淺析大型UPS在廣播電視供配電系統中的應用

吳信衡 龔志山 楊忠景 韋臣

（廣西廣播電視技術中心河池分中心）

一、引言

隨著廣播電視事業的發展，對節目的安全播出提出了更高的要求，而廣播電視的安全播出很大程度上依賴于市電的穩定，而市電常常受到很多因數的影響，比如雷雨天氣，電網線路故障，穩壓器故障，人為停電等等，這些因素往往會造成市電不正常，從而導致機房大面積的停播事故。安裝一套高可靠性，高穩定性的UPS供配電系統將是當務之急。

二、UPS電池的計算方法

電池計算通常有兩種方法：恒電流模式計算和恒功率計算，我采用恒電流模式計算方法計算。

根據能量守恒原理，按恒電流模式公式計算：

C =（PL×T）/（Vbat×η×K）

其中： C－－蓄電池容量，（Ah）PL―UPS輸出功率（W）； T―電池后備時間（h）；

Vbat―電池組電壓（Vdc）η―UPS電池逆變效率（0.90-0.95，根據機型選取）。K―電池放電效率（系數）。K的選取按照下表，如表1。

三、測算額定功率48千瓦UPS接入供配電系統的可行性

（一）機房實際耗電量計算

目前河池250臺有6臺1kW調頻發射機，3臺1kW電視發射機，兩臺1kW數字電視發射機和一系列小功率配套設備同時運行，下表為實測整個運行設備實際耗電情況，如表2。

由表2可以看出，整個機房運行設備消耗的總功率為：

（32.5+33.2+28.52）*220=20.5 kW

（二）額定功率48千瓦UPS帶負載量的計算

UPS額定輸出功率是標志該產品能驅動多大額定功率的重要參數，它隨負載功率因數的變化而變化。UPS不宜長期處于滿載狀態下運行。UPS一般選取額定功率的60%～70%的負載量，同時UPS盡量不要長期處于過度輕載狀態下運行。機房安裝的額定功率48千瓦UPS的最佳的負載量為：

48*65%=31.2 kW

從計算結果可以看出，額定功率48千瓦的UPS有足夠的冗余抗市電斷電時的沖擊，是完全可以安全的、可靠的、穩定的給機房所有發射機提供電源的。

（三）蓄電池電量計算

額定功率48千瓦UPS的電池組方陣由32*2塊12V，100Ah的全密封鉛酸膠體電池組成，蓄電池總電量為：

32*2*100*12=76.8 kWh

按蓄電池的放電效率為75%(鉛酸)計算，則蓄電池組方陣的實際放電量為：

76.8*75%=57.6 kWh

按UPS的逆變率0.9，則UPS實際輸出電量大約為：

表1 電池放電效率

表2 設備實際耗電情況

57.6*0.9=51.84 kWh

（四）UPS后備時間計算

按機房所有發射機耗電量為20.7kWh計算，額定功率48千瓦UPS可以在市電停，油機不工作的情況下，可以連續工作時間為：

51.84/20.7=2.50 小時

從計算結果可以看出。當市電停電時，在市電沒有給UPS充電的情況下。只要油機可以在2.50個小時內正常啟動，就可以使得機房避免因為市電停而造成的停播事故。

圖1 原供配電系統簡化方框圖

四、接入UPS的供配電系統的搭建

（一）機房原來的供配電系統（如圖1）

從上圖可以看出，市電到發射機中間任何一個環節出現故障，都會引起機房大面積的停播。所以引入大型高品質UPS做為主電源供電，是一個很好的解決方案。

圖2 機房改造后的供配電系統簡化方框圖

（二）機房改造后的供配電系統（如圖）

在介紹機房供配電系統改造前，我們先簡單的介紹下這次改造：

過程中，用到的裝置交流繼電器和雙電源自動切換開關。

交流繼電器：交流繼電器有兩個通路，分為主備通路。主通路可以通過3相交流電。備通路只能通過單相交流電，繼電器內部有一個線包，當線包得電的時候，主通路接通；沒有得電的時候，備通路接通。其主通路和備通路切換的時間非常短暫，幾乎是瞬間完成。

雙電源自動切換器：雙電源切換器通過一個電機控制兩個可通過三相交流電的空氣開關的斷開與閉合。兩個空氣開關分為主備。當主電源有電時，主空氣開關閉合，備空氣開關斷開。當主電源沒有電，備電源有電時，主空氣開關斷開，備空氣開關閉合。

（三）單相1kW調頻電視發射機供電系統改造

單相1kW調頻電視發射機原來的主用電源是市電通過穩壓柜，ATS開關，配電箱送到發射機的。 現在改成UPS電源為主用電源，市電為備用電源，是通過一個交流繼電器實現的。UPS電源接交流繼電器的主用通路，市電和發電機發電接備用通路。交流繼電器的線包接UPS的電源，即UPS正常供電的時候，UPS電源給發射機供電。當UPS電源發生故障時，交流繼電器的線包沒有得電，其備用通路接通，用市電或者發電機繼續給發射機提供電源。經過實際的反復試驗，當UPS電源發生故障時，都能及時的切換到市電繼續給發射機提供電源。由于切換電源的時間非常得的短暫，所以發射機并沒有掉功率，也就是說，需要進行電源切換播出時，可以實現0秒停播。

（四）三相1kW調頻電視發射供電系統改造

由于三相1kW調頻電視發發射不能只用一個交流繼電器實現電源切換。我們采用了一個小型的雙電源自動切換器實現兩路電的相互切換，主空氣開關接UPS電源，備空氣開關接市電（發電機），成功實現了兩路電源的自動切換。由于我們采用的是簡單的電源切換裝置，兩路電相互切換的時候，會造成短時間的停播，但是UPS損壞的概率比市電出問題的概率小多了。從這個角度來說，我們還是實現了減少停播的目的。

五、應用效果與結論

該配電改造完成以來，機房在多次市電故障中，沒有發生停播事故，取得比較滿意的效果。下面總結這個項目的幾個好處：

（一）48千瓦UPS提供的電源不需要經過穩壓器，ATS切換器，配電柜，減少了很多可能存在供電故障隱患的環節。而且在市電停，油機不工作，整個機房發射機全部工作的情況下，UPS也能提供1個小時以上的不間斷電源。很大程度提高了機房供電的可靠性。

（二）雷電經常通過市電供電線路破壞發射機，經過本項目改造后，發射機電源是來自UPS的。所以這次配電改造在發射機防雷方面起到積極的作用。