劉 雁

（作者單位：貴州省廣播電視局八五九臺）

1 系統(tǒng)設(shè)計背景

1.1 基本概況

發(fā)射臺站對供配電系統(tǒng)規(guī)范化要求高，配電柜的科學(xué)布線和智能化的供配電切換顯得十分重要。貴州省廣播電視局八五九臺現(xiàn)有兩套廣播節(jié)目轉(zhuǎn)播發(fā)射系統(tǒng)配置，發(fā)射功率10kW的中波廣播發(fā)射機(jī)設(shè)備一主一備共4臺，日常安全播出需要2臺不同頻率的10kW廣播發(fā)射機(jī)同時工作。機(jī)房配備的相應(yīng)外圍設(shè)備還有信號源接收處理系統(tǒng)、音頻信號監(jiān)測監(jiān)聽系統(tǒng)、音頻切換系統(tǒng)，同時機(jī)房安裝有空調(diào)3臺、計算機(jī)4臺。用于發(fā)射機(jī)運(yùn)行、音頻信號等情況監(jiān)測、機(jī)房照明、值班室用電等發(fā)射機(jī)房的其他用電設(shè)備，以及生活區(qū)域的一至三樓職工值機(jī)的基本生活用電等。規(guī)范化的科學(xué)布線和智能的供配電切換設(shè)置，迫切需要對原有的高壓切換設(shè)備進(jìn)行升級和更換。同時需要配備2臺隔離變壓器、更換柴油發(fā)電機(jī)、增加一套低壓雙電源柜并進(jìn)一步規(guī)范配電柜的線路走向。并進(jìn)行設(shè)備防雷措施升級，配備系列避雷設(shè)施以及設(shè)備的接地措施，形成一套安全系數(shù)高的智能一體化供配電切換系統(tǒng)，以適應(yīng)各種復(fù)雜的供電環(huán)境和突發(fā)情況以達(dá)到臺站不間斷供電要求。

八五九臺臺站位于雷暴區(qū)，每年的梅雨雷暴季對臺站內(nèi)的發(fā)射設(shè)備造成很大影響，因此對設(shè)備的防雷措施要求極高，在高壓配電前端有必要進(jìn)行科學(xué)配置。在此次供配電系統(tǒng)改造工程方案中在現(xiàn)有的設(shè)備上增加防雷隔離變壓器1臺，并更新發(fā)電機(jī)組1套。

基于外部供配電系統(tǒng)頻繁地切換，高壓智能化切換系統(tǒng)設(shè)備老化的實際情況，臺站的日常保障工作措施有：一是加強(qiáng)柴油發(fā)電機(jī)房的設(shè)備檢修和日常維護(hù)，以備在外電停電自動切換系統(tǒng)不能及時切換的情況下啟動柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行及時供電，以確保節(jié)目的安全播出，但柴油發(fā)電機(jī)組供電只能進(jìn)行短暫供電；二是在安全播出的重要保障期前，以協(xié)調(diào)函的方式請求臺站地所屬的城郊供電所及時進(jìn)行線路檢修，確保重要播出期的安全播出工作；三是及時聯(lián)系廠家和設(shè)備商進(jìn)行技術(shù)溝通，減少因自動切換系統(tǒng)誤操作影響安全播出。這是減少線路切換、預(yù)防設(shè)備故障和在重要播出保障期確保安全播出的主要措施。但因供配電系統(tǒng)自動切換系統(tǒng)的老化和不易維護(hù)性，工作極為被動，這些措施治標(biāo)不治本。對該臺的安全播出工作帶來極大影響，對工作人員的人工操作也帶來極大的安全隱患。

1.2 配置方案

為滿足臺站實際工作、生活的用電需求，結(jié)合臺站安全播出要求，根據(jù)值機(jī)人員工作和生活實際用電情況，兩路10 kV外電分別配備防雷隔離變壓器，同時配置有玉柴發(fā)電機(jī)組、沃爾沃發(fā)電機(jī)組各1套，低壓智能切換電源柜1組（帶JKL5C智能無功功率自動補(bǔ)償控制器1套），配電柜（進(jìn)線柜、出線柜）1套，廣電專用穩(wěn)壓柜1組，以及附屬設(shè)備和避雷設(shè)置等。臺站現(xiàn)有廣電專用穩(wěn)壓器和配電柜各1組。本文設(shè)計的供配電智能化切換系統(tǒng)能夠使臺站的供配電更加智能、可靠、安全，滿足日益增長的安全播出的實際需求。

