論電視臺供配電系統的升級改造

林宇帆

摘 要：構建安全、可靠的供電系統，是保障廣播電視安全播出的重要基礎。本文圍繞廣播電視行業技術機房供配電的工藝要求和特點，對中山電視臺供配電系統升級改造的實施方案進行了論述。

關鍵詞：不間斷電源（UPS）； 靜態轉換開關（STS）； 自動倒換開關（ATS） ； 雙電源設備

中山電視臺原有的供配電系統主要由一路10KV高壓專線（雍逸線），兩臺容量為1250KVA（1#）和800KVA（2#）的變壓器，一臺400KW的發電機組構成。近年來電視臺因業務發展用電負荷在逐年增加，而原有的供配電系統經過十多年的運行，部分設施已有老化損壞現象。為此，需要對原有的供配電系統進行升級改造。

1高壓專線改造

為提高高壓供電的可靠性，在原有一路10KV專線供電的基礎上，設計新增一路10KV專線（凱茵線）作為備用高壓電源，為達到冗余可靠，兩路10KV高壓來自不同區域的變電站，構成高壓雙回路供電。為配合高壓專線改造新增兩臺10KV高壓開關柜，開關柜選配的斷路器是施耐德的（SF1-12/2500A），兩開關柜的斷路器由機電聯鎖控制，可進行自動（或手動）高壓倒換。按設計，在正常情況下10KV（雍逸線）作為主用高壓電源，其斷路器處于“閉合”位置，而作為備用高壓電源的10KV （凱茵線）的斷路器處于“斷開”位置。當10KV（雍逸線）線路發生故障（或檢修）停電時，其斷路器“斷開”，通過機電聯鎖控制將10KV（凱茵線）的斷路器“閉合”向高壓負荷送電。

2 變壓器擴容改造

隨著近年來電視臺用電負荷的不斷增加，原有的1#、2#兩臺變壓器已處在較滿負荷情況下運行。根據現有用電負荷及未來幾年用電負荷增加的預測分析，需要新增一臺800KVA的變壓器（3#），使變壓器總裝機容量從原來的2050KVA擴容到2850KVA。在3#變壓器完成安裝調試投入運行后，對原來變壓器的負荷重新進行了調整，其中1#變壓器承擔向600M2演播廳中央空調、舞臺燈光，新聞及綜藝直播室燈光，行政大樓中央空調、電梯和消防系統等負荷供電。同時還作為電視技術機房和有線數字電視技術機房的備用電源。2#變壓器承擔向行政大樓辦公、照明及副樓照明、飯堂、載貨電梯等負荷供電，同時還作為行政大樓消防系統及電梯的備用電源，以及電視播出機房的二級備用電源。3#變壓器承擔向電視中心技術機房、有線數字電視技術機房的負荷供電。

3 發電機組增容改造

電視臺原有一臺400KW發電機組，現已無法滿足重要負荷的用電要求，所以設計新增一臺800KW發電機組作為3#（或2#）800KVA變壓器輸出的應急備用輸出電源，見圖1。

圖1 供配電系統原理圖

如圖1，800KW發電機組輸出經3K2開關與3#變壓器的3K1開關進行機電聯鎖。當3#變壓器發生故障（或檢修）停電時，斷開3K1開關，啟動發電機組且待運行正常后，再合上3K2開關向電視中心和數字電視技術機房應急供電。同樣，800KW發電機也可通過機電聯鎖開關，作為2#變壓器用電負荷的應急供電電源。

如圖1，400KW發電機組經1K2開關與1#變壓器的1K1開關進行機電聯鎖。當1#變壓器發生故障（或檢修）停電時，斷開1K1開關（包括斷開600M2演播廳的用電負荷）， 啟動發電機組且待運行正常后，再合上1K2開關，發電機組僅在額定功率內向重要負荷應急供電。

