張計(jì)晨等

摘 要：為滿足氣象現(xiàn)代化的建設(shè)要求，依據(jù)中國(guó)氣象局統(tǒng)一安排，我省呂梁市鳳山風(fēng)景區(qū)安裝了新一代天氣雷達(dá)，彌補(bǔ)了呂梁市在雷達(dá)探測(cè)方面的空缺，這也是我省第一部CINRAD/CA型天氣雷達(dá)。描述了呂梁新一代天氣雷達(dá)的供電環(huán)境和實(shí)地勘察情況，并對(duì)通電后雷達(dá)的運(yùn)行情況進(jìn)行了記錄、分析，對(duì)其中存在的缺陷提出了相應(yīng)的改進(jìn)意見(jiàn)，為呂梁雷達(dá)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

關(guān)鍵詞：天氣雷達(dá)；供電環(huán)境；雷達(dá)站；供電系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.035

雷達(dá)站的用電由新一代天氣雷達(dá)配套的供電系統(tǒng)提供。如何提高雷達(dá)站的供電質(zhì)量、減少或避免停電事故的發(fā)生，對(duì)氣象預(yù)報(bào)工作至關(guān)重要，是關(guān)系到氣象業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)闹匾獑?wèn)題。

雷達(dá)站用電可分為兩大類，分別是業(yè)務(wù)用電和生活用電。業(yè)務(wù)用電主要包括氣象探測(cè)儀器、業(yè)務(wù)用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備等相關(guān)設(shè)備的用電；生活用電則是指除去氣象設(shè)備用電以外的其他用電，例如傳達(dá)室、公寓住所、辦公室、生活區(qū)的用電。為了保障雷達(dá)站業(yè)務(wù)工作的正常運(yùn)行，將供電線路分為主支路與副支路。業(yè)務(wù)用電為主要用電，電路連接在主支路中，主支路通過(guò)UPS設(shè)備供電；生活用電為副用電，電路連接在副支路上。

1 呂梁新一代天氣雷達(dá)站供電環(huán)境

1.1 供電線路及轉(zhuǎn)接組成

鳳山山下的公園廣場(chǎng)地勢(shì)平坦，并且建有公園管理委員會(huì)等辦公機(jī)構(gòu)，在這里安裝著負(fù)載為250 kW的變壓器，為雷達(dá)

站供電。供電線路及電線參數(shù)如圖1所示。當(dāng)我們模擬供電時(shí)，適當(dāng)開(kāi)啟供暖（估算功率為15 kW）模擬雷達(dá)開(kāi)機(jī)工作。電壓發(fā)生很大跳便（發(fā)電機(jī)已經(jīng)自動(dòng)啟動(dòng)），同時(shí)用手觸摸那根6 mm2的線纜，感覺(jué)有明顯的發(fā)熱現(xiàn)象。這是因?yàn)? mm2線纜只能承載單項(xiàng)6 kW的額定功率，無(wú)法滿足雷達(dá)站的供電要求。目前已對(duì)供電線纜進(jìn)行改進(jìn)，將原有6 mm2的線纜改為25 mm2，保證了供電系統(tǒng)的安全性。

1.2 雷達(dá)站的配電情況

在雷達(dá)站一樓配電房，安裝著大功率的發(fā)電機(jī)組，它可以在外來(lái)電源發(fā)生異常時(shí)保證天氣雷達(dá)的正常工作，同時(shí)也向整個(gè)雷達(dá)站的所有設(shè)備供電。

呂梁雷達(dá)站的雷達(dá)用電從一樓配電房連接到二樓雷達(dá)機(jī)房的UPS。雷達(dá)機(jī)房按建筑設(shè)計(jì)為雙電源進(jìn)線，即一路市電供電線路，另一路柴油發(fā)電機(jī)供電線路，由雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制。由于在雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)工作時(shí)，有一小段的時(shí)間間隔，考慮雙電源進(jìn)線，所以將UPS安裝在雷達(dá)機(jī)房。發(fā)電機(jī)房與UPS之間連接著專用配電柜。配電柜內(nèi)部接線如圖2所示。

經(jīng)過(guò)實(shí)地勘察發(fā)現(xiàn)，機(jī)房四周防靜電地板下的接地銅條選材厚度不夠，應(yīng)選用厚度為5 mm的優(yōu)質(zhì)銅條，現(xiàn)場(chǎng)所用為3.5 mm的銅條。另外，在發(fā)射、接收機(jī)柜附近應(yīng)增加布設(shè)一條以上標(biāo)準(zhǔn)要求的接地銅條。這樣可以滿足相關(guān)防雷規(guī)范的要求。

需要注意，這里的地排為雷達(dá)機(jī)房的機(jī)柜設(shè)備接地和防雷接地，為了保證用電安全，應(yīng)將兩者接地分開(kāi)布置。

2 存在的問(wèn)題

2.1 供電系統(tǒng)分類

按照國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）把基本低壓供電系統(tǒng)進(jìn)行分類，制定了以下幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：IT系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、TN系統(tǒng)。各種標(biāo)準(zhǔn)的連接圖如圖3所示。