兩路外電（頭寧線、雙寧線）和發(fā)電機(jī)組經(jīng)低壓切換供配電系統(tǒng)電源柜進(jìn)入配電柜和穩(wěn)壓器，再經(jīng)過穩(wěn)壓器輸出至廣播發(fā)射機(jī)。低壓切換雙電源柜的主要作用是：當(dāng)外部兩路供電正常時，雙電源自動選主路外電（頭寧線）供電；當(dāng)主路外電（頭寧線）故障或計劃內(nèi)停電時，系統(tǒng)自動切換至備路外電（雙寧線）供電；如果主、備路同時停電，可以及時啟動柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行應(yīng)急供電；當(dāng)外電復(fù)電時，低壓切換供配電系統(tǒng)自動切換到外電供電，全程高效智能化無須人為操作。

2 系統(tǒng)設(shè)計

供配電系統(tǒng)改造的配置要求及主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)滿足：需要更換1套智能一體化的供配電切換系統(tǒng)。其中，包括1套功率更大的柴油發(fā)電機(jī)組、1臺防雷隔離變壓器和安全系數(shù)更高的供配電低壓切換系統(tǒng)，以適應(yīng)各種復(fù)雜的供配電環(huán)境和突發(fā)情況，以保障節(jié)目安全播出的不間斷供電要求。此外，該系統(tǒng)具備斷電記憶功能，能夠判別取樣并進(jìn)行自動轉(zhuǎn)換，具有超前、滯后、過壓、欠流指示，能夠進(jìn)行監(jiān)控，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。

2.1 隔離電力變壓器

采用防雷隔離變壓器SGB-100kVA型號變壓器。在發(fā)射系統(tǒng)設(shè)備工作時，會經(jīng)常產(chǎn)生大量的諧波電流并注入供電電網(wǎng)，從而造成交流正弦波的失真，導(dǎo)致一般的模擬控制和模擬儀器都會不可避免地產(chǎn)生控制和測量誤差。特別是電力線路經(jīng)常受到雷擊的影響，或開關(guān)操作產(chǎn)生過電壓與電路本身產(chǎn)生的瞬時過電壓干擾，這些過電壓往往使電氣設(shè)備的電子電路受到嚴(yán)重?fù)p壞，甚至燒毀。為了解決上述問題，本系統(tǒng)采用廣播電視發(fā)射專用防雷隔離變壓器來保證電路的安全。

2.2 電源切換系統(tǒng)

雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)就是利用電磁線圈瞬時的轉(zhuǎn)換，向供電設(shè)備進(jìn)行供應(yīng)用電的智能化轉(zhuǎn)換開關(guān)。即使在主電源或備用電源故障的情況下，電源切換系統(tǒng)也會智能化切換至應(yīng)急供電電源，及時保證廣播發(fā)射系統(tǒng)供電不間斷。自動切換開關(guān)可以分為自投自復(fù)和自投不自復(fù)兩種形式：自投自復(fù)就是供電故障自動卻換投送，供電排除后自動恢復(fù)復(fù)位。自投不自復(fù)是指供電故障發(fā)生后智能自投，缺點是待故障電路恢復(fù)供電后不能自動恢復(fù)，需要人工干預(yù)才能進(jìn)行線路的切換和恢復(fù)。

