重要通信局站防止電網波動影響的案例和措施

張炎林

（中國電信珠海分公司）

0 引 言

為了確保信息網絡的暢通，通信機樓尤其是重要通信機樓對于供電安全性有非常高的要求，其中包括供電可靠性和電能質量兩方面的要求，而市電電網作為通信電源系統的主要能源，是保證通信安全、不間斷的重要條件。例如，目前我國許多重要通信機樓中都使用了大型UPS設備，而這些UPS的后備時間一般不大于30分鐘，因此確保這些機樓市電供電的可靠性至關重要。再如，通信設備的供電質量不穩定，輕則影響網絡質量，重則可能造成大量數據破壞、大面積斷網或者高達幾十上百萬元的損失。本文列舉了一個重要通信局站防止電網波動影響的改造案例，綜述了重要通信局站防止電網波動影響的措施。

1 變壓器進線開關失壓脫扣線圈加裝延時裝置的改造案例

1.1 改造原因

某重要通信機樓自投入使用以來，交流低壓配電系統曾多次發生因市電瞬斷而導致開關跳閘，市電恢復后不能自動重合閘，雖經電信公司和低壓柜廠家技術人員多次檢測處理，仍未能徹底解決。其中，2#變壓器進線開關跳閘后，導致樓內政府信息中心機房及某重要集團客戶機房等的市電供應中斷。

該重要通信機樓的低壓配電系統使用了可編程控制器（以下簡稱PLC），用以判斷市電和開關的狀態，并據此控制兩臺變壓器進線開關和聯絡開關之間的切換，而廠家未能對PLC程序進行反編譯，以便診斷PLC及其程序在電網電壓出現短瞬波動時能否準確判斷并執行動作。因此，只有采取人工拉閘再合閘的方式，來模擬短暫停電進行測試，測試中2#變壓器進線開關每次都能在市電恢復后成功自投。需要說明的是，這一人工測試方式下，電壓變動的時長遠遠大于故障發生時電網電壓瞬變的時長，沒有真正做到重現故障場景。

鑒于該變壓器進線開關的重要性，有必要避免類似故障的再次發生，加裝失壓跳閘延時裝置是一個可行的辦法，在電網電壓出現短瞬波動的時候，一方面可以避免變壓器進線開關頻繁投切，另一方面避免二次回路特別是PLC控制效果不明確的影響。

1.2 二次回路分析及改造方案確定

1#變壓器和2#變壓器的供電主回路如下圖1：

圖1 1#、2#變壓器的供電主回路

分析2#變壓器進線開關控制電路（見圖2）。失壓時失壓回路失電，開關的失壓脫扣線圈YU執行跳閘。電壓恢復后，電壓監視繼電器2ZJ1得電，PLC控制電氣聯鎖中的I4端子得電，繼電器KAO失電，聯絡開關3QF跳閘，同時繼電器KA3得電，使2#變壓器進線開關2 QF的合閘回路中的PLC自投觸點KA3接通，合閘線圈YC執行合閘，從而實現2 QF的自動復位投入。

改造方案擬在2#變壓器進線開關的失壓回路加裝延時裝置，實現延時跳閘。

第一稿方案見圖3。失壓時失壓回路失電，延時繼電器DELAY達到設定時間后動作，開關的失壓脫扣線圈YU執行跳閘。電壓恢復后開關的自動復位投入動作步驟與改造前相同。如果電壓變動時間短，達不到DELAY的設定時間，DELAY不動作，則開關的失壓脫扣線圈YU不執行跳閘，確保了開關在短瞬電壓波動的情況下不動作。

但第一稿改造方案造成了新的隱患。在圖3中，失壓時電壓監視回路中的繼電器2ZJ1失電，PLC控制電氣聯鎖中的I4端子失電，繼電器KA0、KA1得電，1#－2#變壓器聯絡開關3 QF自動投入，這一系列動作是沒有延時的，而2#變壓器進線開關2QF由于加裝了延時裝置，這時就會出現2 QF還沒跳閘，3 QF卻已投入，造成1#變壓器和2#變壓器并列運行的不安全運行狀態。

圖2 變壓器進線開關控制電路（改造前）

圖3 第一稿改造方案

為此修正形成了第二稿改造方案，見圖4。將電壓監視繼電器2ZJ1也改接到延時繼電器DELAY的執行回路中。失壓時，延時繼電器DELAY達到設定時間后動作，2#變壓器進線開關2 QF的失壓脫扣線圈YU執行跳閘。與此同時，繼電器2ZJ1失電，PLC控制電氣聯鎖中的I4端子失電，繼電器KA0、KA1得電，1#－2#變壓器聯絡開關3 QF才執行自動投入，確保了2 QF跳閘后3 QF才投入的正確控制邏輯。