4 不間斷電源（UPS）的選配

電視臺原來在各樓層的技術機房分別配置了十多臺10KVA以下的UPS，由于這些中小功率UPS的持續供電時間較短，而且分散安裝在不同的樓層不利于維護管理。為減少中小功率UPS的使用，設計選用大功率的UPS為電視技術機房供電。根據統計，其中電視播出機房的總用電負荷約在85千瓦，為此選擇使用艾默生120KVA的UPS。該UPS具有輸入電壓范圍廣，整流電流諧波小（<3%）和效率高的良好電氣性能。同時該設備還具有先進的智能監控功能和實時負載均衡調節功能。

5 電視播出機房供配電升級改造設計方案

電視播出機房是電視臺的重要核心部位之一，機房內安裝的播控設備24小時在運行，如果發生供電中斷則將會引發播控系統崩潰的重大停播事故。為此，在電視播出機房供配電方案設計時除按照現行國家、行業標準和規范外，同時還參照了國家廣電總局頒布的《電視中心管理細則》中關于播出負荷供配電應采用兩組獨立低壓回路供電，主要播出負荷采用UPS供電，播控系統主備播出設備、雙電源設備（一臺設備有兩組電源輸入），要分別接入不同的供電回路的工藝要求來進行方案設計，見圖2。

圖2 電視播出機房供配電系統原理圖

如圖2，1#、2#兩臺120KVA的UPS經1#、2#列頭柜輸出，構成了兩組獨立的不間斷電源供電回路向電視播出機房的播出負荷供電。其中，雙電源設備分別接入到兩組不同UPS的供電回路上，而單電源設備則通過靜態轉換開關（STS）裝置，接入到兩組不同供電回路上。為了滿足工藝要求，兩臺UPS還通過數據同步線實現輸出電壓、頻率、相位一致。

按設計，3#變壓器低壓輸出為主用電源，1#變壓器低壓輸出為備用電源。在正常情況下，3#變壓器的低壓輸出經電源倒換柜的自動倒換開關（ATS）分別向1#、2#UPS供電。當3#變壓器發生故障（或檢修）停電時，電源倒換柜的ATS開關將會自動倒換到1#變壓器的低壓輸出端，然后向1#、2#UPS供電。當UPS在運行過程中如果發生故障（或負荷超載時），UPS的旁路開關（STS）會快速將其輸入端電源轉換到其輸出端，以保持UPS的輸出不中斷。當兩臺UP在運行中，如有一臺UPS（1#或2#）發生故障輸出完全中斷，則（1#或2#）列頭柜中的ATS開關將會自動倒換到2#變壓器的低壓輸出端，作為二級應急備用電源向電視播出系統設備臨時供電，待UPS故障排除后ATS開關將自動倒回UPS供電。

在配電系統中選用的靜態轉換開關（STS）是由智能控制電路和雙向可控硅構成，它可進行交流電源的二選一快速轉換，其轉換時間為≤8ms，不會影響其負荷設備的正常運行。

6 結語

中山電視臺供、配電系統經過全面升級改造，構成主、備高壓專線、發電機組和UPS的三重供電保障體系。其中，大功率的UPS設備，可保證當外電停電時為技術機房用電負荷提供兩小時以上不間斷的電源供給，采用STS開關為播出線上的單電源用電負荷提供1+1的冗余供電。整個供、配電升級擴容改造工程的完成，極大地提高了中山電視臺供配電系統的安全性和可靠性。

參考文獻：

[1] 李偉.關于城市配電網規劃問題探析[J].科技創新與應用.2012（27）：159.

[2] 李德泉，徐建政，羅永.含分布式電源的配電網擴展規劃[J].電力系統及其自動化學報.2012（05）：88-92.

[3] 陳偉昌.關于城市配電網建設改造與規劃設計的思考[J].中國高新技術企業.2012（27）：13-15.

[4] 阮浩權.關于國內城市配電網現狀及問題改進的若干建議[J].電子世界.2012（12）：43-44.

[5] 萬挺.淺談10kV配電網工程項目施工管理[J].福建質量管理.2015（08）：115.