楊勝利

(西安市氣象局,西安 710016)

陜西新一代天氣雷達(dá)站供電系統(tǒng)分析

楊勝利

(西安市氣象局,西安 710016)

介紹了陜西雷達(dá)站供電模式的三種類型。對(duì)新一代天氣雷達(dá)站供電管網(wǎng)從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分析,探討柴油發(fā)電機(jī)、UPS電源、配電柜在供電線路中的正確連接方法,并介紹提高供電系統(tǒng)可靠性的幾種辦法。

天氣雷達(dá)站;供電管網(wǎng);可靠性;陜西

陜西在近幾年陸續(xù)建成并投入運(yùn)行七部新一代天氣雷達(dá)(CINRAD/CB)。雷達(dá)站的相關(guān)業(yè)務(wù)用電,也由新一代天氣雷達(dá)配套的供電系統(tǒng)提供。如何提高雷達(dá)站的供電質(zhì)量、減少或避免停電事故的發(fā)生,對(duì)氣象預(yù)報(bào)工作至關(guān)重要,是關(guān)系到氣象業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)闹匾獑?wèn)題[1]。目前雷達(dá)站供電系統(tǒng)的工作方式有三種,第一種是雷達(dá)站只有天氣雷達(dá)一項(xiàng)氣象業(yè)務(wù);第二種是雷達(dá)站包含有地面業(yè)務(wù)、探空業(yè)務(wù),又有職工生活區(qū);第三種是雷達(dá)站設(shè)在氣象局大院內(nèi)。為了使柴油發(fā)電機(jī)與UPS合理配套使用,保障雷達(dá)站探測(cè)業(yè)務(wù)正常進(jìn)行和數(shù)據(jù)的及時(shí)上傳,簡(jiǎn)要分析和探討了如何提高新一代天氣雷達(dá)站供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1 分析思路

供電管網(wǎng)系統(tǒng)分輻射型結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格型結(jié)構(gòu),新一代天氣雷達(dá)站的供電管網(wǎng)是輻射型結(jié)構(gòu)。評(píng)估一般供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性,傳統(tǒng)的評(píng)估指標(biāo)是停電頻率、每次停電的持續(xù)時(shí)間、年停電時(shí)間、平均無(wú)故障工作時(shí)間(MTBF)和平均故障恢復(fù)時(shí)間(MTTR)等,這些指標(biāo)屬于供電部門及電能設(shè)備的提供商研究的范疇。在雷達(dá)站管網(wǎng)系統(tǒng)中,以上這些指標(biāo)已經(jīng)能夠滿足業(yè)務(wù)需求,故對(duì)雷達(dá)站管網(wǎng)評(píng)估時(shí),對(duì)上述指標(biāo)不予研究,主要對(duì)管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及供電設(shè)備的分布予以研討[2-8]。

2 供電管網(wǎng)分析

2.1 用電性質(zhì)分類

雷達(dá)站用電分為兩大類,業(yè)務(wù)用電和生活用電。業(yè)務(wù)用電是指與業(yè)務(wù)有直接關(guān)聯(lián)的設(shè)備的用電,如氣象探測(cè)儀器、業(yè)務(wù)用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備等相關(guān)設(shè)備的用電均為業(yè)務(wù)用電;生活用電是指除去氣象設(shè)備用電以外的其它用電,如傳達(dá)室、電梯、公寓、水泵房、生活區(qū)等用電。為了保障雷達(dá)站業(yè)務(wù)工作的正常運(yùn)行,將供電線路分為主支路與副支路。業(yè)務(wù)用電為主要用電,電路連接在主支路中,主支路由UPS設(shè)備供電;生活用電為副用電,電路連接在副支路中。

