DX中波发射台站电源系统的升级改造

鄢浩东

（国家新闻出版广电总局751台）

摘 要： 本文在分析了DX中波发射机电源系统存在问题后，提出了对电源系统进行主备切换的改造方案，对380稳压电源和10KV高压电源改造过程中的实施情况进行了介绍，对改造前后发射机性能进行了对比。关键词： DX中波发射机 电源系统 主备切换改造 实施 性能对比

1 电源系统改造的必要性

DX发射机是美国哈里斯公司生产的大功率中波广播发射机，在我国得到广泛应用，但是对于地处岛屿或偏远地区的台站，由于其电力供给不便，使得发射机经常出现一些供电故障。根据我国《工业与民用配电设计手册》要求，具有DX-200发射机的台站是属于一级负荷供电单位，须备有充足、可靠、稳定的电源，其供电系统要由两路独立的电网供给。同时，根据发射台建台要求，发射机功率在10kW以上或是独立的高山等偏远台站，其输电线路较远，都应配备变电室。我台具有一部DX-200和一部DX-600风冷发射机的，其中DX-200发射机是由单PB-200单元组成，DX-600发射机是由3个PB-200单元经合成器网络并机组成，两部发射机均为两路独立的35kV供电。每个PB-200的功放单元的电源都是由低压3相稳压380VAC和高压3相10kVAC的两路组成，其低压380VAC稳压电源供电是由一路35kV/10kV的专用变压器→10kV母联线路→10kV/400V变压器→变电室负荷开关→发射机的3相380VAC稳压柜，作为风机电源和PC板模块工作电源；其高压10kVAC供电是由另一路35kV/10kV的专用变压器→10kV母联线路→变电室10kV断路器开关→发射机房10kV负荷开关→10kV/205V变压器，经可控硅整流滤波作为各PB-200功放单元的250V主体电源。DX发射机在正常工作5~15年，基本是在比较稳定运行阶段，而发射机的一些附属设备如380V稳压柜、10kV负荷开关等，由于播音和维护工作需要经常操作，工作一定年限后，其操作次数会达到寿命次数，就会面临淘汰和更换。为了使发射机具备不间断和稳定的电源，提高安全播音的稳定性，我们充分合理使用一些新设备与新技术，做到了使每个电源线路都具主备互相切换得功能。下面就介绍我台站低压380VAC电源和高压10kVAC电源的两路线路改造。

2 低压380VAC稳压电源系统改造

2.1 单路低压380VAC稳压电源的改进必要性DX发射机低压电源系统包括冷却系统的380V风机电源和PC板各种类电源，其中PC板各种类电源是由稳压柜里3相380V电源的C相，经变压、整流、滤波产生。早期我台站两部发射机冷却系统的380V风机电源和PC板各种类电源，都来自有触点炭刷式稳压器输出的3相380V稳压电源。其中，风机运转对电源稳定性的要求不高，但PC板电源必须要求电源稳定、充足、可靠，如果电压幅度变化太大（超过幅度+/-15%），那么发射机的低压电源板会出现主交流电源故障，造成机器直接关机，对安全播音带来很大的影响。同时，由于早期的有触点炭刷式稳压器运行时间已经很长，稳压效果有所下降，其炭刷接点还要经常性维护，故障率高，加上单路电源可靠性低，出现故障后，因无备用电源会造成发射机停播。2.2 改造后低压380V稳压电源系统为解决上述种种问题，我台采用SBW(W)三相无触点交流稳压柜替换了有触点碳刷式的稳压器；用双路主备自动切换供电，代替了单路供电。低压380V稳压电源改造后的原理框图如图1所示：

