航管樓UPS擴(kuò)容改造負(fù)載割接方案研究

廉永樂(lè)，王 明，柯 懿

（民航寧夏空管分局，寧夏 銀川 750009）

0 引 言

供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)冗余過(guò)大會(huì)造成不必要的資源浪費(fèi)，后期隨著通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備的不斷增加，需要對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容改造。然而，由于UPS電源所帶負(fù)載的特殊性，要求負(fù)載割接期間設(shè)備供電不能中斷[1]。負(fù)載割接方案設(shè)計(jì)的科學(xué)合理是保證整個(gè)UPS擴(kuò)容改造期間，設(shè)備不斷電或少斷電的關(guān)鍵，也是負(fù)載割接方案設(shè)計(jì)的基本原則[2]。同時(shí)，割接方案設(shè)計(jì)還必須保證實(shí)施過(guò)程安全可靠，方案可操作性強(qiáng)，操作步驟準(zhǔn)確清晰[3]。本文針對(duì)航管樓UPS擴(kuò)容改造項(xiàng)目，設(shè)計(jì)研究了航管樓UPS擴(kuò)容改造負(fù)載割接方案。

1 航管樓供電系統(tǒng)簡(jiǎn)述

1.1 擴(kuò)容改造前供電系統(tǒng)

改造前航管樓工藝設(shè)備供電，由設(shè)置在航管樓UPS間，2套容量為160 kVA的不間斷電源UPS提供，每套UPS獨(dú)立運(yùn)行，采用N+1冗余帶旁路配置，電池供電時(shí)間滿載30 min，改造前供電系統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1 改造前供電系統(tǒng)圖

1.2 擴(kuò)容改造項(xiàng)目

依據(jù)2015年12月25日下發(fā)的《民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施設(shè)備供配電配置指導(dǎo)教材》，管制中心應(yīng)采用雙總線UPS供電系統(tǒng)。管制中心設(shè)備機(jī)房宜配置STS，提高UPS供電的可靠性，前端無(wú)STS 切換的UPS雙總線系統(tǒng)供電的管制席位，宜配置一個(gè)小容量STS，向本席位單電源輸入設(shè)備供電。改造前航管樓工藝設(shè)備供電配置不滿足指導(dǎo)教材配置要求，需對(duì)航管樓工藝設(shè)備供電進(jìn)行擴(kuò)容改造。

依據(jù)指導(dǎo)教材配置要求，此次航管樓UPS擴(kuò)容改造工程范圍包括不間斷電源UPS間、進(jìn)近管制大廳、塔臺(tái)設(shè)備機(jī)房。

（1）不間斷電源UPS間改造內(nèi)容有新建2臺(tái)160 KVA集中UPS，與現(xiàn)有UPS組成雙總線UPS供電系統(tǒng)，其中現(xiàn)有2套UPS和新建2臺(tái)UPS分別組成一套并機(jī)系統(tǒng)。

（2）新建2組電池和2組開放式電池架。

（3）新建4臺(tái)STS自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，分別在塔臺(tái)設(shè)備間和進(jìn)近管制大廳各安裝2臺(tái)。

（4）新建2臺(tái)UPS并機(jī)柜和2臺(tái)UPS輸出柜，安裝在UPS間。

（5）塔臺(tái)和進(jìn)近分別新敷設(shè)電纜各2路。

1.3 擴(kuò)容改造后供電方式

UPS擴(kuò)容改造后航管樓工藝設(shè)備供電，由2套UPS并機(jī)系統(tǒng)組成雙總線供電方式，進(jìn)近和塔臺(tái)分別新安裝2臺(tái)STS，保證終端配電箱A、B2路電源互為主備。改造后的航管樓供電系統(tǒng)滿足指導(dǎo)教材關(guān)于管制中心，一、二級(jí)管制單位對(duì)應(yīng)的航管樓、塔臺(tái)應(yīng)滿足空管一級(jí)供電保障要求，航管樓UPS擴(kuò)容改造后供電系統(tǒng)圖如圖2所示。