2.3 配電系統(tǒng)設(shè)施

配電柜的主要功能是對整個供配電系統(tǒng)供電設(shè)備的電能進(jìn)行合理分配，及時、有效、方便地進(jìn)行開合電路的操作。它具有很高的安全保護(hù)水平，并能使值班人員直觀地觀察各個電路的通斷狀態(tài)，臺站內(nèi)的配電柜可以根據(jù)不同的配電要求合理設(shè)置?？偱潆娤?、配電箱、開關(guān)箱設(shè)置在不同區(qū)域，并按“總—分—開”的順序設(shè)置在不同的層次上，形成“三級配電”模式。根據(jù)臺站不同的用電環(huán)境（發(fā)射機(jī)供電、機(jī)房供電、生活供電、監(jiān)控調(diào)控供電等不同區(qū)域）設(shè)置不同的配電箱，同時，對交流接觸器按照不同類型進(jìn)行區(qū)分并標(biāo)識，配電箱中接觸器的頻繁閉合、過壓過流等因素引起的線圈燒壞都會引起線路故障而使發(fā)射機(jī)無法開機(jī)，影響節(jié)目的安全播出。

2.4 穩(wěn)壓系統(tǒng)配置

穩(wěn)壓器按穩(wěn)壓性質(zhì)可以分為直流穩(wěn)壓和交流穩(wěn)壓，而根據(jù)發(fā)射設(shè)備的特殊性，需要采用交流穩(wěn)壓，并且需要在多路供配電線路智能化切換后再接入穩(wěn)壓柜，可以保證不同線路切換、無論功率高低都能得到穩(wěn)定的電壓，從而確保廣播發(fā)射設(shè)備的正常工作。臺站采用SBW(S)-GD微機(jī)控制廣電專用穩(wěn)壓器，該設(shè)備在控制電路板上加裝有屏蔽防護(hù)罩，具有很強(qiáng)的防輻射干擾，可以有效避免電磁輻射對發(fā)射系統(tǒng)的影響，同時，穩(wěn)壓器內(nèi)加裝了專業(yè)的防雷系統(tǒng)模塊，可以有效過濾雷電與浪涌對廣播信號發(fā)射設(shè)備的干擾影響和設(shè)備損壞。臺站共有“一主一備一應(yīng)急”的供電線路設(shè)置，兩路高壓外電形成一路主路供電，一路備路供電，為發(fā)射信號發(fā)射不間斷需求，采用一路柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急供電?！耙恢饕粋湟粦?yīng)急”三路供配電線路通過智能切換系統(tǒng)后接入穩(wěn)壓器的輸入端，其輸出端通過加裝多路控制開關(guān)，不僅滿足不同區(qū)域供電的需要，而且也實現(xiàn)了多臺發(fā)射機(jī)分路控制穩(wěn)壓功能。廣電專用穩(wěn)壓器由穩(wěn)壓電路、伺服電機(jī)和控制電路等組成，其工作原理是：在日常的穩(wěn)壓過程中，當(dāng)穩(wěn)壓器輸入端的輸入電壓或負(fù)載發(fā)生變化時，其控制電路通過采樣、比較、放大，驅(qū)動伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，驅(qū)使穩(wěn)壓器碳刷位置根據(jù)輸入電壓或負(fù)載變化而發(fā)生變化，其自動調(diào)節(jié)線圈匝數(shù)比來調(diào)節(jié)輸出電壓，從而保持設(shè)定輸出電壓的穩(wěn)定性。

3 系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)勢

3.1 切換智能化

總體來說，該切換系統(tǒng)運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，基本實現(xiàn)了最初設(shè)計方案提出的技術(shù)要求，能實現(xiàn)供電電源的切換，為安全播出工作提供了很好的技術(shù)保障。高壓切換轉(zhuǎn)低壓切換可以有效避免線路切換檢測過程中的誤操作。當(dāng)出現(xiàn)某路外電停電，高壓切換可能只檢供電線路中的其中一相是否有電，而當(dāng)檢測電路檢測供電電路上一相有電時，難免其他相線供電會有缺相，使發(fā)射設(shè)備不能正常使用，又不能自動切換備用線路，只能人工操作切換備用線路以確保節(jié)目的安全播出。低壓切換能有效避免此類情況，低壓切換高效智能化，且維護(hù)成本低、方便安全。

