高山臺站電力供給系統優化改造

王興虎

高山臺站電力供給系統優化改造

王興虎

（作者單位：六盤山電視調頻轉播臺）

本文首先分析了高山臺站殊環境下對配電設備運行安全影響因素，闡述了高海拔環境配電設備選用維護注意事項。列舉了電力供給系統實例。

高海拔；電力供給；配電設備；避雷設施；技術改造措施

1　高海拔環境對配電設備的影響

低壓配電系統海拔在2000 m以上，高壓配電系統海拔在1000 m以上的地區統稱為高海拔地區。下面是高海拔地區環境的影響因素。

1.1氣壓的影響

試驗表明，海拔每升高1000m，平均氣壓則降低7.7～10.5kPa，外絕緣強度降低8～13%；以空氣作為絕緣介質柜內各相導體間及對地電氣間隙擊穿電壓下降。

在不同海拔海拔高度，常用電壓等級凈距如表1（單位：mm）。

表1

通常情況下中壓開關柜外形均應增加以滿足空氣間隙的要求。如KYN28-12柜，在海拔1000m以下選用800mm寬柜型時，在海拔2000～3000m時必須選用1000mm寬柜型。當開關柜的外形尺寸受實際條件的限制無法增加時，應采用復合絕緣，復合絕緣的空氣距離建議按表2選取。（單位：mm）

表2

1.2空氣溫度的影響

環境溫度對開關柜中一、二次元器件（如斷路器等）的可靠性有一定的影響，必要時要經過低溫試驗來驗證產品的性能。傳動組件的潤滑方式必須滿足低溫環境的要求。對于電纜、銅排等導體一般進行產品設計時可不考慮高海拔對溫升的影響。較大的溫度變化使環氧樹脂澆注的產品，如電流電壓互感器、絕緣件等容易變形、龜裂，密封結構容易破裂。

1.3空氣濕度的影響

高、低壓成套開關柜在濕度較高的環境中如果接觸到腐蝕性氣體會轉化為強酸，腐蝕開關柜的電路部分，改變導線的化學性質和物理性質，觸點的傳導性等，會使裸銅母線的顏色變化，母線接合點的導電率降低，從而導致過熱。如果是一次線路出現問題，將出現溫升過熱，接地故障等事故；如果是二次線路出現問題，出現誤分，誤合或拒動作或誤報等等缺陷，直接影響產品的運行功能，破壞供電系統的穩定性。結構零件的腐蝕也會直接或間接影響產品的性能，尤其一些承擔動熱穩定性的應力的結構零件，如母線橫梁等，導致結構強度不夠，最后影響成套開關設備的性能，如耐受短路強度等等；柜體結構緊固件的腐蝕也是常見現象，緊固件的腐蝕將直接影響到結構的強度。

2　高海拔環境配電設備選用維護注意事項

在配電產品設計及維護時必須考慮到以上環境因素對配電設備的影響。

第一，中壓開關柜內的斷路器、電流互感器、穿墻套管、絕緣子、接地開關等元器件選用時其外形尺寸必須按照海拔高度進行修正，對于導體進行外敷絕緣材料也必須滿足海拔高度要求，平時維護保養時特別注意絕緣件是否出現龜裂等現象，一旦出現必須進行維護和更換，導體若有發黑發藍現象一般都是導體搭接面接觸不良引起的過熱，需要時時監測重點部位的溫升，尤其是母線與斷路器、母線與電纜連接處的溫升，因為一旦這些地方溫升過高會導致絕緣老化而引起短路或斷路等嚴重事故。定時監測中壓柜內安裝的溫濕度控制器，防止柜內出現凝露現象。二次回路也要定期進行巡查，以防止出現腐蝕導致的虛接及其它狀況發生。

第二，當維護更換低壓開關柜內的低壓電器產品時，一般需要降容使用，對于使用說明書沒有高海拔降容說明的低壓電器的額定電流值可以保持不變，對于連續工作的大發熱量電器，可適當降低電源等級使用。對于在使用說明書中有明確說明的，按說明書降容選用。更換維修低壓電器時，特別注意元器件的進出線方向，否則易出現故障。

