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新建小功率发射台站机房供配电系统的讨论

时间:2022-10-26 17:15:12 来源:网友投稿


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摘 要:供配电系统是一个发射台站的最基本也是最重要的设备,没有良好稳定的供配电系统,就没有广播电视安全播出的生命线;没有良好稳定的供配电系统就谈不上安全播出和安全生产,更没有广播电视的“三满”播出与安全播出。

关键词:供配电系统;小功率发射台站

2000年以来,遵照中央的重要指示精神,党中央、国务院直接部署的“西新工程”,对新疆繁荣、稳定的发展起着重要性的、战略性的、历史性的作用。近年来,“西新工程”新建了一大批中小功率短波广播电台,在此对新建台站小功率发射台站机房供配电系统进行讨论,供大家参考。

我们在日常工作中都知道,输送同样的功率,如果线路电压越高,则电路电流越小(P=UI),因而电能损耗和电压损耗也越小(Q=I²R)。因此,在输送功率较大,距离较远时,宜采用较高的电压级。通常一个发射机房(或接收机房)的电源进线电压大概有以下几种类型:

⑴机房计算负荷很小(不大于100KV.A)可采用380V电压作为电源进线电压。(我台采用的方法)

⑵机房计算负荷较大(几百至几千KV.A)的机房,可采用6-10KV电压(最好10KV)作为电源进线电压,经发射(或接收)台变电站的变压器在降为380V,供低压用电设备使用。

⑶机房计算负荷很大(几千KV.A以上)的机房,可采用35KV或更高电压作为电源进线电压,先经总电压变电所降为6-10KV(最好10KV),然后在经机房变电所降为低压用电设备所需的电压380V。

⑷各级电压电力线路合理的输送功率和输送距离见下表:

1 低压配电系统

一个发射机房,不管进线电压有多高,到机房后经过各级变压器,将通变为低压配电系统。低压配电系统,按保护接地的形式(保护接地是为保障人身安全,防止发生触电事故而将设备的外露可导电部分进行的接地),分为TN系统、TT系统和IT系统。在我国被广泛应用的是TN系统,IT、TT系统也有应用。

TN系统和TT系统都是中性点直接接地的系统,且都引出有中性线(N线)因此,都称为三相四线制系统。但TN系统的设备外露可导电部分均采取与公共的保护线(PE线)或保护中性线(PEN线)相连接的保护方式。如下图所示:

而TT系统中的外露可导电部分则采取各自的PE线直接接地的保护方式,见下图:

IT系统的中性点不接地或经阻抗(约1000Ω)接地,且经常不引出中性线,因此,它一般为三相三线制,其中设备的外露可导电部分与TT系统一样,也是经各自的PE线直接接地。如下图所示:

我们记住的是:电力系统中电源中性点的不同运行方式,对电力系统的运行特别是在发生单相接地故障时有着不同的表现形式,对电路有着明显的影响,必须引起重视。

1.1 中性点不接地的电力系统

由《电工基础》可知,三相交流系统的相间及相与地间都存在者分布电容。中性点不接地的电力系统中,如果接地电容电流较大,将在接地点产生断续电弧,这就可能使线路发生电压谐振现象。由于线路中既有电阻电感,又有电容。因此发生一相电弧接地时,可形成一个R-L-C的串联谐振电路,从而使线路上出现危险的过电压(可达相电压的2.5-3倍),有可能使线路上绝缘薄弱地点的绝缘击穿。为了消除单相接地时接地点出现的断续电弧,因此按规定在单相接地电容电流大于一定值时,系统中必须采取经消弧线圈接地的运行方式。

1.2 中性点经消弧线圈接地的运行方式

当系统发生单相接地时,通过接地点的电流为接地电容的电流与经过消弧线圈的电感电流之和(消弧线圈可以认为是一个电感L)。由于电容的电流比电容的电压超前900,而电感的电流比电感的电压滞后900,因此电感电流与电容电流在接地点相互补偿。如果接地点电流补偿到最小生弧电流时,电弧就不会发生了。

1.3 中性点直接接地的电力系统

中性点直接接地的电力系统在发生单相接地时,就造成单相短路。其单相短路电流I比线路的正常负荷电流要大许多倍,通常要使线路上的断路器(开关)自动跳闸或使熔断器熔断,将短路故障部分切除,恢复其它无故障部分的系统正常运行即可。

中性点直接接地的电力系统在单相接地时,其它两相对地电压不会升高,因此这种系统中的供电设备的相绝缘只需按相电压来考虑,而不必按线电压考虑。这点对超高压供电是很有经济价值的,所以我国对110KV及以上的超高压系统的中性点均采取直接接地的运行方式。至于低压配电系统,对我国广泛应用的TN系统及国外应用比较广泛的TT系统,均采取中性点直接接地,而且引出有中性线或保护中性线,这除了便于接单相负荷外,还考虑了安全保护的要求,一旦发生单相接地故障,即形成单相短路,可快速切除故障,以防发生人身触电事故。

1.4 电气设备中的电弧问题

电弧从本质上说,是一种极强烈的电游离现象,其特点是光很强和温度很高。电弧的产生对电气设备的安全是一个极大的威胁,特别是机房在出现电弧时,首先要搞明白是哪里出现的电弧。在装有供电安全设备的机房内,首先是电弧延长了电路的开断时间,如果电弧是从天馈系统来的,电弧的延长将对发射机的危害加大。如果不是从天馈系统来的,而是供电系统本身短路电流产生的,电弧的存在就意味着短路电流还存在,从而使短路电流危害的时间延长。电弧的高温可以烧损开关的触头,烧毁电气设备及导线、电缆,还可能引起电路的电弧短路。因此电气设备在结构上要力求避免产生电弧,或在产生电弧后能迅速熄灭。