3.2 斷路高效化

斷路器采用三相柱狀結(jié)構(gòu)和新型復(fù)合固體絕緣技術(shù)，將真空滅弧室、主電路、絕緣、絕緣支撐有機(jī)地結(jié)合為一體的固體密封桿。設(shè)計采用全密封、全絕緣、免維護(hù)的結(jié)構(gòu)，徹底解決了真空滅弧室小型化與外絕緣要求之間的矛盾。真空滅弧室安裝在絕緣蓋內(nèi)，使真空滅弧室與絕緣一體化，大大提高了其絕緣性能，同時也避免了三相通用箱式結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部產(chǎn)生電弧，消除了內(nèi)部冷凝的問題，并很好地隔離了高壓部分和低壓操作部分。

3.3 絕緣技術(shù)化

系統(tǒng)設(shè)計中，滅弧室套筒和絕緣支柱采用硅橡膠與SMC（Sheet molding compound）復(fù)合材料的復(fù)合固體絕緣，外部設(shè)有傘裙。這種設(shè)計與戶外環(huán)氧樹脂相比，提高了耐臭氧、抗紫外線、抗老化、疏水性和抗低溫能力，提高設(shè)備的使用壽命，同時斷路器外絕緣采用大爬電距離絕緣套筒，使斷路器的污穢等級達(dá)到IV級以上。

3.4 操作簡易化

在操作機(jī)構(gòu)上采用了永磁機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)部分封閉在經(jīng)達(dá)克羅防銹處理的不銹鋼箱體內(nèi)，防護(hù)等級IP64。供電電源切換高度智能化，無須人為干預(yù)?！耙恢饕粋湟粦?yīng)急”的供電配置，當(dāng)主路供電停電時自動投切至備用電源，當(dāng)主電源來電時自動恢復(fù)為初始狀態(tài)。若外部供電同時停電，則需要人工啟動發(fā)電機(jī)應(yīng)急供電。外電來電后自動恢復(fù)初始狀態(tài)，供電系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4 結(jié)論

供配電系統(tǒng)智能化改造工程主要由外部電源供電、柴油發(fā)電機(jī)組、智能切換控制系統(tǒng)、隔離變壓器、穩(wěn)壓器和分配器等多個子系統(tǒng)組成。自投入使用以來，臺站內(nèi)供配電安全保障能力得到了顯著提升，安全播出工作得到顯著提高，轉(zhuǎn)播的兩套節(jié)目因供電故障而導(dǎo)致的停播率顯著下降，為節(jié)目的安全播出工作提供了有力保障。供配電系統(tǒng)智能化改造工程順利實施以來，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)供配電機(jī)房無人值班，當(dāng)外部供電線路故障停電或計劃停電的情況下，能自動切換外部備用供電線路，智能化程度高，降低了因外部電源供電或切換失敗而帶來的安全播出事故，提高了臺站節(jié)目安全播出的保障水平，獲得較高的社會效益。同時，還減輕了臺站值機(jī)人員的工作量，降低了手動操作的安全風(fēng)險和人為事故。臺站通過對新技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步激勵了維護(hù)技術(shù)人員對科技創(chuàng)新實踐的學(xué)習(xí)，大大提高了技術(shù)人員的業(yè)務(wù)技能水平。同時，也降低了廣播節(jié)目的安全播出事故，進(jìn)一步實現(xiàn)節(jié)目不間斷、高質(zhì)量的安全播出要求。

貴州省廣播電視局八五九臺有效地在原供配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行技術(shù)更新和設(shè)備更換，最大限度上提升臺站供配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定高效運(yùn)行效率，從根本上降低了臺站安全播出的停播率。將智能化的系統(tǒng)設(shè)計更好地應(yīng)用到中波廣播發(fā)射工作中，更好地做到“不間斷、高質(zhì)量、既經(jīng)濟(jì)、又安全”的安全播出總體要求。

在廣播電視節(jié)目播出系統(tǒng)中，供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性尤其重要，雙電源或多電源外部供電自動切換系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效解決線路切換帶來的停播風(fēng)險，確保覆蓋區(qū)域內(nèi)廣播節(jié)目信號不間斷、高質(zhì)量的傳輸，使廣播信號發(fā)送到千家萬戶。