目前，呂梁雷達(dá)站的供電方式為T(mén)T系統(tǒng)，即三相四線制（保護(hù)接地）。該系統(tǒng)中性點(diǎn)在變壓器端接地，并且所有負(fù)載設(shè)備外露導(dǎo)電部分均經(jīng)各自的保護(hù)線PE分別直接接地。該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：①系統(tǒng)無(wú)PE，需另外加裝保護(hù)接地。單相漏電時(shí)，加裝保護(hù)接地的漏電電流多數(shù)情況下都不會(huì)很大，無(wú)法保證線路的熔斷器（自動(dòng)開(kāi)關(guān)）跳閘，所以系統(tǒng)的安全性不高。②系統(tǒng)的保護(hù)接地帶來(lái)費(fèi)工、廢料，且難以回收。因此，TT系統(tǒng)很難推廣。

而TN系統(tǒng)的供電系統(tǒng)有一點(diǎn)直接接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分通過(guò)保護(hù)體與該點(diǎn)連接。在該系統(tǒng)中，雷達(dá)各設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分直接與系統(tǒng)接地相連，一旦設(shè)備出現(xiàn)外殼帶電，保護(hù)接零能將漏電電流上升為短路電流。這個(gè)電流很大，線路熔斷器或低壓斷路器會(huì)迅速動(dòng)作而跳閘，使故障設(shè)備斷電，因此，TN系統(tǒng)的安全性高。另外，系統(tǒng)中無(wú)需另外加裝保護(hù)接地，系統(tǒng)的建設(shè)省工、省料。

通過(guò)對(duì)比，TN系統(tǒng)更適合新一代天氣雷達(dá)站的供電系統(tǒng)。

2.2 雷達(dá)站用電檢測(cè)記錄

在不同的時(shí)間段內(nèi)對(duì)市電進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如下表1所示。

檢測(cè)結(jié)論：①白天，公園不開(kāi)照明，在目前的供電系統(tǒng)基礎(chǔ)上稍加改造，就可滿足雷達(dá)運(yùn)行要求。當(dāng)然，不排除工作過(guò)程中發(fā)生供電系統(tǒng)的不平衡情況，所以，要加強(qiáng)工作時(shí)值班人員的責(zé)任心，加強(qiáng)對(duì)UPS工作狀況的監(jiān)控。②晚上，公園照明

運(yùn)行，即使在40%的負(fù)荷下，個(gè)別相電壓已經(jīng)接近UPS穩(wěn)定工作的極限。所以雷達(dá)工作必須脫離市電，依靠發(fā)電機(jī)工作。

3 改造建議

呂梁雷達(dá)站目前使用的還是鳳山公園自有的變壓器，與公園的各項(xiàng)用電混在一起，暫時(shí)還能夠較為穩(wěn)定地為雷達(dá)站提供電力服務(wù)，但是為了更為安全、長(zhǎng)遠(yuǎn)的考慮，建議雷達(dá)站安裝自己的變壓器，并嚴(yán)格按照相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來(lái)完善我們雷達(dá)站的供電系統(tǒng)。

呂梁鳳山雷達(dá)站的供電線路已經(jīng)布局完成，再進(jìn)行大規(guī)模的改造已不現(xiàn)實(shí)。目前，由雷達(dá)站發(fā)電機(jī)房輸送到二樓雷達(dá)機(jī)房為三相四線制的供電系統(tǒng)，而新一代雷達(dá)供電應(yīng)該滿足三相五線制的要求，因此我們建議在雷達(dá)站二樓機(jī)房進(jìn)行如下改造：在雷達(dá)站機(jī)房配電柜內(nèi)對(duì)為雷達(dá)設(shè)備供電的零線和地線施行二次接地，這樣就形成了TN-C與TN-S相結(jié)合，即TN-CS的供電模式（如圖4所示），從而滿足了雷達(dá)供電應(yīng)符合的三相五線制需求，另外，這樣可以使供電系統(tǒng)更為標(biāo)準(zhǔn)化，方便今后業(yè)務(wù)系統(tǒng)的拓展。

從表1中可以看出零地電壓過(guò)高，甚至最高時(shí)已達(dá)到1.9 V，這已接近新一代天氣雷達(dá)零地電壓的標(biāo)準(zhǔn)極限，很有可能導(dǎo)致新一代天氣雷達(dá)各項(xiàng)參數(shù)下降，設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性也隨之降低。通過(guò)上述改造措施可以很好地降低零地電壓。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合呂梁鳳山雷達(dá)站的實(shí)際供電情況和新一代天氣雷達(dá)CINRAD/CA的用電需求規(guī)范，分析總結(jié)了整個(gè)系統(tǒng)所存在的缺陷和不足，提出了相應(yīng)的整改方案，并且雷達(dá)站已施行了該整改方案。目前，呂梁鳳山雷達(dá)通電測(cè)試運(yùn)行情況良好，當(dāng)前的供電系統(tǒng)也基本上可以滿足雷達(dá)的用電需求。

參考文獻(xiàn)

[1]楊紹勇，朱發(fā)瓊，張鴻.L波段雷達(dá)供電流程及故障檢修[J].氣象水文海洋儀器，2012（03）.

[2]羅堅(jiān)新.一代天氣雷達(dá)建設(shè)及其運(yùn)行中的技術(shù)支持問(wèn)題[J].湖北氣象，2004（04）.

[3]吳榮深，李文華，黃裔誠(chéng)，等.雷達(dá)站柴油發(fā)電機(jī)組與UPS匹配的技術(shù)分析與實(shí)現(xiàn)[J].廣東氣象，2007（08）.

〔編輯：王霞〕