2.2 UPS安裝位置

雷達(dá)機(jī)房按建筑設(shè)計(jì)為雙電源進(jìn)線,即一路市電供電線路,另一路柴油發(fā)電機(jī)供電線路,由雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制。由于在雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)工作時(shí),有一小段的時(shí)間間隔,考慮雙電源進(jìn)線, UPS應(yīng)該安裝在雷達(dá)機(jī)房。但是雷達(dá)機(jī)房通常緊靠雷達(dá)天線,遠(yuǎn)離地面,若UPS安裝在雷達(dá)機(jī)房,維護(hù)不方便,特別是更換電池比較麻煩。所以,UPS應(yīng)安裝在地面的房間里,盡量靠近配電室,便于維修及向其它用電器分配電源。

2.3 柴油發(fā)電機(jī)安裝位置

雷達(dá)站配備的發(fā)電機(jī)功率通常都比較大,一般在外來(lái)電源發(fā)生異常時(shí)不但要保證天氣雷達(dá)的正常工作,也向整個(gè)雷達(dá)站的所有設(shè)備供電。為全面考慮整個(gè)雷達(dá)站的電力供應(yīng),發(fā)電機(jī)應(yīng)安裝在靠近變壓器的地方,便于與變壓器供電電路連接,確保業(yè)務(wù)工作的正常進(jìn)行。

2.4 柴油發(fā)電機(jī)與UPS的連接

UPS(在線式工頻機(jī)OVERTOP,型號(hào)RT60KH)是雷達(dá)站非常重要的供電設(shè)備,在它的輸出線路中,不能有停電現(xiàn)象出現(xiàn)。它的輸出應(yīng)保證雷達(dá)、地面、探空等氣象業(yè)務(wù)用電。柴油發(fā)電機(jī)(威爾信FGWILSON,P150E)有附件ATS轉(zhuǎn)換柜,這相當(dāng)于雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),利用它,能夠在市電與發(fā)電機(jī)之間進(jìn)行切換,這兩條電路在切換時(shí)有幾秒鐘的間隔,切換由ATS轉(zhuǎn)換柜自動(dòng)完成,這個(gè)步驟很關(guān)鍵,它能夠在市電失電時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)發(fā)電機(jī),在市電恢復(fù)時(shí)自動(dòng)切換到市電,并及時(shí)停止發(fā)電機(jī)的工作。柴油發(fā)電機(jī)的輸出與變壓器的輸出通過(guò)ATS轉(zhuǎn)換柜整合為一路輸出線路,它的輸出電路就是UPS的輸入電路,這樣的連接是UPS的輸入在市電切換時(shí)僅僅有幾秒鐘的失電現(xiàn)象,完全能夠給UPS提供穩(wěn)定的電源,保證UPS有可靠的電壓輸出。

2.5 UPS外設(shè)旁路開(kāi)關(guān)

外設(shè)旁路開(kāi)關(guān)很重要,盡管UPS內(nèi)部有一個(gè)旁路開(kāi)關(guān)。當(dāng)UPS出現(xiàn)故障、輸入的電壓超出范圍等不能使UPS正常工作時(shí),UPS會(huì)轉(zhuǎn)入旁路工作模式,電流經(jīng)過(guò)UPS內(nèi)部的旁路開(kāi)關(guān),繞過(guò)UPS機(jī)器內(nèi)部工作電路向負(fù)載供電,并及時(shí)報(bào)警,這是UPS內(nèi)部旁路開(kāi)關(guān)的作用。當(dāng)需要對(duì)UPS進(jìn)行維修及停止UPS工作時(shí),外設(shè)旁路開(kāi)關(guān)是必須的。在UPS正常工作時(shí),需要對(duì)UPS進(jìn)行檢查,先設(shè)置UPS工作于旁路模式,待UPS工作于旁路時(shí),再手動(dòng)設(shè)置UPS旁路開(kāi)關(guān)工作,這時(shí),UPS內(nèi)部的旁路開(kāi)關(guān)與外設(shè)旁路開(kāi)關(guān)同時(shí)工作。這種情況下,UPS的負(fù)載由穩(wěn)定的UPS電壓切換到市電電壓或發(fā)電機(jī)電壓。整個(gè)切換中,UPS內(nèi)部的旁路開(kāi)關(guān)起到了重要作用。UPS工作時(shí),UPS輸入、輸出同相電壓不同。當(dāng)市電供電正常時(shí),它首先將市電交流電源變成直流電源,然后UPS中的逆變器在機(jī)內(nèi)脈寬調(diào)制控制信號(hào)的作用下,將直流電源在逆變器中變成功率放大的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電源信號(hào),再經(jīng)逆變器的輸出濾波重新變成需要的交流電來(lái)向負(fù)載供電。在UPS外設(shè)旁路開(kāi)關(guān)工作時(shí),可停止UPS的工作,對(duì)UPS進(jìn)行必要的檢修。