圖2 航管樓UPS擴(kuò)容改造后供電系統(tǒng)圖

2 UPS負(fù)載割接方案研究

航管樓供電系統(tǒng)改造前工藝設(shè)備供電，由2套獨(dú)立運(yùn)行的UPS采用N+1獨(dú)立冗余供電方式，為終端負(fù)載提供A、B兩路電源，雙電源負(fù)載可同時(shí)接入A、B兩路電源；單電源負(fù)載只能接入一路電源，若接入兩路電源需要加裝STS自動(dòng)轉(zhuǎn)關(guān)開關(guān)。

此次改造，首先是供電運(yùn)行方式的改變，將改造前的2套UPS單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行改造為雙總線UPS運(yùn)行方式，2套同步并機(jī)運(yùn)行的UPS 輸出2路電源，形成 A、B 路雙總線供電，并分別連接至2套相互獨(dú)立的負(fù)載側(cè)配電柜；其次，降低系統(tǒng)單節(jié)點(diǎn)瓶頸風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)近管制大廳和塔臺(tái)終端以單電源設(shè)備居多，通過(guò)在管制大廳和塔臺(tái)分別新安裝2臺(tái)STS自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)每臺(tái)工藝配電柜引接2路互為主備的電源，降低了系統(tǒng)單節(jié)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)，提高了單電源設(shè)備供電可靠性。

2.1 UPS負(fù)載割接的基本原則

首先，是安全，包括人身安全和設(shè)備安全，割接方案的每一步既要保證工作人員的人身安全也要保證設(shè)備運(yùn)行安全[4]。

其次，負(fù)載割接期間要保證設(shè)備供電的連續(xù)性，盡量不停電或減少停電次數(shù)[5]。

第三，割接方案風(fēng)險(xiǎn)小，可操作性強(qiáng)[6]。

第四，制定具體詳細(xì)的UPS割接方案和施工流程，要求割接方案不僅科學(xué)合理還要詳細(xì)具體，細(xì)化到每一個(gè)操作步驟，且操作步驟準(zhǔn)確清晰。

最后，制定詳細(xì)應(yīng)急保障預(yù)案和突發(fā)事件處理流程。

2.2 UPS負(fù)載割接風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)

掌握航管樓UPS擴(kuò)容改造過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，有針對(duì)性地制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

（1）每套并機(jī)UPS后端需新增一套UPS輸出并機(jī)柜。

（2）改造前兩臺(tái)獨(dú)立運(yùn)行UPS需要進(jìn)行并機(jī)。

（3）改造前UPS A和UPS B分別所接輸出配電柜UAP和UBP需要分別割接至新安裝的1#并機(jī)輸出柜和2#并機(jī)輸出柜。

（4）新安裝兩臺(tái)UPS輸入電源引接自原兩臺(tái)UPS輸入配電柜。

（5）進(jìn)近管制大廳和塔臺(tái)分別新安裝兩臺(tái)STS自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)。

（6）進(jìn)近管制大廳和塔臺(tái)分別新敷設(shè)兩路電路電纜。

（7）進(jìn)近管制大廳和塔臺(tái)各兩臺(tái)輸出配電柜負(fù)載需割接至STS自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)。

（8）進(jìn)近管制大廳和塔臺(tái)原有兩條電纜需割接至新安裝STS自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入回路。

2.3 制定詳細(xì)的UPS割接施工方案和應(yīng)急保障預(yù)案

UPS割接施工方案要嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)，操作步驟要詳細(xì)具體，內(nèi)容表述準(zhǔn)確[7]。

2.4 割接前準(zhǔn)備工作

首先，對(duì)UPS所帶工藝負(fù)載進(jìn)行詳細(xì)排查，排查A、B兩路電源分別所帶負(fù)載性質(zhì)、負(fù)載容量，屬于單電源設(shè)備還是雙電源設(shè)備，是單路系統(tǒng)還是主備系統(tǒng)，是否有應(yīng)急系統(tǒng)，每套系統(tǒng)電源引接情況，保證一路電源失效的情況下，不影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行保障。

其次，準(zhǔn)備好工程割接所需的線纜和工具，包括測(cè)量用的萬(wàn)用表、蓄電池內(nèi)阻測(cè)試儀、電力測(cè)試儀以及相位表等儀器儀表和工器具。

