空管供配電網絡可靠性的提高

徐原

摘 要：空管行業的持續發展依賴于相關設備的穩定運行，優質的電力供應是這些設備良好運行的重要前提。由于設備分散在綜合性臺站的眾多機房內，電能需要經過多個環節才能到達設備端。單一電源及單個回路構成的供配電系統沒有冗余措施，市電中斷或線路單點故障將直接導致設備斷電。文章從能源供給和配電網絡兩個方面，闡述提高空管配電網絡可靠性的具體措施。

關鍵詞：供配電；冗余配置；ATS；低壓母聯

中圖分類號：V355 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）26-0029-02

1 概述

民航業務量的急劇增加對空管設備運行的穩定性提出了越來越高的要求，設備的不間斷供電也成為保障工作中不可或缺的環節。空管臺站內的用電設備分散在不同樓層、不同機房和不同位置。若采用較低的電力配置，即從電源至設備只有單一的通路，任一環節故障都將導致設備斷電。提高電力運行的可靠性，應當從增加冗余電源、完善配電網絡入手。

2 冗余電源

空管設備需要高品質的電源，并應滿足“一主、二備用、三應急”的冗余配置規范。主要有市電、柴油發電機組和UPS三種形式。

每個臺站通常會引入兩條獨立的市電，并通過低壓母聯開關或者ATS互為備用，但在主用電源故障，設備自動投切過程中，后級線路仍發生電力瞬斷。

柴油發電機組是由一臺或多臺柴油發電機構成的發電系統，平時處于待機狀態，當獲取市電中斷的信號后及時啟動，將柴油的化學能持續轉化為后級設備所需的電能。根據各臺站的實際情況配備一至多臺柴油發電機，并儲備足夠的柴油，能夠應對市電長時間斷電的情況。

UPS能夠對市電進行過濾，優化波形質量，同時在電池組的保障下實現輸出不間斷。若UPS輸入側的市電失效，電池組的保障時間一般為幾個小時，無法長時間續航。故UPS不能作為獨立的電源，只能串接在市電或柴油發電機組與設備之間，即作為電力傳輸的中間環節。

3 配電網絡

空管臺站中存在多個不同特性的電源，應當配備合理的配電網絡將這些電源的電能傳輸到每一個設備。采用低壓母聯和切換裝置并配備合理的系統冗余，可以有效提高供電的穩定性。

3.1 低壓母聯

低壓母線及其聯絡開關（低壓總配）可以實現兩路市電和柴油發電機組的相互備份。空管臺站內的用電設備分為重要負荷（通信、導航及監視設備等）和一般負荷（生活照明、辦公空調等），分別連接于低壓母線不同的分段中，如圖1所示。

設計時，應保證兩路市電和柴油發電機組均可獨立驅動母線上的全部重要負荷，并留有一定的余量。對于一般負荷，則視突發情況下的整體電力需求，可選擇性放棄對其供電。動作方案如下：

（1）兩路市電均正常時，聯絡開關Q12、Q11保持斷開，Q13保持閉合。

（2）乙路市電失效時，Q2斷開，聯絡開關Q12閉合，甲路市電帶動全部負載。同時柴油發電機啟動，一旦甲路也出線問題，Q11可隨時投切，由柴油發電機帶動全部負載。該切換過程中，乙路市電下級開關的輸出側發生電力中斷。

（3）若乙路斷電后，重要負荷的輸入電流較大，則斷開Q13，

保障重要負荷用電安全。

由于甲、乙兩路市電相互獨立，相位不相同，而柴油發電機組也無法精確跟隨市電電壓。因此，任意兩路電源都不可并聯輸出。故需要合理設計聯絡柜及進線柜中開關Q1、Q2、Q3、Q11、Q12、Q13的控制回路，以實現正確的動作順序和延時時間，防止出現電源環路。

3.2 自動切換開關

作為UPS的上級，若市電故障時，聯絡柜中相應開關不動作，UPS將直面斷電問題。而聯絡柜至UPS輸入側的線路故障也會帶來相同影響。為此，需要給UPS的輸入端引入兩路電源，并配備切換裝置。常用方案是給UPS的直接上級配備自動切換開關（Automatic Transfer Switching Equipment，ATSE），當一路電源發生故障（短路、過/欠壓、缺相或諧波較大）時，能夠自動地將后級負載切換至另一路合格電源，保障了供電的穩定性和可靠性。該方案實際上是為UPS的輸入端和電源之間提供另外一條通路。

ATSE在空管供配電體系中扮演著重要的角色，其可靠性直接影響整個系統的穩定。為了減小ATSE故障所造成的影響，在設備選型時，應當考慮帶隔離旁路的開關型ATSE。其本體故障情況下，臨時使用的隔離旁路仍可以為后級負載供電。可以在系統不斷電的前提下，維修ATSE本體，這也符合系統endprint