2.6 關(guān)于配電箱及配電柜

在雷達(dá)站電路管網(wǎng)規(guī)劃時(shí),有幾個(gè)位置必須設(shè)置配電柜。ATS與UPS之間,必須有一級(jí)配電柜,本級(jí)配電柜第一輸出支路至UPS設(shè)備,是主支路,也是業(yè)務(wù)支路,提供業(yè)務(wù)用電;第二支路是副支路,提供生活用電,線路至各生活用電的相關(guān)配電箱,包含照明、公寓、電梯、門房等。但是雷達(dá)站大院的消防用電不能接在副支路,由于消防水泵功率大于發(fā)電機(jī)功率,它需直接接在箱變室電壓輸出處。在UPS與天氣雷達(dá)之間,必須有一級(jí)配電柜,它是各業(yè)務(wù)用電的總節(jié)點(diǎn),輸出至天氣雷達(dá)機(jī)房、天氣雷達(dá)值班室、地面值班室、探空值班室、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房及各業(yè)務(wù)設(shè)備的配電箱。

2.7 各相負(fù)載電流的平衡

在雷達(dá)站,大部分用電器為單相供電,對(duì)于單相電的電路,盡管在基建施工布設(shè)線路時(shí)已經(jīng)考慮了各配電箱電流的均衡,但在實(shí)際用電時(shí),由于每相電路所帶負(fù)載不同,工作時(shí)段不同,在配電柜各相電流一般是不平衡的,所以要根據(jù)實(shí)際用電量,在各配電箱處調(diào)整負(fù)載,使三相電流初步平衡。在總配電柜處,必須使三相電流達(dá)到平衡。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)陜西天氣雷達(dá)站供電系統(tǒng)的調(diào)研,屬于第一種供電類型的雷達(dá)站,供電系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單,UPS設(shè)備可給所有的用電器供電,要注意發(fā)電機(jī)與UPS的連接,讓ATS轉(zhuǎn)換柜發(fā)揮自動(dòng)轉(zhuǎn)換作用。第二種供電類型的雷達(dá)站,業(yè)務(wù)用電由UPS提供,非業(yè)務(wù)用電由市電或發(fā)電機(jī)提供,但要注意在設(shè)置電路時(shí),要將業(yè)務(wù)用電與生活用電進(jìn)行分離。第三種供電類型的雷達(dá)站,UPS對(duì)所有設(shè)備提供電源,供電對(duì)象不分主次。一是控制各相電壓的負(fù)載量,不可讓負(fù)載量超過(guò)發(fā)電機(jī)和UPS的額定值,二是將非氣象業(yè)務(wù)用電與UPS剝離,三是不要讓發(fā)電機(jī)帶動(dòng)大功率負(fù)載,如消防泵、中央空調(diào)等,注意各配電柜所帶負(fù)載的數(shù)量?？傊?目前陜西幾個(gè)雷達(dá)站的供電系統(tǒng)是合格的。但隨著氣象業(yè)務(wù)的發(fā)展,供電線路負(fù)載會(huì)發(fā)生變化,需要對(duì)雷達(dá)站的配電系統(tǒng)進(jìn)行檢查和調(diào)整,提高雷達(dá)站供電系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性,保證雷達(dá)、觀測(cè)、預(yù)報(bào)工作的正常進(jìn)行。

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TM133

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1006-4354(2013)06-0039-03

2013-07-15

楊勝利(1963—),男,漢,陜西西安人,本科,工程師,從事新一代天氣雷達(dá)保障工作。