最后，做好施工線纜和設(shè)備的標(biāo)識(shí)工作。

3 UPS擴(kuò)容改造負(fù)載割接方案設(shè)計(jì)

3.1 UPS設(shè)備間擴(kuò)容改造

UPS設(shè)備間擴(kuò)容改造是此次供電改造的核心部分，包括新建 2 臺(tái) 160 KVA UPS 與原有 2 臺(tái) 160 KVA UPS組成兩兩并機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)，以及新建2臺(tái)UPS并機(jī)輸出柜。

（1）安裝2臺(tái)新建UPS并機(jī)輸出柜，安裝位置位于UPS間東側(cè)地溝上。

（2）安裝2臺(tái)新建UPS，安裝位置位于原2臺(tái)UPS正前方的地溝上。

①完成2臺(tái)UPS安裝固定；②完成2臺(tái)新建UPS電池安裝及線路連接；③完成新建UPS電源進(jìn)線連接，2臺(tái)UPS分時(shí)進(jìn)行；④完成2臺(tái)新建UPS輸出電纜至2#并機(jī)輸出柜的連接；⑤完成2臺(tái)新建UPS并機(jī)安裝；⑥2臺(tái)新建UPS分別進(jìn)行加電調(diào)試；⑦2臺(tái)新建UPS進(jìn)行并機(jī)調(diào)試，確保并機(jī)運(yùn)行正常；⑧2臺(tái)新建UPS加電試運(yùn)行至少48 h。

（3）將原2# UPS所接輸出配電柜UBP切割至新安裝2# UPS并機(jī)輸出柜。

①割接2#UPS所接輸出配電柜UBP負(fù)載，需要對(duì)新航管樓內(nèi)所有B路負(fù)載停電，割接前需要檢查B路所接負(fù)載屬于單電源還是雙電源，若為單電源負(fù)載，需要用戶判斷該設(shè)備是否可以停電，如果不可以停電需要考慮加裝STS自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，若割接期間可以停電，需要在割接前將設(shè)備主動(dòng)關(guān)機(jī)，待割接完成后再開機(jī)。②割接前需要提前準(zhǔn)備好割接所需敷設(shè)的電纜和工具，制作好電纜接頭。③割接必須在夜航結(jié)束進(jìn)行，待夜航結(jié)束后開始割接工作：第一步，依次從工藝負(fù)載終端配電箱斷開B路電源所帶負(fù)荷，檢查重要負(fù)荷是否通過(guò)STS正常切換到A路電源。第二步，檢查各工藝配電箱重要負(fù)荷均正常后，斷開各機(jī)房工藝配電箱B路電源進(jìn)線斷路器電源。第三步，確保塔臺(tái)、航管樓各樓層設(shè)備電源均從B路正常轉(zhuǎn)換至A路后，斷開UPS間UBP配電柜進(jìn)線斷路器。第四步，對(duì)原2# UPS進(jìn)行關(guān)機(jī)操作。第五步，斷開原2# UPS進(jìn)線柜斷路器。第六步，開始原2# UPS所接輸出配電柜UBP線纜割接至新建2#UPS并機(jī)輸出柜。④割接完成后逐級(jí)恢復(fù)各工藝配電場(chǎng)所B路電源。

