大功率短波發射臺供配電系統配置闡述

蘆文海

（新疆維吾爾自治區廣播電視局五二三臺，新疆 昌吉 831100）

1 大功率短波發射臺供配電系統運行現狀

1.1 可能出現的問題

大功率短波發射臺供配電系統在運行過程中可能出現以下問題。

（1）溫度較高引起系統設備損壞。在溫度較高的情況下，系統中的金屬材料溫度升高會加速金屬材料表面氧化，使金屬材料強度下降、接觸電阻上升，還會加快絕緣材料的老化速度，使其絕緣性能下降。

（2）相電缺失引起系統電壓不足。電壓不足或電壓波動較大會影響系統的運行穩定性。尤其是在相電缺失的情況下，電壓會大幅度下降，使系統運行、線路和設備等都受到損害［1］。

（3）短波發射臺供配電系統內部結構復雜，包含許多導線和設備，一旦出現接觸不良的問題，就會使接觸電阻加大，導致設備和導線出現發熱情況而引發線路燒斷等故障，影響整個系統的安全運行。

1.2 原因分析

電源、設備、線路及變壓器是引起大功率短波發射臺供配電系統運行穩定性下降的主要因素［2］。例如，電壓偏差問題主要是由于變壓器絕緣老化、相電缺失、內部短路及導線絕緣劣化引起電壓波動導致；線路損壞是線路短路和超負荷運行引起的；系統設備問題主要是設備長時間運行致其性能有所下降，如果對設備維護不當就會發生擊穿和燒毀現象。

2 大功率短波發射臺供配電系統配置及其優化措施

2.1 大功率短波發射臺供配電系統的配置

2.1.1 外部電源設置

根據《廣播電視安全播出管理規定》，外部電源應分級設置。

（1）一級無線發射臺。一級無線發射臺覆蓋范圍較廣，為滿足電力可靠性要求，必須接入兩路外電，設置一路專線，且對應的變電站不同。運行過程中一路電源出現故障時，另一路可正常運行。同時，應該設置發電機組和不間斷電源UPS，實現獨立供電。兩路電源都出現故障或者發射臺檢修時，自備電源可補充供電［3］。但是，大功率短波發射臺的用電功率較大，自備電源并不現實。需要在發射臺設計階段分析當地電力供應情況，與供電部門密切聯系，以滿足大功率短波發射臺的供電需求。規劃設計大功率老臺站時，應該設計兩條線路電源，其中一條為專線。擴容建設時，要考慮將之前非專線的電路改為專線，并適當增加線路容量，保證在其中一條專線故障的情況下，其余電路可正常運行。為避免外界環境因素對線路的影響，可在供電線路長度合適且經濟和技術允許的條件下穿管地埋10 kV電纜。

（2）二級無線發射臺。二級發射臺應接入兩路線路電源，且其中一路為專線。各個地區經濟發展水平不同，其中欠發達地區的市縣級發射臺供電設施建設落后，對二級發射臺的外電路沒有明確要求，可通過在低壓設備端預留應急發電接口的模式，在出現故障時提供電力［4］。二級發射臺是地市級發射臺，數量多且覆蓋范圍廣，因此該類發射臺的外線基本上可確保雙路供電。此外，有一定比例的臺站的外部電源來源于不同的變壓器，緊急情況下也可提供至少一路外部專線電源。

（3）三級無線發射臺。大部分三級發射臺只有一路外電，有的甚至是農電。考慮到架設兩路外電難度較大，同時大功率發射臺不能自建電源，為減少臺站因供電不足而引起停播事故，必須加強技術引入，完善外部電源設置，爭取引入兩路外電，且一路為專線。

2.1.2 供配電系統配置

大功率短波發射臺的供配電系統由高低壓開關柜、變壓器、無功補償及控制保護回路構成。根據《廣播電視安全播出管理規定》，供配電系統也應分級設置。

一級播出負荷的電源系統應該配置備用變壓器。主備變壓器可根據需要采取自動或手動的切換控制方式。發射臺控制設備與信號源設備使用UPS供電，且主備播出設備和雙電源播出設備應分別接在不同的供電回路上。配置設備時，兩路外線應分段運行，并根據需求設置多個變壓器。主備變壓器應分別引入不同的外電母線段，保持獨立。運行過程中，即使其中一路外電出現問題，另一路也可通過母線及時補充。

二級播出負荷的供配電系統的變壓器是不同的。接線模式為單母線分段，操作時可根據需要選擇手動模式或自動模式。信號源設備配置了UPS供電，主備播出設備和雙電源播出設備分別引入不同的供電回路。二級播出負荷引入兩路外電，同時安裝高可靠的母線開關柜，設置兩個變壓器接入到各自對應的母線段上。兩臺變壓器以并列的形式獨立運行，技術變壓器只為技術系統供電，生活變壓器只為辦公和生活供電。在技術段外電供電故障時，另一路外電可及時投入使用。

三級播出負荷供電系統應安裝兩個獨立低壓回路，且保證至少兩種控制模式。發射臺發射控制設備與信號源設備采用UPS供電。由于三級播出負荷沒有對高壓系統設備的配置提出硬性要求，變壓器的容量較小，大部分為單路供電形式。出于安全播出和安全用電的考慮，未來建設中應加快實現兩路外電供電，設置室內高壓設備，并至少配置技術類和生活類兩臺變壓器。

2.2 大功率短波發射臺供配電系統的優化措施

2.2.1 高壓接入系統方案優化

高壓接入系統時采用雙外路供電方式。兩路電路在實際應用時具有互為備用和并列運行的特點，可設置高壓自動/手動倒換投切裝置，其中一路出現故障時，另一路不受到干擾且可以作為備用電源承擔整個系統的供電負荷。設計供電線路時，應綜合考慮施工可行性、施工成本、安全性以及后期維護等多種因素。

