王青陽

（青海省廣播電視局 科技處，青海 西寧 810008）

供配電作為在建設廣播電視業(yè)務系統(tǒng)時，其安全性始終是系統(tǒng)設計主要考慮的問題。其中，中心機房是信號傳輸網絡的核心樞紐，建設一個標準規(guī)范、安全穩(wěn)定、環(huán)保節(jié)能、先進實用的網絡中心機房，是一個充滿探索性的系統(tǒng)工程，涉及網絡中心機房的設計、供電、空調、消防、感應門禁、閉路監(jiān)控、防雷防靜電等多個專業(yè)技術于一體。供配電技術是研究電力的供應和分配的問題，供配電系統(tǒng)設計應貫徹國家和行業(yè)的標準，做到保障人身安全，供電可靠，技術先進和經濟合理[1－4]。在設計中必須從全局出發(fā)統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質、用電容量、工程特點以及地區(qū)供電特點，合理確定設計方案。還應注意近遠結合，以近期為主，設計中盡量采用現行有關標準的效率高、能耗低、性能先進的電器產品。

1 變電站的設計

供配電系統(tǒng)的設計，除一級負荷中特別重要的負荷采用10 kV三回路供電外，對于機房供電應考慮一級電源檢修或故障的情況，采用雙回路電源供電。重要負荷考慮設置自備電源，自備電源事故時應能自動切換。系統(tǒng)設計應力求簡單可靠，操作安全，運行靈活，檢修方便。

根據負荷等級和供電要求，確定電源引入的回路數量及主接線方式。運行方式主要有單母線母聯斷路器分段，兩電源互為備用；母線用隔離開關分段（正常運行時合上），考慮高壓設備檢修時，通過隔離開關斷開母線對兩段母線進行不同時檢修，整個供電系統(tǒng)不中斷供電。

設備的選型方面，室外箱式變電站的變壓器一般采用油變壓器，室內變電站的變壓器一般采用干式變壓器。機房在高層建筑的地下層是為防火的需要，不宜設置可燃油浸的電力變壓器，變壓器選型還要考慮現有負荷和后期冗余計算。傳輸電纜走線設計在樓層電氣豎井內，一般情況下配電箱與電纜分裝在豎井內的不同側面。同時考慮垂掛高度和電纜型號選取，保證防水、防鼠等封堵出線端口措施。為避免油浸電纜垂掛導致油低聚問題，所以嚴禁采用油浸電纜，宜采用鎧裝電纜橋架敷設。斷路器應采用便于維護的真空斷路器。

供配電系統(tǒng)變電站設計時還應考慮無功補償，采取無功功率補償措施，應使三相負荷平衡，減少電壓偏差。采用并聯電容器補償時，應分析采用單獨補償、就地補償和集中補償的利弊問題和經濟合理性要求?？紤]自動補償和人工投切補償的便利和過、欠補償等因素。機房傳輸電子設備一般有少部分是電阻性負荷，大部分是感性和容性負荷，功率因數較低，均應裝無功自動補償裝置。

2 機房供電系統(tǒng)設計

機房電源室的低壓配電設計是保障機房供電安全的最核心部分，一套設計方案的規(guī)范合理不僅僅在于使用安全可靠和故障保護完美，最關鍵的是在供電系統(tǒng)出現故障時的應急檢修和快速恢復供電的應急方案設計，這也是讓設計者最容易忽視的關鍵問題?？傮w設計原則是機房用電必須和其他用電系統(tǒng)獨立分離；動力用電和單相用電設備分纜獨立傳輸；機房照明要采用EPS獨立供電系統(tǒng)；小型系統(tǒng)對于雙回路供電一般采用ATS投切系統(tǒng)，復雜系統(tǒng)和負荷電流大的系統(tǒng)最好采用開關柜倒閘操作比較可靠；在配電柜內必須安裝二級避雷器，防止雷電侵入波電壓和電網開關切換的影響。

