航管樓UPS擴容改造負載割接方案研究

廉永樂，王 明，柯 懿

（民航寧夏空管分局，寧夏 銀川 750009）

0 引 言

供配電系統設計之初，如果系統設計冗余過大會造成不必要的資源浪費，后期隨著通信導航監視設備的不斷增加，需要對供電系統進行擴容改造。然而，由于UPS電源所帶負載的特殊性，要求負載割接期間設備供電不能中斷[1]。負載割接方案設計的科學合理是保證整個UPS擴容改造期間，設備不斷電或少斷電的關鍵，也是負載割接方案設計的基本原則[2]。同時，割接方案設計還必須保證實施過程安全可靠，方案可操作性強，操作步驟準確清晰[3]。本文針對航管樓UPS擴容改造項目，設計研究了航管樓UPS擴容改造負載割接方案。

1 航管樓供電系統簡述

1.1 擴容改造前供電系統

改造前航管樓工藝設備供電，由設置在航管樓UPS間，2套容量為160 kVA的不間斷電源UPS提供，每套UPS獨立運行，采用N+1冗余帶旁路配置，電池供電時間滿載30 min，改造前供電系統圖如圖1所示。

圖1 改造前供電系統圖

1.2 擴容改造項目

依據2015年12月25日下發的《民航空管通信導航監視設施設備供配電配置指導教材》，管制中心應采用雙總線UPS供電系統。管制中心設備機房宜配置STS，提高UPS供電的可靠性，前端無STS 切換的UPS雙總線系統供電的管制席位，宜配置一個小容量STS，向本席位單電源輸入設備供電。改造前航管樓工藝設備供電配置不滿足指導教材配置要求，需對航管樓工藝設備供電進行擴容改造。

依據指導教材配置要求，此次航管樓UPS擴容改造工程范圍包括不間斷電源UPS間、進近管制大廳、塔臺設備機房。

（1）不間斷電源UPS間改造內容有新建2臺160 KVA集中UPS，與現有UPS組成雙總線UPS供電系統，其中現有2套UPS和新建2臺UPS分別組成一套并機系統。

（2）新建2組電池和2組開放式電池架。

（3）新建4臺STS自動轉換開關，分別在塔臺設備間和進近管制大廳各安裝2臺。

（4）新建2臺UPS并機柜和2臺UPS輸出柜，安裝在UPS間。

（5）塔臺和進近分別新敷設電纜各2路。

1.3 擴容改造后供電方式

UPS擴容改造后航管樓工藝設備供電，由2套UPS并機系統組成雙總線供電方式，進近和塔臺分別新安裝2臺STS，保證終端配電箱A、B2路電源互為主備。改造后的航管樓供電系統滿足指導教材關于管制中心，一、二級管制單位對應的航管樓、塔臺應滿足空管一級供電保障要求，航管樓UPS擴容改造后供電系統圖如圖2所示。

圖2 航管樓UPS擴容改造后供電系統圖

2 UPS負載割接方案研究

航管樓供電系統改造前工藝設備供電，由2套獨立運行的UPS采用N+1獨立冗余供電方式，為終端負載提供A、B兩路電源，雙電源負載可同時接入A、B兩路電源；單電源負載只能接入一路電源，若接入兩路電源需要加裝STS自動轉關開關。

此次改造，首先是供電運行方式的改變，將改造前的2套UPS單機獨立運行改造為雙總線UPS運行方式，2套同步并機運行的UPS 輸出2路電源，形成 A、B 路雙總線供電，并分別連接至2套相互獨立的負載側配電柜；其次，降低系統單節點瓶頸風險，進近管制大廳和塔臺終端以單電源設備居多，通過在管制大廳和塔臺分別新安裝2臺STS自動轉換開關，實現每臺工藝配電柜引接2路互為主備的電源，降低了系統單節點風險，提高了單電源設備供電可靠性。