图1 DX600发射机380V电源改造后线路图

如图1所述，变压室400V主备电源→400V双电源自动转换开关→380V稳压柜→各PB-200和合成器的风机电源。400V双电源自动切换开关的进电，一路为主用，另一路为备用，当主用一路突然故障或停电时，通过双电源切换开关，自动切换到备用电源上，使设备仍能正常运行。双电源自动转换开关选用的型号ZMJXF的浙江振民电器有限公司生产，其性能可靠。另外，这380V稳压柜电源的C相取出，送到PC模块电源作为备用；PC板主用电源是由变电室整流器柜中的UPS电源来供给，上述两路电源采用双路手/自动切换的方式，切换开关选用的是施耐德万高（天津）电气设备有限公司生产的WATSNA-63/40 2CBR双电源手自动转换开关。该开关机械连锁可靠，不会发生两路同时闭合情况，检测功能齐全，具有缺相、过电压、欠电压及自备的电源频率（可选）检测功能，采用逻辑电路CPU控制，其检测精度高、参数调整范围宽。线路改造后，除了双电源供电外，还具有以下优点：（1） 使用了UPS电源UPS电源在外电突然断电中断、过高或过低时，能及时地进行切换，防止电压不稳对设备造成的损失，并能同时自动报警，起到不间断供电的作用，保证向广播设备输出稳定、充足和可靠的电源；UPS电源能改善电源质量，降低由电源系统中的浪涌、噪声、电压下降、电源波动，电源干扰等现象引起电源不稳定性；UPS电源有自动旁路功能，系统本身出现故障时，供电不受影响，会对机房的计算机数据通道进行保护，提高设备网络的可用性。（2） 使用了浪涌吸收器浪涌吸收器，是专门为各种仪器仪表、电器设备、通讯设备提供电气保障的一种器件。浪涌吸收器中的RV是压敏电阻，正常工作时，该电阻值较大，不影响整流电路工作，若当外部原因突然形成尖峰电流或电压时，事故电压超出197V的1.3～1.5倍时，RV动作，电阻变得很小，浪涌吸收器会在极短时间内产生导通分流，吸收浪涌电压，防止浪涌高压对回路中其他设备的造成损害。（3）使用了SBW(W)三相无触点交流稳压柜SBW(W)三相无触点交流稳压柜是有上海松丰电源设备有限公司生产，为稳定电压而设计的新型稳压电源。它集先进的可控硅无触点开关，微机控制交流稳压技术和变压器于一体，具有高效节能、快速调节、三相自动平衡、无碳刷磨损及机械故障，并具延时、过压、欠压、逆缺相、过流保护及报警功能；其稳压电源的可控硅采用过零触发方式，对电网没有干扰；采用多路同步切换，大大降低了稳压器调整时间；稳压器先进主回路及控制系统设计，有效地提高了动态稳定性，并消除触点开关所产生的共态电流冲击、过电压所造成对系统与器件的损害，瞬时过载能力强，大大提高系统运行的可靠性。其中央控制系统采用单片机控制，并配有中文液晶显示，人机界面人性化。

3 高压10kVAC电源系统改造

3.1 高压10kVAC电源系统改造 35kV/10kV变压器是主备双路供电，但10kV母联至发射机的线路却是单线运转，对安全播音存在一定隐患。同时，早期发射机房的FLN36-12六氟化硫负荷开关是一种以SF6气体为绝缘和灭弧介质的双断口旋转型负荷开关，该负荷开关机械寿命仅为5000次合断，在我台站已经运行10多年，由于其机械寿命已到，导致A操动系统故障频发，须立即进行更换。为此，我台对高压电源系统进行了改造，其改造后具体线路如图2。

图2 两部发射机改造后供电系统图

如图2，线路改造后，实现了10kV母联与发射机线路的主备切换，具体实现功能如下：（1）在10kVⅠ段和10kVⅡ段实现了主备母线相互倒换。比如，10kVⅠ段母线故障或检修时，可隔离10kVⅠ段区，采用10kVⅡ段母线线路工作，具体操作是，断开10A13进线断路器和10A14母联柜进线开关，拉出10A24母分柜开关，再合上10A23进线断路器。（2）在变电室，实现10kV/400V主备手动切换（见图1），即对图2中的10A12D和10A22D进行主备互倒。（3）在两部发射机10kV高压进线实现主备两路断路器相互倒换，比如两部机都在主用位置，DX-600发射机具体操作是断开在用断路器10A11D主，接着合上备用断路器10A20D备；DX-200发射机具体操作是断开在用断路器10A21D主，接着合上备用断路器10A10D备。在主用与备用之间安装的联锁装置，目的是防止在一路未断开时，另外一路误合，造成事故扩大和触电危险。在变电室的10kV断路器(图2的10A10D备、10A11D主、10A21D主、10A20D备)是选择正泰的KYN28A-12型铠装移开式交流金属封闭开关设备，这种断路器操作方便，便于维修，带有电压与电流互感器，可以指示电流值、电压值和功率值；在发射机房10kV进线端，600KW发射机的断路器D1和200KW发射机的断路器D2（如图2）使用的也是KYN28A-12型铠装移开式交流金属封闭开关，替代了以前的FLN36-12六氟化硫负荷开关，由于仅仅是用于开关操作，开关柜上未带有电压与电流互感器，其备用措施使用断路器的输入与输出大电缆短路法。上述使用的新型断路器，系3~10kV三相交流50HZ单母线及单母线分段系统的成套配电装置，主要用于发电厂、厂用电配电系统、中小型发电机主开关、工矿企事业单位配电、电力系统的变电站输配电开关设备及大型高压电动机启动等，实行控制保护、监测之用。成套配置的开关柜满足IEC298、GB3906等标准要求，具有防止带负荷推拉断路器手车、防止误分合断路器、防止接地开关处在闭合位置时关合断路器、防止误入带电隔室、防止在带电时误合接地开关的联锁等功能。3.2 DX-200发射机的10kV/205V变压器主备手动切换改造DX-200发射机射频放大器功放电源的250V是由10kV电源经变压器（原装美国变压器的变比10kV/205V，容量405kVA）变压，后经可控硅整流稳压再滤波形成的。作为大容量的10kV/205V变压器，在工作中长期处于高耗能、高发热的状态，特别在炎热的夏天，变压器能否及时散热，是保证其稳定运行的先决条件，一旦温度过高，发射机会直接关机，需要等温度降到合理安全值后，才可恢复运行，这样，势必会造成长时间的停播。为防止变压器出现故障，我台设有备份变压器，该备用变压器采用昆明赛格迈电气有限公司生产ReliatraN II 级绝缘SCR包封型干式变压器（变比10kV/205V，容量500kVA），它通过了意大利CESI独立实验室的防火等级、气候等级、环境等级等试验，经我国变压器检测中心严格检测，其安全性可靠，容量大，运行稳定性不低于405kVA变压器。但是，在播音中，由于变压器初次级都是工作在高电压、大电流状态中，对于实现主备倒换确实不好操作。在主备需要切换时，最初采用用大电缆连接法，需将两变压器初-初级和次-次级进行更换，连接时，接头必须紧密连接，不能松动，否则会出现高电压与大电流引起的弧光等不安全因素，此方法拆卸安装耗时也比较长。为便于主备变压器切换，我台采用正泰公司生产的旋转式的三相双掷开关HS13-1500/31BX，作为不频繁地手动接通和分断交、直流电路的开关。其具体参数如表1