機房中心低壓配電柜的選型設計，在考慮安全性和經濟性的基礎上，應該首選知名品牌的整體式手車柜或抽屜柜配電系統(tǒng)。要考慮現有負荷和未來負荷冗余，抽屜柜的備份互換功能。大負荷用電機房要有獨立的電源機房。低壓配電系統(tǒng)主要有雙回路進線柜、開關柜、補償柜、計量柜、低壓配電柜、三相動力柜、單相用電柜、UPS電源和直流柜等系統(tǒng)組成。設備選型計算、校驗計算必須保證系統(tǒng)運行的可靠性要求，必須將所有設備（如高壓、低壓配電設備、變電、輸電線纜等設備）全部計算選型校驗，要考慮各種運行狀態(tài)下的設備安全可靠運行，短路時可靠動作。

機房低壓配電柜設計的正確、合理，以及配電柜內部性能的好壞，對整個機房的正常用電起著重要作用，配電柜通常是由自動空氣開關、隔離開關、熔斷器、接觸器、繼電器、按鈕、開關等元器件和柜體組成[5－7]。在設計配電柜時，首先要考察機房用電設備、輔助用電設備、備用供電設備等各方面的相互關系；其次要了解各種用電設備的負荷，控制開關的安裝位置，使用方便性，配電柜內布局整齊、統(tǒng)一；配電柜在編號時，除正常設配電柜號外，還應加上配電柜的用途。機房配電柜根據用途設計各供電要求準確、可靠。不同性質的供電對象不宜放在一個柜內控制，配電柜內要留有備用電路，作為機房設備擴充時用電。配電柜內選用的自動空氣開關、接觸器、熔斷器、隔離開關等部件，要性能可靠，技術指標達到設計要求，能滿足設備工作要求。配電柜應設置必要的電流表、電壓表，供檢查電源電壓、電流以及三相間平衡關系。斷路器兩側必須設計安裝隔離檢修開關；對于采用后備電源的油機供電系統(tǒng)最好設計成自啟動系統(tǒng)，嚴格按照油機和UPS電源的功率比例配置并考慮油機冗余；交、直流分柜；用電電器和保護電器選型配置嚴格按照國標設計，嚴禁配置不合理造成事故越級跳閘；配電柜內應設置中線和接地線的連接裝置。金屬線槽、金屬線管必須全部可靠連成一體并可靠接地，接地電阻不大于4 Ω。配電柜內各種開關、手柄、操作按鈕，應標志清楚，防止使用中出現誤操作。

當用柴油發(fā)電機組作為備用電源時，柴油發(fā)電機的容量應考慮部分和全部重要負荷。機組電源與正常供電電源須有可靠的聯鎖措施，以免兩種電源并網運行，聯鎖方式有電氣聯鎖，機械聯鎖或同時采用兩種聯鎖方式。

低壓供配電系統(tǒng)接地也是至關重要，不容忽視的問題。接地方式多采用TN－C－S接地保護系統(tǒng)，即PE線和N線分開裝置，電氣設備的外殼接于保護線PE線上。在選擇三相五線的中性線時，考慮到實際應用中負荷分配不均衡問題，其截面與相線一樣。單相用電設備接入三相系統(tǒng)使得三相保持平衡，單相用電線路大于30 A時應采用三相系統(tǒng)，采用TN－C－S系統(tǒng)可以降低三相低電壓配電系統(tǒng)的不對稱性和保證電氣安全。

3 UPS供電系統(tǒng)設計

低壓配電設計的最后部分就是UPS供電系統(tǒng)設計。UPS電源供電方式根據各機房布局選擇集中供電和分區(qū)供電方式，各有利弊。用電設備不可能全部都是雙電源輸入設備，所以采用分區(qū)供電保障性更高，故障率低，造成事故停電范圍小。UPS選型有高頻機和工頻機之分，整體式塔機和模塊化電源，單相輸入單相輸出、三相輸入單相輸出和三相輸入三相輸出的區(qū)別。按照UPS工作原理，又有后備式、在線式和在線互動式之分。

