大型短波发射机灯丝和冷却系统供电改造

大型短波发射机灯丝和冷却系统供电改造
摘要： TSW2500型短波发射机是目前国内大功率无线广播的主力机型，其原供
电方式在电网外电闪络或中断时会导致发射机电子管掉灯丝，一是造成长时间的
停播事故，二是对冷却系统和控制系统相关部分如电机、控制电路板等造成严重
损害。

针对这一问题，五九四台组织技术人员对该型发射机的灯丝和冷却系统供
电方式进行专项改造，使用UPS不间断电源替代原配的电力稳压柜，成功的解决
了该项技术难题，有效地确保了发射机安全播音的稳定性、可靠性。

关键字：大型短波发射机灯丝冷却供电 UPS
一、原供电系统存在的问题
1、外电闪络或中断导致发射机电子管掉灯丝，升灯丝时间缓慢，造成长时
间停播
外电引起发射机长时间停播，主要是由于发射机电子管灯丝升降过程缓慢造
成的。

为减少长时间因外电引起的停播，必须解决灯丝的供电方式。

发射机灯丝
有四种不同的开启过程（RAMP）方式(如图1)，使用
那一种由加热电源断开的总时间来决定，当电源故障发生时这一点是特别重要，如果外电中断在10s之内，发射机重加灯丝，那么延时只有7s，就能加到全
灯丝；如果外电中断在10s与10min之间，发射机重加灯丝，那么发射机延时
4min20s，就能加到全灯丝。

如果外电中断大于10min，发射机重加灯丝延时和新
开机时间一样需要34min50s才能能加到全灯丝。

2、稳压柜抗干扰能力不足
稳压柜为在线方式，与市电无隔离，一是由于电网电压过压、欠压、瞬间跌落、失压、故障停电时，对发射机各部分冲击造成的负载、设备乃至整个发射机
系统发生程序错误、数据丢失、设备故障甚至损坏；二是由于用电环境和传输系
统造成的各种干扰；再就是由于自然环境造成的干扰和设备的损坏等。

3、稳压柜机械部分故障率高
T9稳压柜机械部分易损件比较多，稳压柜补偿变压器极易磨损产生匝间短路，经过多年运行，备件缺乏。

图1 发射机灯丝开启方式图
二、UPS不间断电源技术改造方案
1、第一种方案
UPS给FS20以后设备（发射机灯丝）供电，给FS30以后设备（发射机控制
电源以及MP1-MP13）供电。

其余稳压部分仍旧用稳压柜供电，但是在重要部位做延时设计，如P10、风
水保护电路。

2、第二种方案
稳压柜和UPS 并联，UPS故障时使用稳压柜。

图4 UPS改造方案四
3、第三种方案
低压盘380V（L1/L2/L3/N/PE）来电至UPS输入端，UPS输出至A200(母排
R/S/T)后，分别接QS1(1/3/5)及F201(1/3/5)输入端。

QS1(2/4/6)输出至综合机箱主供接线排（X100）；F201（2/4/6）输出与原接
法一致。

（此种接法是QS1不动，原QS1到T9线去掉，T9输出到X100线直接
接到QS1输出端），T9稳压柜作为冷备份，在UPS出现故障时，QS1（2/4/6）
输出接T9(R/S/T)输入端，T9(U/V/W)输出端接综合机箱主供接线排。

4、第四种方案
前三种方法都是不舍弃稳压柜的方案，但是由于设备连线过多，且安装空间
有限，还有，就是T9故障率高，所以，放弃上面三种方案。

此方案用UPS提供
所有低压电源，需要关注的重点就是所需容量要计算准确，避免UPS过载故障。

三、UPS选取
1、选取的要求
针对发射机机房干扰较大，而且外电闪断时发射机要保持在全灯丝状态等要求，我们对UPS选取有以下四点要求：
抗干扰能力强；
市电转电池逆变零转换时间；
UPS故障时，具有维护旁路通道；
容量适当，避免造成过多损耗。