2 高低压电路中常用的电气设备

2.1 高低压熔断器

熔断器是一种在通过的电流超过规定值时熔体熔化而切断电路的保护电气,其主要是对电路及其中设备进行短路保护,但同时也具有过负荷保护的功能。

2.1.1 高压熔断器

在6-10KV系统中,户内广泛采用RN1、RN2型管式熔断器,户外则广泛采用RW4等型跌开式熔断器

2.1.2 低压熔断器

低压熔断器的类型很多,现在推荐应用的插入式熔断器有RC1型,螺旋式熔断器有RL6型,无填料密封管式熔断器有RM10型,有填料密封管式熔断器有RT0型及引进技术生产的NT型等。

2.2 高低压开关设备

2.2.1 高压隔离开关

高压隔离开关的结构相当的简单,它主要由固定在绝缘子上的静熔座和可分合的闸刀两部分组成,不允许带负荷操作。

2.2.2 高压负荷开关

具有简单的灭弧装置,因此可通断一定负荷电流和过负荷电流,但不能断开短路电流,因此它必须与高压熔断器串联使用,借助熔断器来切除短路故障。

2.2.3 低压开关设备

分为低压刀开关、刀熔开关和负荷开关,还有低压短路器即低压自动开关,又称低压空气开关或自动空气断路器。

2.3 电流互感器和电压互感器

电流互感器又称仪用变流器,电压互感器又称仪用变压器,二者合称互感器。从基本结构和工作原理来说,互感器就是特殊变压器,它的功能有两个,一是做绝缘用。采用互感器作一次电路与二次电路之间的中间元件,即可避免一次电路的高压直接引入仪表、继电器等二次设备,又可避免二次电路的故障影响一次电路,提高了两方面工作的安全性和可靠性(特别是保障了人身安全)。同时还可以扩大电路范围用。采用互感器后,就相当于扩大了仪表、继电器的使用范围。例如用一个5A的电流表,通过不同变流比的电流互感器就可以测量任意大的电流。同样,用一个100V的电压表,通过不同变压比的电压互感器就可测量任意高的电压。而且由于采用了互感器,可使二次的仪表、继电器的电流、电压规格统一。

2.4 高低压成套配电装置

高低压成套配电装置就是按照一定的线路方案将有关一、二次设备组装为一体的配电装置,用于供配电系统中作为受电或配电的控制、保护和监察测量。成套配电装置按电压及用途分,有高压开关柜、低压开关柜,照明配电箱等。

高压开关柜有固定式和手车式两大类型,低压配电屏(柜)有固定式和抽屉式两大类型。我国目前推广应用的高压开关柜有固定式GN-10等型交流金属凯装固定式开关柜。移开式(手车式)有KYN-10型交流金属凯装式开关柜和JYN2-10型交流金属封闭型移开式开关柜等。高压开关柜里的主要电器元件有高压断路器、电压互感器和避雷器等。低压配电屏主要有PGL1和PGL2型,这种固定式低压配电屏,技术先进,结构合理和安全可靠,被国家定为更新换代产品,以取代过去普遍应用的BSL型。低压成套配电中的动力和照明配电箱的类型很多。按安装方式分,有靠墙式、挂墙式和嵌入式等。动力配电箱的型号一般标为XL,照明配电箱的型号一般标为XM。

2.5 电力变压器

电力变压器是变电所中最关键的一次设备,又称主变压器。电力变压器由铁芯和绕组等两部分组成,用来升高或降低电源电压,大中型广播电台站所用的电力变压器,均为降压变压器。

电力变压器按相数分,有单相和三相两种,一般采用三相电力变压器。电力变压器按冷却介质分,有干式和油浸式两大类。一般用油浸式。油浸式变压器按其冷却方式分,又有自冷式、油浸风冷式以及强迫油循环风冷或水冷式等,大中型广播电台站所用的电力变压器,多为油浸自冷式。

电力变压器按其绕组导体材质分,有铜绕组和铝绕组两种。一般情况下可优先采用铝绕组变压器,(选择铝绕组的电力变压器主要是节约有色金属,别无其它目的)。目前推广应用的三相油浸式铝绕组的电力变压器主要为SL7系列低损耗变压器。而推广应用的三相油浸式铜绕组的电力变压器主要为S9系列低损耗变压器。

3 机房变配电的总体布置与户外架空线路

3.1 应考虑设备的维护、检修、试验及搬运的便利

配电室一般应尽量靠近接机房的值班室,以便有情况时能及时发现和处理。高、低压配电室内通道最小宽度如下表所示:

⑴高压配电室通道最小宽度

布置方式维护通道(米)操作通道

固定式手车式

单列布置0.81.5单车长+1.2米

双列布置1.02.0双车长+0.9米

⑵低压配电室通道最小宽度

布置方式屏前操作通道(米)屏后操作通道(米)屏后维护通道(米)

单列布置1.51.21.0

双列布置2.O1.21.0

变压器外廓与墙壁的最小距离如下表所示:

变压器外廓与墙壁的最小距离

变压器容量100-1000 KV.A1250 KV.A以上

至后壁和侧壁净距(米)0.80.8

至大门净距(米)0.81.0

3.2 高低压配电室应通风和采光

采光窗应为不能开启式,并应有防止雨、雪小动物进入的措施。当高压开关柜不多于5台时,允许与低压配电屏装在同一房间内,和这时并高低压开关柜之间的距离不得小于2米。与收发机一样,开关柜下面也应有电缆沟,适当考虑变配电室的扩展余地。

最后笔者再次提醒大家,在日常检修和维护过程中,不仅要着重发射前端,发射机,天馈线,同时决不能忽视了供配电系统运行的安全性与可靠性,发现隐患,及时维修和排除,把各种隐患和事故处理在萌芽状态。

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