表1 三相双掷开关HS13-1500/31BX参数

型号	适用交流	额定电压	额定电流	直流最大工作电压	峰值耐受电流	机械寿命	电寿命
HS13-1500/31BX	50Hz	380V	1500A	220V	10k（A）	5000次	500次

具体电气连接图4：

图 4 三相双掷开关HS13-1500/31BX电气连接图

因主用变压器是美国原装变压器，其性能优良，故障率低，故障现象明显，易判断，手动切换时间不会很长，目前暂时采用手动，其操作步骤（见图4）如下：（1）断开10KV断路器D2，挂安全名牌和警示牌；（2）打开在用变压器前后机柜门，对初次进行验电，放电，挂检修接地线；（3）把在用变压器初级保险取下，装到备用变压器的初级保险座上；（4）用单相双掷开关K2将125V二进制输出由在用变压器切换为备用变压器位置，见图4；（5）用专用手动切换柄（见图3）即三相双掷开关K1（见图4）将205V三相输出由在用变压器切换为备用变压器位置；（6）关上变压器柜门，摘牌试机，并观察变压器工作是否正常。上述主备变压器切换操作十分方便。至此，我台站在DX-200发射机的10kV/205V变压器上也实现了主备切换，有效避免了单路变压器的不稳定性带给单PB发射机停播隐患。

4 两路电源系统改造后的效果

我台站的两部发射机电源系统经过升级改造，所有的电源线路都实现了主备倒换，并且在新设备运行中，发射机运行稳定，其输出的电压、电流和功率的幅度比以前平缓多了，见表2。不仅在操作上更加便利，维护上也更加简单，故障率明显降低，而且发射机电源指标比以前更加优良，输出整机效率也比以前有所提高，希望这种改造方法能给同行们有所帮助。

表2 两部发射机改造前后输出电压、电流和功率等表值

DX-200发射机
发射机的正常工作时各输出的参考值	发射机功放电压250（V）	发射机功放电流860（A）	稳压柜输出3相相电压（平均）220（V）	380V的C相电流单位（A）10	整机输出的功率单位（kW）200
改造前	242~255	820~1200	215~228	8~13	185~220
改造后	246~253	840~1100	217~223	8~11	188~210
DX-600发射机
发射机的正常工作时各输出的参考值	发射机功放电压250（V）	发射机功放电流860（A）	稳压柜输出3相相电压（平均）220（V）	380V的C相电流30（A）	整机输出的功率600（kW）
改造前	242~255	820~1200	215~228	28~35	550~640
改造后	246~253	840~1100	217~223	28~33	580~620

参考文献：（1）《工业与民用配电设计手册》第三版，中国航空工业规划设计研究院等编，出版时间：2005-10-01 编辑：中国新闻技术工作者联合会