樞紐基站的不間斷供電改進(jìn)應(yīng)用

文/陸明輝 修慶波 馬國春

我站現(xiàn)有主備二路10Kv高壓外電，二路外電均來自于我市區(qū)電業(yè)局下屬的同一個高壓變電所，其供電源頭為一個。由于市區(qū)城市改造發(fā)展快速，各地施工地極多，城市高壓線路破壞性故障概率增多，還因我站地處高山，夏天雨季易受雷擊等原因造成我站外電中斷及故障現(xiàn)象頻發(fā)，能否在緊急情況下及時采取有效措施快速提供機(jī)房設(shè)備的供電，避免或縮短停播時間，是當(dāng)前我基站工作人員面臨的嚴(yán)肅問題，也是供電系統(tǒng)改進(jìn)應(yīng)用的主要目的。本文主要涉及經(jīng)變壓后的380/220V低壓饋電線路與低壓配電設(shè)備組成的低壓供電系統(tǒng)。

1.不間斷供電改進(jìn)

為了提高供電可靠性，引入兩路高壓電源，一路主用，一路備用。兩路高壓電源經(jīng)兩臺變壓器降壓，在低壓配電柜互為備份，每臺變壓器均能全負(fù)荷供電。改進(jìn)前，基站變壓器為裸露的，變壓后的低壓線以架空方式進(jìn)入機(jī)房，經(jīng)多年使用，變壓器老舊，線路老化，且由于基站地處山區(qū)，考慮到防火、防雷等需求，此次改進(jìn)淘汰了原有裸露變壓器，選用了戶外預(yù)裝式變電站，經(jīng)變電站進(jìn)機(jī)房的低壓線由架空方式改為按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的直埋鋪設(shè)，極大地提高了用電安全。

進(jìn)入機(jī)房的兩路低壓外電在低壓柜進(jìn)行互鎖，并能夠自動切換，當(dāng)一路外電中斷時，會自動倒換到另一路工作。改進(jìn)前利用交流接觸器的電磁吸合特性，自行設(shè)計倒換開關(guān)實現(xiàn)以上功能。經(jīng)長時間使用，弊端是開關(guān)沒有密閉性，曾有小動物進(jìn)入引發(fā)電路卡斷故障，還有因觸點銹蝕引起接觸不良等原因，所以經(jīng)對比采購一體化的密閉自動轉(zhuǎn)換開關(guān)替代。

為了達(dá)到不間斷供電，在兩路市電中斷時，配備了發(fā)電機(jī)，可自行供電。以前的發(fā)電機(jī)房距離機(jī)房較遠(yuǎn)，且發(fā)電機(jī)和外電無自動倒換和自啟動功能，曾幾次遇到過兩路外電斷電，值班人員需要自啟動發(fā)電機(jī)以應(yīng)急的情況。由于發(fā)電機(jī)室遠(yuǎn)離機(jī)房，且有事發(fā)時為冬天的季節(jié)，發(fā)動機(jī)啟動需要預(yù)熱，這就大大延誤了啟動發(fā)電機(jī)應(yīng)急的時間，造成停播事故。為杜絕此類事故再發(fā)，此次改進(jìn)改換了變壓器室位置，使其緊挨機(jī)房配電室并恒溫，并對線路進(jìn)行重新設(shè)計，采購了新型發(fā)電機(jī)，帶有手自一體啟動功能。改進(jìn)后無論是對于自動控制還是人為處理，都大大提高了效率。

為了確保設(shè)備用電真正地不中斷、無瞬變，也因我站還承擔(dān)調(diào)頻發(fā)射任務(wù)，需要保障380V交流供電不間斷，因此在兩路外電和發(fā)電機(jī)后續(xù)電路之后安裝了UPS。

以上供電線路的路徑轉(zhuǎn)換由手動開關(guān)完成。以下為不間斷供電示意圖：

2.設(shè)備的選用和使用

2.1 自動倒換開關(guān)

此自動倒換開關(guān)選用正泰電器的NZ7系列自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，帶有控制器可在控制器上設(shè)置參數(shù)，并進(jìn)行自動手動模式切換，當(dāng)自動模式失效時（倒換開關(guān)偶然會碰到倒換失敗的情況），此時用手動模式倒換。

2.1.1正常使用時，合兩路電，斷開發(fā)動機(jī)

兩路電，常用的設(shè)為主路，另一路設(shè)為備路。當(dāng)一路電不正常，停電或缺相、掉相時，主、備路外電由自動倒換開關(guān)進(jìn)行自動倒換。當(dāng)主路、備路全部停電時，斷開備路，合上發(fā)電機(jī)，啟動發(fā)電機(jī)。

2.1.2 自動倒換開關(guān)控制器

可進(jìn)行自動、手動模式設(shè)置，并根據(jù)實際情況設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，如欠電壓、過電壓、兩路電轉(zhuǎn)換延時，電源模式設(shè)置等。

