復供電。為解決此問題，參考相關(guān)資料設(shè)計了一款來電自動合閘裝置。其原理見圖1。

2 來電自動合閘裝置工作原理

當線路來電時，斷路器ZMW45-2000上口(接任意一相)供電電壓220 V加到變壓器，輸出約10 V交流電，經(jīng)D1—D4整流、C1濾波后輸出約14 V直流電壓，繼電器J1得到工作電壓吸合，K1常閉觸點打開，常開觸點閉合，C2、C3通過R1充電，C4通過R2充電。由于C2和C3并聯(lián)，總?cè)萘看笥贑4，C4上的電壓上升較快。當C4上的電壓上升到3.5 V時，Q2先導通，繼電器J2常開觸點K2吸合，“合閘”按鈕常開觸點“合閘1”、“合閘2”閉合，模擬人工按下斷路器“合閘”按鈕，為線路送電。當C2、C3電壓上升到3.5 V時，Q1導通，C4通過Q1放電，Q2截止，繼電器J2斷電，K2常開觸點打開，整個合閘過程結(jié)束。當停電時，繼電器J1失去工作電壓，常閉觸點閉合，C2、C3上儲存的電能通過K1常閉觸點快速泄放，為下一次來電、合閘做好準備，避免了短時間停電后又來電，無法合閘現(xiàn)象。

圖1 來電自動合閘裝置

3 制作與調(diào)試

元件選擇: J1、J2為工作電壓12 V的小型繼電器，變壓器用5 W左右的小型變壓器。其余元件圖中已標出，Q1、Q2為N溝場效應(yīng)管，Q1、Q2的工作電壓、電流都比較低，參數(shù)沒有什么特別要求，可以利用廢舊電腦主板上的電源調(diào)整管代替。電路安裝無誤即可正常工作，調(diào)試點只有R1、R2、C2、C3和C4。調(diào)整R2和C4使延時為10～15 min，調(diào)整R1和C3使合閘工作結(jié)束后再延長1 min左右。延遲時間設(shè)定為10～15 min，主要是考慮高壓線路的跌落式開關(guān)需要通過人工合閘，人工合閘時三相電源不同時來電，造成短時間缺相，此時斷路器處于缺相保護狀態(tài)，無法合閘。如果設(shè)定延遲時間過短，當三相電源正常時，合閘電路已停止工作，而斷路器仍處于掉閘狀態(tài)，無法正常供電。如果三相電源不同時來電超過15 min，可以通過人工合閘方式，恢復供電。整個電路安裝在一個小塑料盒內(nèi)，工作電源取自斷路器上口，“合閘1”、“合閘2”兩根線接在“合閘”按鈕上。通電后，可以聽到繼電器J1吸合聲，延時一段時間后，繼電器J2吸合，斷路器合閘，線路送電。觀察指示燈D6延時10 min后亮起來，一會兒后熄滅，調(diào)試結(jié)束。

4 小結(jié)與討論

(1)斷路器ZMW45-2000在停電檢修時，一定要把SW1開關(guān)拉開，以保安全。

(2)來電自動合閘裝置只是在來電時，通過模擬人工合閘的方式，恢復供電，不影響斷路器的其他保護功能。此裝置使用至今已一年多，一直正常工作。不論電網(wǎng)是何種原因停電，再來電時都能自動合閘，恢復供電。值班員不用再等待合閘，減輕了工作壓力。

(3)來電自動合閘裝置投入業(yè)務(wù)使用,不僅解決了基層氣象臺站的停電后需要人工合閘的難題,而且提高了供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性,為地面氣象觀測無人值守業(yè)務(wù)、預報、預警服務(wù)提供了穩(wěn)定的供電保障。