變壓器進線開關的失壓跳閘加裝延時裝置的目的在于防止系統短時間的欠壓或斷電。改造需要注意如下事項：

（1）延時裝置的執行回路的容量應足以驅動失壓跳閘線圈和其它必要的控制裝置，以免延時裝置失效。

（2）通信局站內如果存在不耐受電網電壓波動的設備，則不適合做這樣的改造，否則延時跳閘將可能使得這些設備承受電網波動的影響。為了保護不耐受電壓波動影響的設備，反而應充分利用固定配裝在低壓配電自動斷路器、自動開關等裝置中的失壓脫扣器，當電壓波動超出正常范圍時，立即予以脫扣跳閘。

（3）建議采購使用耐受電壓變動范圍較大的通信電源設備和通信設備。

圖4 第二稿改造方案（最終實施方案）

1.3 改造效果及后續措施

上述改造完成后，大樓的低壓配電系統已經經歷了電網上級變電站線路倒換瞬間波動的考驗，期間2#變壓器進線開關不受影響沒有動作，其它各臺變壓器進線開關及聯絡開關也均能正確動作，重要通信機房供電得到了可靠保障。

本案例中還有下列后續措施供分享：

（1）應定期采取高壓拉閘方式，測試各臺變壓器之間聯絡、發電機自動啟動、變壓器主用電源和發電機備用電源之間切換供電等各環節是否正常，模擬驗證市電供應中斷情況下通信局站的交流供電是否能及時恢復。

（2）應定期檢查繼電器等控制器件是否完好，接觸是否良好，檢查確保二次回路的各路接線緊固、接觸良好，避免器件及線路的自然運行損耗影響通信局站的供電安全。

（3）應完善重要通信局站的交流供電遠程監測和報警手段，包括建立電源集中監控系統、手機短信通知維護人員等等，并通過故障集中監管、閉環處理等管理措施，確保通信局站交流供電故障得到及時處理。

（4）應建立雷暴、強臺風等惡劣天氣，以及電網大面積停電等緊急情況下的重要通信局站現場值守及搶修機制，平常也需要建立與供電部門的停電通知渠道，及時應對各類電網故障。

2 通信局站防止電網波動影響的技術措施

2.1 提高通信局站的供電可靠性

供電可靠性通常以某個統計期內實際供電時長占整個統計期時長的比例來衡量。

通信局站原則上采用10 k V引入，而不采用直接由380 V／220 V低壓用戶線引入，其目的是避免通信用交流電源受其他用戶負荷變化的影響。

提高供電可靠性的措施一般是通過多個供電系統和線路的冗余備份來實現，例如兩路10 k V引入線之間的冗余、市電和發電之間的冗余等等，冗余環節越全面，冗余程度越高，通信局站的供電可靠性就越高，但供電工程投入的資金也越多。因此，需要根據通信局站的性質，參照相應設計規范，合理確定供電可靠性標準，并進一步確定技術經濟性較優的供電系統方案。

2.2 消減電能質量波動的影響

電能質量包括電壓質量和頻率質量兩部分，電壓質量又分為幅值與波形質量兩方面。通常以電壓波動與閃變、電壓偏差、諧波、頻率偏差等來表征。

通常從以下幾方面改善電能質量。

（1）抑制電壓波動和閃變。主要措施有：增加供電系統容量；采用專用變壓器和專線供電；采用快速響應的靜止無功補償裝置。

（2）改善電壓偏差，確保受電端電壓處于正常范圍。主要措施有：正確選擇變壓器的變壓比和電壓分接頭；適當減小線路阻抗；提高自然功率因數，合理進行無功補償，并按電壓與負荷變化自動投切無功補償設備容量。

（3）諧波治理。主要措施有：受電變壓器采用Y／△或△／Y接線，或增加相數改為多相整流，如6相整流改為12相整流，以減少注入電網的諧波電流；采用濾波裝置；采用電容器吸收諧波電流；調整三相負荷使其保持三相平衡。

（4）合理安排發電機負荷，防止負荷的有功功率超過發電機的有功功率，進而造成發電機供電運行達不到額定頻率。

3 結束語

重要通信局站防止電網波動影響，既要防止外部市電電網波動入侵，又要防止內部供配電系統存在缺陷和電能質量劣化。首先要識別所在市電電網的常見風險，采取有針對性的措施。其次應搭建健全可靠的通信局站供配電系統結構，化解外部入侵風險和避免系統缺陷。最后應持續做好電能質量監測和負荷管理，根據電能質量和負荷變動情況，進行通信電源系統和設備的改造優化，確保供電安全可靠和電能質量合格。

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