重要通信局站防止电网波动影响的案例和措施

张炎林

（中国电信珠海分公司）

0 引 言

为了确保信息网络的畅通，通信机楼尤其是重要通信机楼对于供电安全性有非常高的要求，其中包括供电可靠性和电能质量两方面的要求，而市电电网作为通信电源系统的主要能源，是保证通信安全、不间断的重要条件。例如，目前我国许多重要通信机楼中都使用了大型UPS设备，而这些UPS的后备时间一般不大于30分钟，因此确保这些机楼市电供电的可靠性至关重要。再如，通信设备的供电质量不稳定，轻则影响网络质量，重则可能造成大量数据破坏、大面积断网或者高达几十上百万元的损失。本文列举了一个重要通信局站防止电网波动影响的改造案例，综述了重要通信局站防止电网波动影响的措施。

1 变压器进线开关失压脱扣线圈加装延时装置的改造案例

1.1 改造原因

某重要通信机楼自投入使用以来，交流低压配电系统曾多次发生因市电瞬断而导致开关跳闸，市电恢复后不能自动重合闸，虽经电信公司和低压柜厂家技术人员多次检测处理，仍未能彻底解决。其中，2#变压器进线开关跳闸后，导致楼内政府信息中心机房及某重要集团客户机房等的市电供应中断。

该重要通信机楼的低压配电系统使用了可编程控制器（以下简称PLC），用以判断市电和开关的状态，并据此控制两台变压器进线开关和联络开关之间的切换，而厂家未能对PLC程序进行反编译，以便诊断PLC及其程序在电网电压出现短瞬波动时能否准确判断并执行动作。因此，只有采取人工拉闸再合闸的方式，来模拟短暂停电进行测试，测试中2#变压器进线开关每次都能在市电恢复后成功自投。需要说明的是，这一人工测试方式下，电压变动的时长远远大于故障发生时电网电压瞬变的时长，没有真正做到重现故障场景。

鉴于该变压器进线开关的重要性，有必要避免类似故障的再次发生，加装失压跳闸延时装置是一个可行的办法，在电网电压出现短瞬波动的时候，一方面可以避免变压器进线开关频繁投切，另一方面避免二次回路特别是PLC控制效果不明确的影响。

1.2 二次回路分析及改造方案确定

1#变压器和2#变压器的供电主回路如下图1：

图1 1#、2#变压器的供电主回路

分析2#变压器进线开关控制电路（见图2）。失压时失压回路失电，开关的失压脱扣线圈YU执行跳闸。电压恢复后，电压监视继电器2ZJ1得电，PLC控制电气联锁中的I4端子得电，继电器KAO失电，联络开关3QF跳闸，同时继电器KA3得电，使2#变压器进线开关2 QF的合闸回路中的PLC自投触点KA3接通，合闸线圈YC执行合闸，从而实现2 QF的自动复位投入。

改造方案拟在2#变压器进线开关的失压回路加装延时装置，实现延时跳闸。

第一稿方案见图3。失压时失压回路失电，延时继电器DELAY达到设定时间后动作，开关的失压脱扣线圈YU执行跳闸。电压恢复后开关的自动复位投入动作步骤与改造前相同。如果电压变动时间短，达不到DELAY的设定时间，DELAY不动作，则开关的失压脱扣线圈YU不执行跳闸，确保了开关在短瞬电压波动的情况下不动作。

但第一稿改造方案造成了新的隐患。在图3中，失压时电压监视回路中的继电器2ZJ1失电，PLC控制电气联锁中的I4端子失电，继电器KA0、KA1得电，1#－2#变压器联络开关3 QF自动投入，这一系列动作是没有延时的，而2#变压器进线开关2QF由于加装了延时装置，这时就会出现2 QF还没跳闸，3 QF却已投入，造成1#变压器和2#变压器并列运行的不安全运行状态。

图2 变压器进线开关控制电路（改造前）

图3 第一稿改造方案

为此修正形成了第二稿改造方案，见图4。将电压监视继电器2ZJ1也改接到延时继电器DELAY的执行回路中。失压时，延时继电器DELAY达到设定时间后动作，2#变压器进线开关2 QF的失压脱扣线圈YU执行跳闸。与此同时，继电器2ZJ1失电，PLC控制电气联锁中的I4端子失电，继电器KA0、KA1得电，1#－2#变压器联络开关3 QF才执行自动投入，确保了2 QF跳闸后3 QF才投入的正确控制逻辑。

