综合发射台的电气设计

【摘要】本文通过分析广播电视发射台的用电特点，对电气系统的设计提出了较高的技术要求和应注意的问题，可推广至中短波发射台，大功率发射台等领域。

【关键词】配电 防雷 接地

【中图分类号】TM421 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0060-02

一、引言

广播电视发射台是国家的重要机构，其重要性不必赘述，它不同于一般民用与工业建筑的特点，对电气系统的设计提出了更高的技术要求。首先，除设备正常检修外，发射机不能停用，这就对供电可靠性提出了非常高的要求；其次，调频广播的发射是连续性的，24小时不间断播出，无线电视的发射仅连续一个时段播出，在不同时间段负荷不同，因此，在负荷率计算时要充分考虑其运行图的特点。第三，对供电电源的质量，特别是在抗干扰方面，对发射台供电系统中，抗干扰能力和措施也提出了较高的要求。第四，发射台的接地除满足常规的接地保护要求外，还要考虑其高频接地问题，保证良好的接地是发射机正常和高频率运行的关键因素。第五，雷电电磁脉冲和内部电网所产生的电涌防护问题也会影响设备的正常运转。根据这些用电特点，结合我三二八台的实际，谈谈综合发射台的电气设计问题。

二、供配电系统设计时的几个问题

供配电系统是发射台正常工作的必要保证，建立一个既安全可靠，又经济适用的供配电系统，是发射台电气设计的重要内容。在设计之初，应认真了解台所在地的供电条件和供电部门的要求，再根据总负荷情况确定变电站的设置方式和供电级别。

1、负荷等级和电压等级的确定

按照《供配电系统设计规范》（GB50052-95）的规定，广电部发射台的电力负荷应为一级负荷，应由两个变电站专线引来两路电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏，两路电源一用一备或同时运行，互为备用，以保证一路电源故障或检修时，另一路电源自动投入，带全部负荷。

采用高压供电可减少电压损失，降低能耗，提高电源质量。由于发射机功率很大，一般在台区建35KV/10KV等级的总变电站，发射机房设10KV/0.4KV分变电室，100KW以下发射机为380V电源供电。

2、变压器选型

总电源电压允许偏差值小于±10%。发射机内局部电压允许偏差小于±2.5%。发射台变压器应选用多台有载自动稳压器，每台主变容量应满足所接全部发射机的用电要求。台内行政办公生活用电应单独设置变压器，使发射机工艺用电与行政用电分开。

图一是三二八台某两日实际测出的35KVN实际电流值，从图中可以看出最大负荷发生时段在早5点和晚18点（任意某天均同此图相似）。在此最大值情况下，不应超出所选变压器的负荷率，当然，从图一可知，长时间在最大值的情况下不会出现，即使瞬间有这种情况，变压器的运行寿命也不会受到影响。

3、变电站

变电站35KV系统可选用单母线分段接线方式，要求母线接线方式简单，运行灵活，并且投资少。为保证供电可靠性，两路电源设备用电源自投装置。继电保护装置根据国家和部颁规范的有关规定结合35KV电站接人系统具体情况设置，一般35KV侧设过流、差动、温度信号及轻瓦斯、重瓦斯保护，计量柜与进线断路器闭锁。

4、变配电室

IOKV系统采用单母线分段，互为备用运行方式，设联络开关，平时两路电源同时分列运行，互为热备用，当一路电源故障时，通过手动/自动操作联络开关动作，另一路电源负担全部负荷。10KV配电设备采用手车式开关柜，高压开关柜采用真空断路器，10KV出线开关柜设真空断路器过电压保护器。

由于发射机的功率因数都在0.9以上，一般经过计算后总的功率因数大于0.9以上，低压配电系统可不设功率因数补偿装置。

发射机低压系统采用放射式配电，电缆沿桥架或沟内敷设，发射机房应与变配电室相邻设置，以避免低压线路过长。

中性线是回路的带电导体，正常时通过单相电流，三相不平衡电流和某些谐波电流，发射机负荷电缆按规范要求均选用五芯等截面电缆。

三、防雷接地及防电磁脉冲的设计

1、防雷等级的确定

广播发射台电气设备较多，台区有高塔，易受雷击，必须加强防雷措施。在进行防雷设计时，应首先按《建筑物防雷设计规范》GB50057-94正确确定防雷等级，发射台一般为二类或三类防雷建筑物，这要按当地气象条件、土壤情况和雷电活动规律进行计算。

