廣播電視傳輸發(fā)射機房UPS電源系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用

和安元

（永州市廣播電視臺，湖南 永州 425000）

0 引 言

隨著廣播電視事業(yè)的發(fā)展，地面無線電視、廣播覆蓋傳輸?shù)玫搅丝焖侔l(fā)展。永州市廣播電視臺無線數(shù)字電視業(yè)務(wù)在廣播電視發(fā)展的驅(qū)動下穩(wěn)步發(fā)展，并對播出的安全性制定了嚴格的考核制度。永州市廣播電視臺包含的調(diào)頻廣播頻道、電視頻道較多，現(xiàn)有的UPS電源系統(tǒng)不管從系統(tǒng)容量還是電源可靠性方面都需要進行改善。UPS電源系統(tǒng)作為廣播電視臺傳輸播出系統(tǒng)的心臟，在整個傳輸系統(tǒng)中占據(jù)著非常重要的地位，一旦信號前段的設(shè)備電源不穩(wěn)定，就會造成信號中斷，使整個播出系統(tǒng)發(fā)生癱瘓，造成長時間的停播。因此，一套安全、穩(wěn)定的UPS電源系統(tǒng)必不可少。

1 UPS電源

UPS不間斷電源的輸出電壓穩(wěn)定在220 V或者380 V，當電壓發(fā)生變化時，UPS能夠為設(shè)備繼續(xù)供電。后備式UPS屬于單變換型UPS電源，在電壓正常的情況下，逆變器處于非正常工作狀態(tài)，外電源通過交流旁路線路進行供電。如果外電的電壓發(fā)生異常，后備式UPS將通過切換開關(guān)為蓄電池組供電[1]。當UPS給蓄電池組供電后，蓄電池組正常工作，通過逆變器將電流轉(zhuǎn)換為交流電，為負載進行電源供給。后備式不間斷電源的供電質(zhì)量較差，輸出電壓會隨著電壓的變化而發(fā)生變化，很難隔離來自外界的電網(wǎng)，且UPS本身存在的干擾不能用于精密設(shè)備。在線式不間斷電源屬于雙變型，外電正常蓄電池組進行自動充電，會通過逆變器為設(shè)備進行供電，保證機房設(shè)備正常工作。在線式不間斷電源的逆變器一直處于正常的工作狀態(tài)，能夠消除來自外界的干擾，從而實現(xiàn)高質(zhì)量的供電。

2 UPS電源系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 設(shè)計要求

發(fā)射機房UPS電源系統(tǒng)的設(shè)計要符合相關(guān)供電系統(tǒng)的設(shè)計標準，市電接入電源要按照相關(guān)實施細則標準進行設(shè)計，采用1路專線的方式，形成獨立的低壓回路；需要配置1臺柴油發(fā)動機，也是低壓回路，將兩個低壓回路各配置2臺UPS電源機組，保證低壓回路的正常用電。為了保證UPS電源的精度，輸入電壓要選擇III類。廣播電視傳輸發(fā)射機房采用的播出設(shè)備為后備式UPS，后備的工作時間需要持續(xù)在1 h以上。

2.2 設(shè)計方案

2.2.1 電容量設(shè)計

廣播電視傳輸發(fā)射機房分成三個部分進行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)射，第一部分為微波信號接收設(shè)備和FM廣播發(fā)射設(shè)備；第二部分為電視發(fā)射設(shè)備；第三部分為日常使用設(shè)備。其中：第一部分的負載為2kW；第二

部分負載為3kW；第三部分負載為2.5kW。廣播電視系統(tǒng)設(shè)備的輸入功率大約為0.7kW，可以根據(jù)每一個負載的額定功率進行累加，從而求出總的功率[2]。有些設(shè)備需要啟動電流的數(shù)值才可以得到額定系數(shù)，根據(jù)每一部分的負載總量，計算UPS的容量：

式（1）中，Cups為UPS容量（kVA）；Cload為負載容量（kVA），是UPS額定容量的75%。

蓄電池的使用壽命是放電容量的80%，需要換算負載容量的單位，將kW換成kVA。設(shè)備在啟動過程中會受到?jīng)_擊電流，系統(tǒng)的負載率大約為75%，當超過75%時將會獲得較高的系統(tǒng)效率，因此可采用3路UPS進行供電配置，將幾臺獨立的UPS的額定容量設(shè)置為6kVA。UPS放電的能力要達到1 h以上，外部電源中斷后，UPS電源要支持機房中的設(shè)備工作時間能夠持續(xù)1 h以上，讓UPS輸出的三相可以達到負載均衡。當外電中斷后，在1 h內(nèi)需要啟動本地柴油發(fā)電機，以維持更長的工作時間。

