卫星地球站供配电系统的安全配置

卫星地球站供配电系统的安全配置

随着卫星技术的发展，中央政府的三个节目、全国各省的视频节目和付费节目相继发布，中国的卫星广播再次取得了巨大的发展。2010年广电总局颁布实施《广播电视安全播出管理规定》,对广播电视安全播出的各个环节的管理进行了规范,其中也包括了对电力系统的配置要求,本文结合《广播电视安全播出管理规定及其实施细则》的要求对卫星地球站的电源系统配置进行研究和探讨。无论是中央级卫星地球站还是省级地球站都担负着广播电视的上行任务,地位非常重要。供配电系统则是卫星地球站的一个重要组成部分,它的作用是为卫星地球站的所有设施提供电源供给,可以说是一个一失万无的环节,是卫星地球站的生命线。1高压设备1.1高压进线、放线至少2路以上高压专线进线,且2路专线来自不同的变电站,保证一路外电中断时,另外一路外电不会同时中断,以确保供电正常。高压进线必须同频同相,且电压基本相等,这样可以保证高压柜双路合环倒路以及低压部分的双路分列运行的安全。每路进线必须保证可以独立带载全部负荷,以实现双路电源互为备份。高压进线尽量采用地埋的方式,以保证供电安全。1.2高压系统配置的需求1.2.1局部高压设备维护、维修点设置为了确保供电安全可靠,且在保证任意一路电源供电的情况下,可退出局部高压设备运行,进行此部分的维护维修测试整定,同时发挥两路电源的供电效应,应采用两路电源分列运行,互为备用互投(含手动操作、或自投不自复、带互投故障闭锁保护)的高压系统配置。1.2.2高压柜内二次保护(1)高压柜防护要求高压柜柜体除了要满足国家强制要求的工艺标准外,还应具备五防功能:防止带负荷分合隔离开关(手车)功能、防止误分合断路器功能、防止带电挂接地线(或合接地刀闸)功能、防止带地线合隔离开关、断路器功能、防止误入带电间隔功能。(2)高压柜的二次保护高压柜内的一次(指主供电高压部分)开关自身没有任何保护功能,完全依靠二次(指控制部分)保护系统,执行开关正常动作及各类故障保护动作。高压柜内的二次保护内容一般包括:(1)进线失压跳闸保护当某路进线失去电压时,经过一定延时判定,此开关自动跳闸。(2)过流保护进线或出线开关的电流,超过规定电流(3-5倍)时,经过设定的延时,开关自动跳闸。(3)速断保护进线或出线开关的电流,超过规定电流(5-7倍)时,判定为短路,开关立即自动跳闸。(4)零序保护进线或出线开关所带线路或设备,发生相线接地故障电流时,延时自动跳闸。(5)变压器过温度保护出线开关所带变压器发生超过设定温度的故障时,自动报警并延时跳闸。(6)互投短路故障闭锁保护一路进线开关因过流或速断保护跳闸时,不允许母联开关互投合闸,防止造成另一路互投时跳闸。(7)合环保护合环指一路外电准备停电检修时,不停本路外电进线开关,合上母联开关,再断开拟停电路开关,可以保证在无闪络停电状况下的实现互投。合环保护监测合环电流不超过允许数值,超过时母联跳闸。(3)直流供电装置高压柜要具备直流供电装置,以保证外线失电时,直流供电装置仍然可以向高压柜二次保护装置和高压开关电动分合闸机械储能电机提供电源。1.2.3承担两种负荷及能力重要工艺设备用电要配置独立的双路变压器系统。工艺供电变压器应为两台,并对应两路高压外线电源,确保工艺负荷为双路供电。重要负荷和一般负荷要分开使用。变压器配置要求单台变压器能够独立承担全部负荷能力,且保证变压器的工作环境(温湿度和维护空间)。变压器的容量要考虑要求配置正常播出的的容量的2倍再乘以1.25,同时还要考虑扩容需要,预留容量需要各单位根据自身情况酌情预留。图1为高压系统供电示意图。2低配置根据总局62号令要求及卫星地球站实施细则要求卫星地球站的变配电室,必须具备双路手动或自动互投功能。2.1低压系统的配置需求2.1.1变压器正常分段运行为了确保供电安全可靠,在保证任意一路电源供电的情况下,可退出另一路低压设备的运行,进行此部分的维护、维修、测试、整定。建议采用两路电源分列运行,互为备用互投。