2、接地系统及等电位联结

采用防雷接地、工作接地、保护接地共用一个综合接地体的接地系统，并在整个发射机房等电位联结。具体做法是：利用钢筋混凝土结构内的顶板、地板、墙面、梁、柱的钢筋（不少于两根）进行焊接，使其构成一个六面体的笼式避雷网。并使整个机房处于一个良好的等电位体，总等电位端子板设置在变配电室。整个配电系统的保护接地型式采用TN s系统，全台外露导电体均做等电位联结。

3、雷电电磁脉冲的防护

为了防止雷电流流经引下线和接地装置时产生的高电位对附近金属物或电气线路的反击，根据建筑物内设备所处不同雷电保护区和系统对电磁脉冲的抗干扰度，采用不同级别的浪涌防护器。

4、发射机房设备接地

发射机房设备接地包括保安接地、工作接地和高频接地三个部分。

（1）高频接地是发射台的特殊接地系统，目的是整机有一个良好的高频地电位，其含义是，使得发射机对大地的高频电路最短，以减少发射机间干扰，高频接地系统是否可靠将直接影响发射机的发射效果。可采用厚0.5mm的铜带，根据发射机功率按规范确定其宽度，敷设在发射机底部，使发射机的高频部分相对于地而言是一个大的电容，采用2000×1000×2（inln）紫铜板垂直埋入地下做接地体，顶部距地面不小于800mm，可在接地机周围做土质改善，这种接地做法能有效抑制雷电流或大电流操作时的杂散电流，并保证发射机高频接地的可靠性。需要注意的是，接地引线较长时，应增加铜带宽度，当发射机在二楼安装，无法在其下面埋设接地紫铜板时，应充分考虑增加引线距离时的铜带宽度和厚度，满足高频接地的可靠。

（2）发射机保安接地和工作接地

发射机保安接地和工作接地按电力规程要求执行，应注意的是，发射机每个机箱均需有保安接地，且要与结构配合，在附近结构柱内焊接引出镀锌扁钢，作为接地钩，以便设备的接地联结和放电。提高接地保护效果。

四、照明配电系统的设计

考虑节能和用电场所的性质，天线开关室和机房大厅设计照明度为200LX，由于机房和开关交换室层高都在5m以上，故灯具光源应采用高效节能卤化物灯，安装位置避免与天线开关打架，机房四周墙面安装壁灯，既解决灯具的检修和光源更换，又保证照度，满足规范要求。其它办公用房和辅助用房按建筑照明的标准设计，选用高效节能的绿色照明灯具，配电子镇流器。灯具均自带电容补偿，功率因数为0.9以上。

变电站、控制室、机房设置带自动浮充电的应急灯，保证紧急情况下的人员疏散，应急灯持续供电时间不小于30分钟

五、消防报警系统的设计

1、消防电源

所有消防设备用电采用双回路供电，在最末一级配电箱处互投，另设直流备用电源，直流备用电源采用火灾报警控制器的专用蓄电池，当直流备用电源采用集中设置的蓄电池时，火灾报警控制器应采用单独的供电电路，并能保证在消防系统处于最大负载状态下不影响报警控制器的正常工作。

2、消防报警控制器系统设置

在走道、机房、各类技术用房，变配电室等处设置火灾探测器。

由于发射台属于高场强区，其电磁干扰和高频干扰有很大的不定因素，故要求消防报警及联动设备具有极高的抗干扰能力。为防止误动造成不必要的损失，消防报警仅报警不联动，待人工确认火警后再手动控制。

六、管线敷设设计中应注意的问题

供配电线路应采用YJv型阻燃电力电缆，沿桥架或电缆沟内敷设，根据电源接入位置敷设电缆；照明及配电线路采用镀锌钢管敷设在顶板内、墙内、地面内，尽量不在吊顶内敷设，以减少高频影响。