2.2.2 UPS供配電系統(tǒng)設(shè)計

圖1為永州廣播電視陽明山微波傳輸發(fā)射機房供配電系統(tǒng)的工作原理圖。第1個獨立的低壓回路中的市電，需要通過專用的變壓器為其輸入電源；第2個獨立的低壓回路是應(yīng)急柴油發(fā)電機，可以為三相電源進行輸入電力。通過三相切換開關(guān)的電源，將其輸入給三相的穩(wěn)壓器，為三相電源提供穩(wěn)定性高的電壓。三相配電機柜負責為三相交流電源分配用電單元，每一組的電源都采用三相四線制進行傳送。三相用電單元中，每一組用電單元中都配置了UPS電源[3]，能夠起到一定的穩(wěn)壓效果。本文采用3臺獨立的UPS工作的方式，以防止電源中斷，能夠在斷電的瞬間迅速接入電源繼續(xù)工作。

圖1 永州廣播電視陽明山微波傳輸發(fā)射機房供配電系統(tǒng)

每一臺UPS穩(wěn)壓電源供應(yīng)的設(shè)備不同，F(xiàn)M發(fā)射機柜中包含了微波接收和發(fā)射機等設(shè)備；電視發(fā)射機柜中包含了RF推動設(shè)備；日常供配電設(shè)備中包含了機房照明和其他溫度控制設(shè)備。UPS電源能夠保證每一組的負載均衡[4]，每一臺UPS穩(wěn)壓電源器裝置中都包含了一個旁路開關(guān)，其作用是當UPS不能正常工作時，可采用人工的方式進行供電。

2.3 接地防雷

接地防雷系統(tǒng)是廣播電視中一個較為重要的部分，也是供配電系統(tǒng)的重要組成。如果接地不良或者雷電都會影響發(fā)射機房的安全，嚴重時會發(fā)生安全事故。發(fā)射機房接地防雷系統(tǒng)需要對設(shè)備電源進行接地，并設(shè)置防雷接地和兩套地網(wǎng)，保證電源的接地電阻和防雷接地電阻≤3 Ω[5]。機房內(nèi)需要鋪設(shè)銅條，提供良好的接地條件，機房的UPS輸出配電柜中要安裝防浪涌的設(shè)備，以保護機房中的設(shè)備。

3 廣播電視傳輸發(fā)射機房UPS的使用和維護

UPS電源需要盡量放在清潔、干燥的地方[6-7]，避免外界灰塵腐蝕UPS內(nèi)部的線路；同時，避免UPS電源受到強光照射，禁止一切輻射熱源，要合理安置UPS電源的位置。環(huán)境的溫度對UPS電源的影響較大，如果內(nèi)部環(huán)境的溫度較高，將損壞電池；如果內(nèi)部環(huán)境的溫度過低，會影響電池的使用壽命。內(nèi)部環(huán)境的溫度最好保持在25 ℃左右，這樣的環(huán)境溫度對機械設(shè)備沒有較大影響。充放電電源的UPS電源電流與電池的容量有很大關(guān)聯(lián)，如果放電電流過大，將會影響電池的使用壽命。正常情況下，UPS電源在運行過程中能夠符合要求，但也要防止意外的發(fā)生，比如電池突然發(fā)生短路，會造成電源中斷。UPS電池是一種備用狀態(tài)，設(shè)備在正常的情況下是充電狀態(tài)，只有發(fā)生停電時才會發(fā)生放電。如果充電的電壓過高，會發(fā)生電池充電不足的情況。放電深度會對UPS電源的使用壽命造成一定影響，如果放電的深度較深，則循環(huán)使用的次數(shù)就會逐漸降低，使用UPS電源時要避免發(fā)生深度放電的情況[8]。雖然UPS電源有低電位的保護功能，當放電電池為10.5 V時，UPS電源會自動關(guān)機。但如果UPS處于輕負載的狀態(tài)下，會造成電池深度放電。

4 結(jié) 論

為廣播電視傳輸發(fā)射機房設(shè)置一個合理的UPS供電系統(tǒng)，能夠有效改善廣播電視傳輸發(fā)射機房的供電效果和供電質(zhì)量，有效解決因市電發(fā)生停電而造成停播事故，避免計算機存儲的數(shù)據(jù)大量丟失。正確選擇廣播電視傳輸發(fā)射機房中的UPS電源，能夠極大提高廣播電視傳輸發(fā)射信號傳輸?shù)陌踩浴?/p>