正常时两台变压器同时分列独立运行,各带各自负荷,运行成本较为经济。一路外电停电或变压器故障时,剩余一台变压器低压通过母联开关送到停电的母线段。所以要求单台变压器必须能承担全部低压负荷,故正常分列运行时,每台变压器负荷要低于全部负荷的45%。两台变压器各用一条低压母线,一旦一段母线出现问题,另外一台变压器的低压可以通过另一段母线保证供电。每段母线上出现问题时,只需要相应段母线停电维修,即可以在保证工艺负荷供电的情况下,分段停电进行计划性检修。互投时会出现瞬间闪络停电。2.1.2柜内开关的配置低压柜主要是由柜体、母带、进线主开关、分路出线开关、主进开关互投控制电路、电压电流测量装置、电度计量装置、无功补偿电容装置等构成。低压柜除了要满足国家相关强制工艺标准要求,在配置上要考虑以下几方面:(1)要采用全密封防护型抽屉,关键性开关应配备有备份抽屉,可以在抽屉故障时迅速予以更换,故障抽屉可以在抽出来后安全的进行维修。(2)低压柜内配备开关时,不能选用国家明令禁用或淘汰的开关。(3)工艺负荷低压系统,绝不允许配置电容器柜,但一般动力和照明配电柜为了提高功率因数,可以配置电容器柜。图2为工艺系统低压供电示意图。2.2从主备工艺设备出发,配置应急供电设备工艺系统的配置,要做到主备分离,互为备用,应能满足在保证不停止播出的情况下,可以分区段对工艺设备和供电设备、线路进行维修维护。工艺系统的设备配置尽量做到一主一备互为备用,供电系统提供互为备用的双路电源,每路配备在线式UPS,分别向主备工艺设备同时供电,再加上双后备发电机组作为应急供电手段,才可能在最大限度下确保安全播出,同时满足维护维修需要。如不能做到主备设备1:1配置,应考虑主用设备供电保障等级,图3和图4分别为1:1系统和N:1播出系统的供电系统配置示意图。播出机房不允许瞬间断电的主、备工艺设备,使用各自的UPS分别供电,每路UPS配置了逆变器故障自动旁路静态开关和检修专用的手动旁路开关。确保了在不间断供电状况下,单台UPS可以退出运行进行检修。播出机房允许瞬间断电的机房工艺专用空调设备和天线驱动等设备,可使用具备双路互投功能的低压柜供电,一路断电时,另一路可以在2秒内自投供电。工艺专用空调可以采用双路分别供电方式进行保证。图5为播出机房非工艺设备供电示意图。3联合行动和设备配置3.1保证供电安全卫星地球站的安全播出要求较高,为了保证节目播出的不间断,要求对供设备供电采用UPS供电,UPS应该采用在线式的,UPS系统尽量采用2路并机运行,以保证设备的供电安全。对于多业务播出的单位如果有条件可以在每个播出系统配置UPS系统,提高供电的可靠性。UPS容量配置尽量配置的大一点,一是考虑一台故障时另一台可以带全部负载,二是考虑扩容的需要,UPS配置容量一般为正常播出负荷容量的2倍再乘以1.25,置于预留扩容余量由各单位根据实际情况进行考虑。3.2配置自制电源由于卫星地球站的播出要求高,为避免出现两路电源同时中断的情况发生,卫星地球站还应配置自备电源,也就是需要配置发电机,在极端情况下可以通过自备电源为设备进行供电,进而保证播出的安全。发电机的容量配置原则同UPS一样,除了考虑带载能力外,还要考虑预留,发电机配置容量至少要用正常负载容量的两倍,同时还需考虑预留。4中间进线方式卫星地球站的供电系统从高压进线到工艺机房供电系统,应该保证双路供电的原则进行配置,保证不在供电路径中任何单一节点,同时要考虑外电全部中断的极端情况下的应急供电手段。在工艺系统供电配置应该注意以下事项:(1)高压进线和低压进线尽量采用中间进线方式,这样既便于两路进线的互投,也便于扩容。(2)高压柜和低压柜应安装备用柜,以保证极端情况下可以通过备用柜实现供电。(3)从供电变压器到低压配电直至工艺机房,均应该实现工艺负荷和行政负荷分开。(4)低压配电室尽量建在工艺机房附近,发电机房应尽量建立在低压配电室附近,尽量减少供电的压差。(5)发电机输出三相电源的相序必须与U