2.2 穩(wěn)壓器

我站兩路外電都不是專線，存在電壓過高、不穩(wěn)并且斷續(xù)無常等問題。由于用電設(shè)備的增加以及穩(wěn)定度的需要，就需要用到穩(wěn)壓器。穩(wěn)壓器的工作范圍是有限的，一般不超過323～455V。這就需要根據(jù)外電實際情況，選用穩(wěn)壓器，如三相外電電壓波動超過穩(wěn)壓器工作范圍，就需要考慮特制穩(wěn)壓器，以期能夠使用，輸出穩(wěn)定的380V三相電壓。

此設(shè)計配備了兩臺穩(wěn)壓器，并有旁路功能。一為基站機(jī)房微波、調(diào)頻發(fā)射機(jī)等設(shè)備和機(jī)房照明、取暖等供電，設(shè)此為主穩(wěn)壓器。二為辦公樓等生活用電供電并給機(jī)房用主穩(wěn)壓器做備份。當(dāng)主穩(wěn)壓器故障，不能正常工作時，將兩臺穩(wěn)壓器都關(guān)斷，將穩(wěn)壓器倒換開關(guān)放到備穩(wěn)壓器側(cè)，之后開啟備穩(wěn)壓器，此時要視實際情況觀察備穩(wěn)壓器電壓電流數(shù)據(jù)，因備穩(wěn)壓器還承擔(dān)生活用電，當(dāng)超過一定電流值時，要切掉生活用電。當(dāng)兩路穩(wěn)壓器均故障，不能提供穩(wěn)壓功能時，會造成斷電，這時要將穩(wěn)壓器旁路開關(guān)拉下，不經(jīng)穩(wěn)壓直接提供外電，確保機(jī)房及時供電。

2.3 發(fā)電機(jī)

此次改進(jìn)選用的柴油發(fā)電機(jī)負(fù)載大，運行可靠，容量為120KVA，帶有手自一體啟動功能，緊急情況下可以供給基站機(jī)房用電8小時以上。發(fā)電機(jī)和外電也經(jīng)過正泰轉(zhuǎn)換開關(guān)互鎖。改進(jìn)之初，發(fā)電機(jī)設(shè)為自啟模式，通過實際運行發(fā)現(xiàn)，當(dāng)外電故障頻繁時段，尤其是出現(xiàn)連續(xù)瞬閃時，發(fā)電機(jī)因和外電互鎖備份，會頻繁地自啟動，在安裝UPS后，發(fā)電機(jī)設(shè)為手動模式，當(dāng)外電閃斷頻繁時，用手動開關(guān)斷掉外電路徑，啟動發(fā)動機(jī)供電排除外電故障。

2.4 不間斷電源UPS

UPS，即一種交流不間斷供電電源系統(tǒng)。因我站調(diào)頻發(fā)射機(jī)等重要設(shè)備均使用交流供電，為保障供電無間斷，使用UPS做短時的供電保障。對比后采購了三臺山頓品牌的FX33系列UPS，每臺的容量60KVA，并聯(lián)使用。UPS平時旁路工作，外電對機(jī)房設(shè)備供電的同時，對UPS的蓄電池進(jìn)行浮充，當(dāng)外電中斷后，UPS可以對設(shè)備提供穩(wěn)定的380V交流電，滿足最大工作負(fù)荷30分鐘以上，真正做到供電不間斷。

3.實用的外電自動告警裝置

這是我站自主研制的停電、來電自動告警裝置，通過安裝外電信息自動告警裝置，使值班人員能夠及時掌握兩路外電信息，當(dāng)某路外電缺失時做好應(yīng)急準(zhǔn)備。

原理圖：

XJ3為斷相與相序保護(hù)繼電器，經(jīng)確認(rèn)后正常工作。將開關(guān)K1 K2至停電告警檔。一旦供電缺失、缺相或錯相等故障發(fā)生，XJ3將停止工作，這時內(nèi)部7、8腳接通。取自UPS的交流220V電壓經(jīng)AC/DC交換后，輸出直流12V的啟動電壓，啟動警號，發(fā)出聲光告警，及時提醒值班人員有停電等故障信息。查看、檢查并做好應(yīng)急準(zhǔn)備。

這時將開關(guān)打至來電告警檔，當(dāng)外電恢復(fù)正常后，XJ3正常工作。5、6腳接通，警號再次發(fā)出聲光告警，提醒值班人員外電恢復(fù)正常，應(yīng)急解除。

結(jié)語

此次供電改進(jìn)的應(yīng)用，首要目標(biāo)是以供電穩(wěn)定不間斷為主，是我基站歷經(jīng)多次外電故障總結(jié)的最佳改進(jìn)方案，已接近或達(dá)到國家通信局站供電一類標(biāo)準(zhǔn)。采用的是冗余的設(shè)計思想，雖原理看似簡單，但都是實際應(yīng)用的經(jīng)驗總結(jié)，基本可以杜絕因外電問題造成的設(shè)備信號傳輸中斷。隨著技術(shù)的進(jìn)步，如能有兼顧經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、安全性的設(shè)備或改進(jìn)方式的出現(xiàn)，是基站工作者最大的期許。

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