2.1 UPS負載割接的基本原則

首先，是安全，包括人身安全和設備安全，割接方案的每一步既要保證工作人員的人身安全也要保證設備運行安全[4]。

其次，負載割接期間要保證設備供電的連續性，盡量不停電或減少停電次數[5]。

第三，割接方案風險小，可操作性強[6]。

第四，制定具體詳細的UPS割接方案和施工流程，要求割接方案不僅科學合理還要詳細具體，細化到每一個操作步驟，且操作步驟準確清晰。

最后，制定詳細應急保障預案和突發事件處理流程。

2.2 UPS負載割接風險點

掌握航管樓UPS擴容改造過程的風險點，有針對性地制定相應的應急預案。

（1）每套并機UPS后端需新增一套UPS輸出并機柜。

（2）改造前兩臺獨立運行UPS需要進行并機。

（3）改造前UPS A和UPS B分別所接輸出配電柜UAP和UBP需要分別割接至新安裝的1#并機輸出柜和2#并機輸出柜。

（4）新安裝兩臺UPS輸入電源引接自原兩臺UPS輸入配電柜。

（5）進近管制大廳和塔臺分別新安裝兩臺STS自動轉換開關。

（6）進近管制大廳和塔臺分別新敷設兩路電路電纜。

（7）進近管制大廳和塔臺各兩臺輸出配電柜負載需割接至STS自動轉換開關。

（8）進近管制大廳和塔臺原有兩條電纜需割接至新安裝STS自動轉換開關輸入回路。

2.3 制定詳細的UPS割接施工方案和應急保障預案

UPS割接施工方案要嚴謹科學，操作步驟要詳細具體，內容表述準確[7]。

2.4 割接前準備工作

首先，對UPS所帶工藝負載進行詳細排查，排查A、B兩路電源分別所帶負載性質、負載容量，屬于單電源設備還是雙電源設備，是單路系統還是主備系統，是否有應急系統，每套系統電源引接情況，保證一路電源失效的情況下，不影響整個系統的運行保障。

其次，準備好工程割接所需的線纜和工具，包括測量用的萬用表、蓄電池內阻測試儀、電力測試儀以及相位表等儀器儀表和工器具。

最后，做好施工線纜和設備的標識工作。

3 UPS擴容改造負載割接方案設計

3.1 UPS設備間擴容改造

UPS設備間擴容改造是此次供電改造的核心部分，包括新建 2 臺 160 KVA UPS 與原有 2 臺 160 KVA UPS組成兩兩并機運行系統，以及新建2臺UPS并機輸出柜。

（1）安裝2臺新建UPS并機輸出柜，安裝位置位于UPS間東側地溝上。

（2）安裝2臺新建UPS，安裝位置位于原2臺UPS正前方的地溝上。

①完成2臺UPS安裝固定；②完成2臺新建UPS電池安裝及線路連接；③完成新建UPS電源進線連接，2臺UPS分時進行；④完成2臺新建UPS輸出電纜至2#并機輸出柜的連接；⑤完成2臺新建UPS并機安裝；⑥2臺新建UPS分別進行加電調試；⑦2臺新建UPS進行并機調試，確保并機運行正常；⑧2臺新建UPS加電試運行至少48 h。

（3）將原2# UPS所接輸出配電柜UBP切割至新安裝2# UPS并機輸出柜。

①割接2#UPS所接輸出配電柜UBP負載，需要對新航管樓內所有B路負載停電，割接前需要檢查B路所接負載屬于單電源還是雙電源，若為單電源負載，需要用戶判斷該設備是否可以停電，如果不可以停電需要考慮加裝STS自動轉換開關，若割接期間可以停電，需要在割接前將設備主動關機，待割接完成后再開機。②割接前需要提前準備好割接所需敷設的電纜和工具，制作好電纜接頭。③割接必須在夜航結束進行，待夜航結束后開始割接工作：第一步，依次從工藝負載終端配電箱斷開B路電源所帶負荷，檢查重要負荷是否通過STS正常切換到A路電源。第二步，檢查各工藝配電箱重要負荷均正常后，斷開各機房工藝配電箱B路電源進線斷路器電源。第三步，確保塔臺、航管樓各樓層設備電源均從B路正常轉換至A路后，斷開UPS間UBP配電柜進線斷路器。第四步，對原2# UPS進行關機操作。第五步，斷開原2# UPS進線柜斷路器。第六步，開始原2# UPS所接輸出配電柜UBP線纜割接至新建2#UPS并機輸出柜。④割接完成后逐級恢復各工藝配電場所B路電源。