变压器进线开关的失压跳闸加装延时装置的目的在于防止系统短时间的欠压或断电。改造需要注意如下事项：

（1）延时装置的执行回路的容量应足以驱动失压跳闸线圈和其它必要的控制装置，以免延时装置失效。

（2）通信局站内如果存在不耐受电网电压波动的设备，则不适合做这样的改造，否则延时跳闸将可能使得这些设备承受电网波动的影响。为了保护不耐受电压波动影响的设备，反而应充分利用固定配装在低压配电自动断路器、自动开关等装置中的失压脱扣器，当电压波动超出正常范围时，立即予以脱扣跳闸。

（3）建议采购使用耐受电压变动范围较大的通信电源设备和通信设备。

图4 第二稿改造方案（最终实施方案）

1.3 改造效果及后续措施

上述改造完成后，大楼的低压配电系统已经经历了电网上级变电站线路倒换瞬间波动的考验，期间2#变压器进线开关不受影响没有动作，其它各台变压器进线开关及联络开关也均能正确动作，重要通信机房供电得到了可靠保障。

本案例中还有下列后续措施供分享：

（1）应定期采取高压拉闸方式，测试各台变压器之间联络、发电机自动启动、变压器主用电源和发电机备用电源之间切换供电等各环节是否正常，模拟验证市电供应中断情况下通信局站的交流供电是否能及时恢复。

（2）应定期检查继电器等控制器件是否完好，接触是否良好，检查确保二次回路的各路接线紧固、接触良好，避免器件及线路的自然运行损耗影响通信局站的供电安全。

（3）应完善重要通信局站的交流供电远程监测和报警手段，包括建立电源集中监控系统、手机短信通知维护人员等等，并通过故障集中监管、闭环处理等管理措施，确保通信局站交流供电故障得到及时处理。

（4）应建立雷暴、强台风等恶劣天气，以及电网大面积停电等紧急情况下的重要通信局站现场值守及抢修机制，平常也需要建立与供电部门的停电通知渠道，及时应对各类电网故障。

2 通信局站防止电网波动影响的技术措施

2.1 提高通信局站的供电可靠性

供电可靠性通常以某个统计期内实际供电时长占整个统计期时长的比例来衡量。

通信局站原则上采用10 k V引入，而不采用直接由380 V／220 V低压用户线引入，其目的是避免通信用交流电源受其他用户负荷变化的影响。

提高供电可靠性的措施一般是通过多个供电系统和线路的冗余备份来实现，例如两路10 k V引入线之间的冗余、市电和发电之间的冗余等等，冗余环节越全面，冗余程度越高，通信局站的供电可靠性就越高，但供电工程投入的资金也越多。因此，需要根据通信局站的性质，参照相应设计规范，合理确定供电可靠性标准，并进一步确定技术经济性较优的供电系统方案。

2.2 消减电能质量波动的影响

电能质量包括电压质量和频率质量两部分，电压质量又分为幅值与波形质量两方面。通常以电压波动与闪变、电压偏差、谐波、频率偏差等来表征。

通常从以下几方面改善电能质量。

（1）抑制电压波动和闪变。主要措施有：增加供电系统容量；采用专用变压器和专线供电；采用快速响应的静止无功补偿装置。

（2）改善电压偏差，确保受电端电压处于正常范围。主要措施有：正确选择变压器的变压比和电压分接头；适当减小线路阻抗；提高自然功率因数，合理进行无功补偿，并按电压与负荷变化自动投切无功补偿设备容量。

（3）谐波治理。主要措施有：受电变压器采用Y／△或△／Y接线，或增加相数改为多相整流，如6相整流改为12相整流，以减少注入电网的谐波电流；采用滤波装置；采用电容器吸收谐波电流；调整三相负荷使其保持三相平衡。

（4）合理安排发电机负荷，防止负荷的有功功率超过发电机的有功功率，进而造成发电机供电运行达不到额定频率。

3 结束语

重要通信局站防止电网波动影响，既要防止外部市电电网波动入侵，又要防止内部供配电系统存在缺陷和电能质量劣化。首先要识别所在市电电网的常见风险，采取有针对性的措施。其次应搭建健全可靠的通信局站供配电系统结构，化解外部入侵风险和避免系统缺陷。最后应持续做好电能质量监测和负荷管理，根据电能质量和负荷变动情况，进行通信电源系统和设备的改造优化，确保供电安全可靠和电能质量合格。

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