呂梁新一代天氣雷達站供電系統分析與改進方案

張計晨等

摘 要：為滿足氣象現代化的建設要求，依據中國氣象局統一安排，我省呂梁市鳳山風景區(qū)安裝了新一代天氣雷達，彌補了呂梁市在雷達探測方面的空缺，這也是我省第一部CINRAD/CA型天氣雷達。描述了呂梁新一代天氣雷達的供電環(huán)境和實地勘察情況，并對通電后雷達的運行情況進行了記錄、分析，對其中存在的缺陷提出了相應的改進意見，為呂梁雷達的穩(wěn)定運行提供了保障。

關鍵詞：天氣雷達；供電環(huán)境；雷達站；供電系統

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.035

雷達站的用電由新一代天氣雷達配套的供電系統提供。如何提高雷達站的供電質量、減少或避免停電事故的發(fā)生，對氣象預報工作至關重要，是關系到氣象業(yè)務數據采集和傳輸的重要問題。

雷達站用電可分為兩大類，分別是業(yè)務用電和生活用電。業(yè)務用電主要包括氣象探測儀器、業(yè)務用計算機、網絡傳輸設備等相關設備的用電；生活用電則是指除去氣象設備用電以外的其他用電，例如傳達室、公寓住所、辦公室、生活區(qū)的用電。為了保障雷達站業(yè)務工作的正常運行，將供電線路分為主支路與副支路。業(yè)務用電為主要用電，電路連接在主支路中，主支路通過UPS設備供電；生活用電為副用電，電路連接在副支路上。

1 呂梁新一代天氣雷達站供電環(huán)境

1.1 供電線路及轉接組成

鳳山山下的公園廣場地勢平坦，并且建有公園管理委員會等辦公機構，在這里安裝著負載為250 kW的變壓器，為雷達

站供電。供電線路及電線參數如圖1所示。當我們模擬供電時，適當開啟供暖（估算功率為15 kW）模擬雷達開機工作。電壓發(fā)生很大跳便（發(fā)電機已經自動啟動），同時用手觸摸那根6 mm2的線纜，感覺有明顯的發(fā)熱現象。這是因為6 mm2線纜只能承載單項6 kW的額定功率，無法滿足雷達站的供電要求。目前已對供電線纜進行改進，將原有6 mm2的線纜改為25 mm2，保證了供電系統的安全性。

1.2 雷達站的配電情況

在雷達站一樓配電房，安裝著大功率的發(fā)電機組，它可以在外來電源發(fā)生異常時保證天氣雷達的正常工作，同時也向整個雷達站的所有設備供電。

呂梁雷達站的雷達用電從一樓配電房連接到二樓雷達機房的UPS。雷達機房按建筑設計為雙電源進線，即一路市電供電線路，另一路柴油發(fā)電機供電線路，由雙電源轉換開關控制。由于在雙電源轉換開關工作時，有一小段的時間間隔，考慮雙電源進線，所以將UPS安裝在雷達機房。發(fā)電機房與UPS之間連接著專用配電柜。配電柜內部接線如圖2所示。

經過實地勘察發(fā)現，機房四周防靜電地板下的接地銅條選材厚度不夠，應選用厚度為5 mm的優(yōu)質銅條，現場所用為3.5 mm的銅條。另外，在發(fā)射、接收機柜附近應增加布設一條以上標準要求的接地銅條。這樣可以滿足相關防雷規(guī)范的要求。

需要注意，這里的地排為雷達機房的機柜設備接地和防雷接地，為了保證用電安全，應將兩者接地分開布置。

2 存在的問題

2.1 供電系統分類

按照國際電工委員會（IEC）把基本低壓供電系統進行分類，制定了以下幾個標準：IT系統、TT系統、TN系統。各種標準的連接圖如圖3所示。

目前，呂梁雷達站的供電方式為TT系統，即三相四線制（保護接地）。該系統中性點在變壓器端接地，并且所有負載設備外露導電部分均經各自的保護線PE分別直接接地。該系統具有以下特點：①系統無PE，需另外加裝保護接地。單相漏電時，加裝保護接地的漏電電流多數情況下都不會很大，無法保證線路的熔斷器（自動開關）跳閘，所以系統的安全性不高。②系統的保護接地帶來費工、廢料，且難以回收。因此，TT系統很難推廣。

而TN系統的供電系統有一點直接接地，電氣裝置的外露可導電部分通過保護體與該點連接。在該系統中，雷達各設備的外露可導電部分直接與系統接地相連，一旦設備出現外殼帶電，保護接零能將漏電電流上升為短路電流。這個電流很大，線路熔斷器或低壓斷路器會迅速動作而跳閘，使故障設備斷電，因此，TN系統的安全性高。另外，系統中無需另外加裝保護接地，系統的建設省工、省料。

通過對比，TN系統更適合新一代天氣雷達站的供電系統。

2.2 雷達站用電檢測記錄

在不同的時間段內對市電進行檢測，檢測結果如下表1所示。

檢測結論：①白天，公園不開照明，在目前的供電系統基礎上稍加改造，就可滿足雷達運行要求。當然，不排除工作過程中發(fā)生供電系統的不平衡情況，所以，要加強工作時值班人員的責任心，加強對UPS工作狀況的監(jiān)控。②晚上，公園照明

運行，即使在40%的負荷下，個別相電壓已經接近UPS穩(wěn)定工作的極限。所以雷達工作必須脫離市電，依靠發(fā)電機工作。

3 改造建議

呂梁雷達站目前使用的還是鳳山公園自有的變壓器，與公園的各項用電混在一起，暫時還能夠較為穩(wěn)定地為雷達站提供電力服務，但是為了更為安全、長遠的考慮，建議雷達站安裝自己的變壓器，并嚴格按照相應的規(guī)范標準來完善我們雷達站的供電系統。

呂梁鳳山雷達站的供電線路已經布局完成，再進行大規(guī)模的改造已不現實。目前，由雷達站發(fā)電機房輸送到二樓雷達機房為三相四線制的供電系統，而新一代雷達供電應該滿足三相五線制的要求，因此我們建議在雷達站二樓機房進行如下改造：在雷達站機房配電柜內對為雷達設備供電的零線和地線施行二次接地，這樣就形成了TN-C與TN-S相結合，即TN-CS的供電模式（如圖4所示），從而滿足了雷達供電應符合的三相五線制需求，另外，這樣可以使供電系統更為標準化，方便今后業(yè)務系統的拓展。

從表1中可以看出零地電壓過高，甚至最高時已達到1.9 V，這已接近新一代天氣雷達零地電壓的標準極限，很有可能導致新一代天氣雷達各項參數下降，設備運行的穩(wěn)定性也隨之降低。通過上述改造措施可以很好地降低零地電壓。

4 結束語

本文結合呂梁鳳山雷達站的實際供電情況和新一代天氣雷達CINRAD/CA的用電需求規(guī)范，分析總結了整個系統所存在的缺陷和不足，提出了相應的整改方案，并且雷達站已施行了該整改方案。目前，呂梁鳳山雷達通電測試運行情況良好，當前的供電系統也基本上可以滿足雷達的用電需求。

參考文獻

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〔編輯：王霞〕