設計原則最值得考慮的是UPS輸入開關應該采用低壓斷路器。安裝值得注意的是在UPS電源市電輸入前端嚴禁安裝漏電保護器。UPS電源工作輸入市電嚴禁脫零線，因為輸入N線斷路將釀成重大事故。良好接地不僅是保護人身安全的要求，還是UPS電源設備電位取值的重要依據。如果接地阻值不符合國標規(guī)定要求，操作人員有可能造成接觸觸電危害。還使UPS控制模塊參考值不準確，造成UPS電源因控制管理模塊誤動作而使所帶負載設備當機掉電事故。因此，針對中心機房設備供電只考慮在線式UPS電源。選型首要考慮高頻機，高智能模塊化三相輸入三相輸出UPS電源。因為單相輸入、單相輸出UPS電源受到輸入電源三相分配均衡制約，功率設計最大不超出20 kV·A限制，只能用于小型機房不間斷供電。早期三相輸入單相輸出UPS電源設備沒有設計輸出均衡技術，不便于輸出負荷分配調節(jié)。單相輸入、三相輸入可隨意選擇的單相輸出UPS電源不宜采用，因為考慮此UPS電源輸入分配平衡接為三相輸入供電方式，看起來是解決了供電相均衡問題，但是當UPS過載、逆變器故障等情況跳旁路供電輸出時，UPS輸入方式會自動跳轉為A相供電的單相輸入方式。造成A相嚴重過負荷的三相不均衡問題。將會引起越級跳閘事故，造成全盤停電。同時由于UPS電源在市電旁路工作狀態(tài)，造成輸入三相嚴重偏流，勢必引起A相電壓下跌嚴重，B和C相電壓上升。造成此UPS電源所帶負載不能正常工作，同時嚴重影響同時用電的其他用電設備的正常工作。不僅造成低壓配電系統(tǒng)的越級跳閘停電，還會造成后續(xù)用電設備低電壓不能正常工作和過電壓損毀用電設備的嚴重事故，影響同一三相用電的精密空調和新風機組工作。

免維護鉛酸蓄電池的選型是UPS電源設計選型不容忽視的一個問題，根據后備時間、機房空間、承重環(huán)境和經濟條件為主要考慮因素選型。同時要求安全性能要好，正常使用無電解液漏出，無電池膨脹及破裂。放電性能要好，放電電壓平衡，放電平臺平緩，耐沖擊性、耐振動性要好。電池質量將嚴重影響后備供電時間的長短。

UPS輸出至機房各個機柜供電應采用雙路電纜輸送電能方式。至于電纜走線采用上走線還是下走線看機房環(huán)境來選擇，最好采用橋架上走線方式。不影響空調的送回風空間風道。對于具有雙電源供電的設備應采用分路取電；機柜插座采用專業(yè)PDU和耦合器；電線電纜盡量采取沿天棚經線槽鍍鋅橋架敷設。機房照明空調維修的電線和電纜采用阻燃（ZR）雙層絕緣電線電纜。安裝時采用防干擾措施；機房照明采用松業(yè)無眩光反射格柵熒光燈盤；主機房照度不小于300 lx設計，監(jiān)控維護室不小于200 lx設計，事故照明不小于50 lx。

總之，廣播電視機房供配電的安全與初始設計方案密切相關，但是后期設備的使用檢修維護和日常巡檢等方面的安全保障工作也顯得非常重要。做好按時巡視，日常維護，月檢季修，年度保養(yǎng)檢修和惡劣氣候環(huán)境的加強巡視，將確保機房供配電系統(tǒng)的安全可靠，確保用電設備的不間斷供電和安全運行，確保廣播電視信號的零停播傳輸。

[1]柳春生.現代供配電系統(tǒng)實用與新技術問答[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[2]劉介才.供配電技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[3]王其英.實用電源技術手冊UPS電源分冊[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2002.

[4]張乃國.電子電源設計技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[5]蔣慶斌，張平澤，葛朝陽.供配電技術[M].2版.北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[6]王寧會.電氣工程師（供配電）實務手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[7]王威.有線電視前端機房的電源配置[J].電視技術，2000，24（11）：29－33.