（4）原 2# UPS電池搬遷，原 2#UPS電池從UPS間搬遷至新建UPS電池間。

（5）完成原2# UPS電池安裝及線路連接。

（6）原2# UPS輸出電纜連接至新建1#UPS并機輸出柜。

（7）對原2# UPS進行開機操作。

（8）確保原2# UPS運行正常。

（9）同理，將原1# UPS所接輸出配電柜UAP切割至新安裝1# UPS并機輸出柜，割接步驟同上原2# UPS 割接步驟 3。

（10）原1# UPS電池搬遷，原1#UPS電池從UPS間搬遷至新建UPS電池間。

（11）完成原1# UPS電池安裝及線路連接。

（12）原1# UPS輸出電纜連接至新建1#UPS并機輸出柜。

（13）對原2# UPS進行打維修旁路操作。

（14）確保1# UPS并機輸出柜所接負載，由原2#UPS通過旁路帶載運行正常。

（15）對原1#、2# UPS進行并機安裝調試。

（16） 原2#UPS通過旁路所帶1# UPS并機輸出柜負載，切割至原1、2# UPS并機運行帶載。

3.2 進近管制大廳、塔臺設備間安裝STS

在塔臺設備機房和航管樓3層進近管制大廳分別安裝2臺容量100 A STS自動轉換開關柜，共計4臺STS，配套增加各種供電電纜等接線輔材。塔臺設備機房和進近管制大廳安裝STS自動轉換開關柜風險主要來自線纜切割和運行方式的轉變，線纜切割時需要確保前期所有系統均已調試穩定。

（1）進近管制大廳供電改造

①敷設UPS間至進近管制大廳電纜2條。②進近管制大廳安裝STS自動轉換開關2臺。③2臺STS自動轉換開關每臺新建一條電纜，與原有電纜實現兩路電源輸入。④1#UPS并機柜輸出兩路電纜分別為進近A、塔臺A，2#UPS并機柜輸出兩路電纜分別為進近B、塔臺B。⑤完成1#UPS并機柜輸出電纜進近A至進近管制大廳STS2備用輸入連接。⑥完成2#UPS并機柜輸出電纜進近B至進近管制大廳STS1備用輸入連接。⑦申請夜航結束后對進近管制大廳內所有A路電源停電，A路電源所帶負載均有B路電源提供保障，若為單電源負載，需要用戶判斷該設備是否可以停電，如果不可以停電需要考慮加裝STS自動轉換開關，若割接期間可以停電，需要在割接前將設備主動關機，待割接完成后再開機。AGY1配電箱與STS1自動轉換開關線纜割接，AGY1配電箱原輸入電纜割接至STS1主路輸入，STS1輸出割接至AGY1配電箱輸入。⑧同上，進行BGY1配電箱與STS2自動轉換開關線纜割接，BGY1配電箱原輸入電纜割接至STS2主路輸入，STS2輸出割接至BGY1配電箱輸入。

（2）塔臺設備間供電改造

塔臺設備間供電改造，操作步驟同上進近管制大廳操作步驟。

4 結 論

文章介紹了航管樓工藝供配電系統改造前的運行方式，依據《民航空管通信導航監視設施設備供配電配置指導教材》設計了符合指導教材配置要求的航管樓工藝配電系統運行方式，針對新運行方式需要擴容改造的項目，研究了UPS負載割接方案設計的基本原則，以及該項目割接過程涉及到的風險點。撰寫了詳細的UPS擴容改造負載割接方案，該割接方案在確保安全的前提下，堅持最少次數停電的原則，做到方案內容科學嚴謹，操作步驟詳細具體，邏輯層次清晰，最大限度地保障了項目實施過程的安全以及設備運行的安全。航管樓UPS擴容改造工程負載割接方案的研究設計，為今后類似供配電工程負載割接提供了設計和參考依據。