3　電力供給系統實例

六盤山電視調頻轉播臺的電力供給系統由10kV高壓外電線路、地埋10kV鎧裝電纜、變壓器室、低壓配電室、避雷網等設施組成。

3.110kV高壓外電線路、地埋10kV鎧裝電纜

六盤山電視調頻轉播臺建臺初期是由柴油發電機供電的，之后通過電力部門架設了三路10kV高壓供電線路，配備的額定容量35kVA的變壓器，線路維護由六盤山電視調頻轉播臺負責。由于高山臺站自然環境十分惡劣，風雪冰雨特別是冬天的冰凌時常造成線路拉斷、桿基塌方、電線桿桿斜、橫擔移位、絕緣瓷瓶短路等現象。因此，維護人員借鑒供電部門的規定結合實際環境逐漸摸索出一套可行辦法：轉角桿、橫跨桿是雙桿，拉線外多內少外緊內松，有些桿基水泥澆筑保證基礎牢固，線路松緊適中，跌落保險要防風數量少，高壓線路用的線改用高強度的、帶絕緣護套的電纜線，保證森林防火的安全。地埋10kV鎧裝電纜按要求深度埋，要有保護電纜的套管和防雷措施以提高其安全性。

3.2變壓器室和低壓配電室

3條近千米10kV鎧裝電纜地埋引入變壓器室，經高壓隔離開關到變壓器，變壓器室更新安裝2臺變壓器，其容量為315kVA。經變壓380V后兩路電源采用單母線分段接線，中間設自動切換聯絡開關，互為備用，接至低壓配電室專用配電柜送給各發射設備及其他生活等用電。

3.3避雷設施

由于六盤山電視調頻轉播臺地處高山頂峰，地質復雜雷擊現象特別嚴重，所以避雷設施就很重要。首先在雷電的防護中應采取以下措施：①利用發射鐵塔地網盡可能擴大保護范圍；②聯通接地網安全快速泄放雷電電流；③用避雷器進行多級保護；④進行等電位連接消除電位差。通常防雷接地的接地電阻是10Ω，實際有弱電設備的防雷都要求4Ω 或1Ω的接地電阻。六盤山臺的地理位置及環境相對復雜，對其安全性及對環境的影響性要求嚴格，因此在設計及使用維護過程中需要采取相應的措施，以滿足要求。綜合上述避雷網等設施按一類防雷建筑物設置防雷系統接地電阻要求小于1Ω，實際測量是0.68Ω。

3.4配電系統

不論機房用電還是生活等用電，電力供給直接影響通信質量，嚴重時還會造成播出中斷危及設備和人身安全。配電系統其實就是給各種發射設備的電力供應分配系統由最初的簡單散亂到現在的合理優化布局，三相均流供電。配電系統的改進要考慮到以下幾個原則：①充分考慮變壓器、母線排、線路和斷路器承受的負荷，不能過載運行；②盡量三相負荷相當均流供電，以免給供電系統帶來隱患；③杜絕負荷串聯式連接，杜絕連接點松動打火燒設備；④供電電源有主路電流和備路電流供電，不使用繼電器控制開關，使用閘刀控制開關；⑤嚴禁隨意串接插銷板電源。綜合上述，按照廣電局62號令中對供電的要求，配電室于2014年進行改擴建工程，供配電采用三路10kV高壓供電線路，低壓兩路電源采用單母線分段接線，中間設自動切換聯絡開關，互為備用。主要用電負荷為：電視、調頻發射機房、風機房、微波機房、值班監控室的設備用電為一級負荷中的特別重要負荷，用主路供電電源；生活用電、應急照明、供暖用電、其他設備等用電為一級負荷，用備路供電電源。一路電源停電另一路電源通過中間自動切換聯絡開關保證供電正常。

4　結語

從上面的論述中，得出下面幾點結論：①明白了特殊環境對配電設備運行安全的影響因素；②必須改變原有“重”發射機改造，“輕”配電系統更新改造的思維，供電系統出問題，所有機器都停播；③電力供給與保障由強電和弱電兩部分組成，二者都應充分重視，不能厚此薄彼；④電力供給與保障離不開定期檢測避雷設施的接地電阻，它關系到人員與設備的安全；⑤堅持預防為主，平時定期按要求檢查，從細節處著手，常抓不懈，做到防患于未然，保證供電用電的安全。

王興虎，無線電高級工程師，從事廣播電視發射工作20多年，具有較豐富的實踐經驗。