2.2.2 變配電系統優化

由于短波發射臺機房一般設置在塔頂，因此變配電室一般有兩座。在底層變配電室應設置至少4臺變壓器，且包含高壓柜、計量柜、出線柜及變壓器柜等設施。配置直流屏和低壓柜，控制整個系統供電負荷運行。此外，應在標高位置設置4臺變壓器、低壓柜及環網柜，為主要發射機供電。

2.2.3 低壓配電系統優化

低壓配電系統中，一組主接線由兩臺變壓器控制，采用單母線分段運行的形式。運行過程中，如果一臺變壓器故障，可通過手動操作的方式啟閉，使另一臺變壓器負責兩段母線所有負荷運行供電。低壓配電系統選擇放射式和樹干式相結合的模式作為配電方式，其中放射式主要為單臺容量較大的負荷供電，樹干式為一般照明供電。

2.2.4 應急供電設施優化

在整個供配電系統中，發射機是關鍵負荷。為確保發射機連續供電，必須在發電機中設置UPS和EPS應急電源。在消防控制室設置疏散和照明標志，且標志采用EPS供電方式。在設備室設置應急供電設施，避免突然斷電引起停播事故。此外，應對重要負荷進行可靠保護。例如：低壓配電系統中安裝發電機組，且基于微機保護方式進行保護；在進線處為滿足主變保護要求，設置過流和速斷保護。

2.2.5 設備監控系統優化

監控系統的作用是實時動態監督短波發射臺供配電系統的運行情況。監控系統采用分布式分層結構，采用模塊化設計方式，使高低壓配電柜和變壓器等設施通過通信接口與監控系統相連。監控系統實時監控整個短波發射臺的供配電系統及具體設備，及時發現異常情況并提醒維修人員處理，避免故障擴大影響整個供配電系統。

3 短波發射臺供配電系統常見故障和預防措施

3.1 常見故障分析

3.1.1 變壓器設備故障

變壓器在長期運行過程中受到自然環境的影響，容易出現材料老化、局部磨損以及功能退化等問題。短波發射臺的供配電系統中，變壓器承擔著將其他形式的能量轉為系統可用電能的作用，一旦出現故障，必定影響整個系統的運行。如果技術人員未及時發現故障，同時未規范操作電源，還可能引發電源燒毀事故。

3.1.2 線路設備故障

線路設備是供配電系統的重要組成部分。線路設備出現短路或斷路現象會引起設備停止運行，可能導致整個系統無法正常運行甚至燒毀設備。短路問題會使周圍線路受到影響，加劇短波發射臺供配電系統線路老化。隨著線路老化程度的加劇，系統輸送的電力質量下降，可能導致發射臺不能正常發射信號，影響廣播電視的正常播出。線路設計不合理也會提高線路故障發生的概率，如線路交錯的位置是斷路故障發生的主要位置，會影響整個系統的穩定運行。

3.1.3 設備線路漏電問題

漏電問題是廣播電視設備的常見故障之一。設備漏電不但浪費電力資源，還會帶來嚴重的安全問題，甚至威脅人員的人身安全。而在漏電狀態下繼續啟動系統設備或設備在沒有安裝保護設施的情況下繼續運行，將會進一步增加故障發生的概率。

3.2 相關預防措施

3.2.1 加強設備巡檢維修

為避免發生上述故障，必須加強對設備的巡檢維修工作。以完善的設備維修制度為基礎，安排專業技術人員在明確檢修內容和檢修周期的情況下，做好設備運行狀態的檢查和記錄。檢查周期一般按周、按月計算。檢修過程中，發現任何安全隱患或故障問題都要及時上報，并根據檢修流程采取必要的措施，以及時解決問題。

3.2.2 優化系統布置

系統布置科學合理，不僅有利于系統設備及線路的安裝維修，而且避免了設備之間的相互干擾，可降低線路出現串聯和短路事故的概率［5］。系統布置過程要求工程師必須嚴格按照技術要求開展設計工作，做好設備的選型和布置工作。可在必要位置合理設置變壓器和穩壓器，起到穩定系統線路電流電壓的作用［6］。需確保所有高低壓配電柜和變壓器都在變配電室中放置，且所有變壓器在過載時也能長期穩定運行。所有高低壓配電設備應滿足項目所在地海拔的使用要求。布置線路走向時，應盡量做到橫平豎直，同時做好線路保護，避免對其他管道設施產生影響。對于與信號發射機比較靠近的線路，應設置電磁防護設施，以免線路中的電流對發射機的信號造成影響［7］。

3.2.3 安裝漏電預防和監測裝置

為避免線路設備漏電對整個系統造成不利影響，降低設備元件擊穿和觸電等事故的發生概率，必須設置必要的漏電防護措施和設備，為技術人員提供安全保障，同時也可使技術人員及時發現漏電的位置與類型，以便提前采取應急處理措施。防漏電設施的設計和安裝必須嚴格遵守相關技術標準，確保防護設施的基本性能。

4 結 語

大功率短波發射臺供配電系統中的變壓器、電源、導線及各種電器設備容易受到多種因素的影響而出現問題。問題一旦擴大，會影響整個供配電系統的安全穩定運行。為確保發射臺供配電系統正常供電，保障發射臺正常播出，必須從實際出發，加強系統的設置和優化，同時針對常見故障問題采取必要的預防維護措施，深入分析原因，并從電源、設備及線路等方面加以完善，提高廣播電視系統的運行質量，促進廣播電視事業不斷發展。