（4）原 2# UPS電池搬遷，原 2#UPS電池從UPS間搬遷至新建UPS電池間。

（5）完成原2# UPS電池安裝及線路連接。

（6）原2# UPS輸出電纜連接至新建1#UPS并機(jī)輸出柜。

（7）對(duì)原2# UPS進(jìn)行開機(jī)操作。

（8）確保原2# UPS運(yùn)行正常。

（9）同理，將原1# UPS所接輸出配電柜UAP切割至新安裝1# UPS并機(jī)輸出柜，割接步驟同上原2# UPS 割接步驟 3。

（10）原1# UPS電池搬遷，原1#UPS電池從UPS間搬遷至新建UPS電池間。

（11）完成原1# UPS電池安裝及線路連接。

（12）原1# UPS輸出電纜連接至新建1#UPS并機(jī)輸出柜。

（13）對(duì)原2# UPS進(jìn)行打維修旁路操作。

（14）確保1# UPS并機(jī)輸出柜所接負(fù)載，由原2#UPS通過(guò)旁路帶載運(yùn)行正常。

（15）對(duì)原1#、2# UPS進(jìn)行并機(jī)安裝調(diào)試。

（16） 原2#UPS通過(guò)旁路所帶1# UPS并機(jī)輸出柜負(fù)載，切割至原1、2# UPS并機(jī)運(yùn)行帶載。

3.2 進(jìn)近管制大廳、塔臺(tái)設(shè)備間安裝STS

在塔臺(tái)設(shè)備機(jī)房和航管樓3層進(jìn)近管制大廳分別安裝2臺(tái)容量100 A STS自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)柜，共計(jì)4臺(tái)STS，配套增加各種供電電纜等接線輔材。塔臺(tái)設(shè)備機(jī)房和進(jìn)近管制大廳安裝STS自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)柜風(fēng)險(xiǎn)主要來(lái)自線纜切割和運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)變，線纜切割時(shí)需要確保前期所有系統(tǒng)均已調(diào)試穩(wěn)定。

（1）進(jìn)近管制大廳供電改造

①敷設(shè)UPS間至進(jìn)近管制大廳電纜2條。②進(jìn)近管制大廳安裝STS自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)2臺(tái)。③2臺(tái)STS自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)每臺(tái)新建一條電纜，與原有電纜實(shí)現(xiàn)兩路電源輸入。④1#UPS并機(jī)柜輸出兩路電纜分別為進(jìn)近A、塔臺(tái)A，2#UPS并機(jī)柜輸出兩路電纜分別為進(jìn)近B、塔臺(tái)B。⑤完成1#UPS并機(jī)柜輸出電纜進(jìn)近A至進(jìn)近管制大廳STS2備用輸入連接。⑥完成2#UPS并機(jī)柜輸出電纜進(jìn)近B至進(jìn)近管制大廳STS1備用輸入連接。⑦申請(qǐng)夜航結(jié)束后對(duì)進(jìn)近管制大廳內(nèi)所有A路電源停電，A路電源所帶負(fù)載均有B路電源提供保障，若為單電源負(fù)載，需要用戶判斷該設(shè)備是否可以停電，如果不可以停電需要考慮加裝STS自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，若割接期間可以停電，需要在割接前將設(shè)備主動(dòng)關(guān)機(jī)，待割接完成后再開機(jī)。AGY1配電箱與STS1自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)線纜割接，AGY1配電箱原輸入電纜割接至STS1主路輸入，STS1輸出割接至AGY1配電箱輸入。⑧同上，進(jìn)行BGY1配電箱與STS2自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)線纜割接，BGY1配電箱原輸入電纜割接至STS2主路輸入，STS2輸出割接至BGY1配電箱輸入。

（2）塔臺(tái)設(shè)備間供電改造

塔臺(tái)設(shè)備間供電改造，操作步驟同上進(jìn)近管制大廳操作步驟。

4 結(jié) 論

文章介紹了航管樓工藝供配電系統(tǒng)改造前的運(yùn)行方式，依據(jù)《民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施設(shè)備供配電配置指導(dǎo)教材》設(shè)計(jì)了符合指導(dǎo)教材配置要求的航管樓工藝配電系統(tǒng)運(yùn)行方式，針對(duì)新運(yùn)行方式需要擴(kuò)容改造的項(xiàng)目，研究了UPS負(fù)載割接方案設(shè)計(jì)的基本原則，以及該項(xiàng)目割接過(guò)程涉及到的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。撰寫了詳細(xì)的UPS擴(kuò)容改造負(fù)載割接方案，該割接方案在確保安全的前提下，堅(jiān)持最少次數(shù)停電的原則，做到方案內(nèi)容科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，操作步驟詳細(xì)具體，邏輯層次清晰，最大限度地保障了項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程的安全以及設(shè)備運(yùn)行的安全。航管樓UPS擴(kuò)容改造工程負(fù)載割接方案的研究設(shè)計(jì)，為今后類似供配電工程負(fù)載割接提供了設(shè)計(jì)和參考依據(jù)。