2、UPS工作模式介绍
图5 UPS工作模式示意图
2.1正常模式
UPS采用AC-DC-AC变换器，第一级变换（AC-DC）采用SCR三相全控桥式整
流器，把三相交流输入电压变换成稳定的直流母线电压；
整流器同时兼充电器作用，因电池组是直接连到直流母线上，故只要此时闭
合电池开关，电池就开始充电；
逆变器采用逆变变压器，实现输入输出的电气隔离。

正常模式下：市电正常，开关SWIN、SWBY、SWOUT闭合，SWMB断开。

2.2电池模式
当市电异常时，整流器停止工作，转由电池经逆变器向负载供电，直至电池
电压降到电池放电终止电压而关机；
因电池组是直接连到直流母线上，故市电转换电池逆变为零转换时间。

2.3旁路模式
在正常运行状态下，要实现逆变输出与旁路电源间无间断切换，必须控制逆
变器输出与旁路电源完全同步；
当旁路电源频率在同步范围內时，逆变器控制电路总是使逆变器输出频率跟
踪旁路电源频率；
此时供电即为市电。

2.4维护模式
按下控制面板上的INVERTER OFF按钮，关闭逆变器；
闭合维修旁路开关SWMB；
断开输出开关SOUT，此时负载则有维修旁路供电；
此时供电即为市电。

3、UPS容量选取
发射机在全功率（ON）状态下，A200输出电流约为90A,功率为60KW，包含控制系统，灯丝，V2偏压，帘栅压，V1屏压，以及风水系统的供电。

发射机风
水系统共带有水泵一台，5.9 KW；高压风机一台，0.75KW；低压风机一台，4 KW；冷凝器风机4台，10.8KW，共计7台感性负载，共计21.45KW。

除灯丝外，还必
须保证V2栅偏压大约1.5 KW；V2帘栅压5.6KW和V1屏压5KW的供电。

根据我们的改造目的，外电闪断后，电子管灯丝供电正常，发射机风、水正常,就要保证90A的电流。

根据UPS工作特性，其最佳工作状态应为60%左右的
负荷，同时因为带有感性负载21.45KW，综合以上因素，决定选用100KVA的输
出端带变压器隔离的UPS。

4、UPS电池选取
使用推荐的电池数量，输入电压在±15%的范围内，UPS可以保证输出额定负
载下输出额定电压，电池不放电，但不能保证对电池的浮充电压。

UPS改造的目的在于避免瞬间外电闪络造成发射机掉灯丝，从而引起长时间
的停播事故。

所以电池后备时间理论上说只需几秒钟即可，为安全期间，将电池
后备时间定在15-20min。

因为A200（负载）电流90A，所以选取100AH，为此，在实际使用中选择使
用32节12V 100AH蓄电池，电池理论延时时间为：
T=12V*100AH*32/60KW=35min
四、UPS维护
UPS系统具有故障自诊断能力，可以通过液晶显示屏观察故障类型，参照故
障信息的原因，消除故障或通知维护工程师维修。

UPS的故障可简单地归为以下
几类：
告警类故障：表明UPS内部某些部件或状态异常，但不会因此改变系统的当
前工作状态。

可自动恢复故障：表明该故障发生后，系统会关闭整流器或逆变器，但待该
故障消失后，系统会自动恢复正常工作。

可人为恢复故障：表明该故障发生后，系统会关闭整流器或逆变器，但待该
故障排除后，系统可在人为干预的情况下恢复正常工作。

不可恢复故障：表明该故障发生后，系统会锁闭，在控制系统复位之前，拒
绝再次工作。

蓄电池可在环境温度为-20~+50℃条件下使用。

蓄电池的浮充电压是指在环境温度为25℃下充电电压值，当温差超过10℃时，必须修正浮充电压，否则会损伤蓄电池。

环境温度升高1℃，应降低浮充电
压0.003V/单格；相反，则升高浮充电压0.003V/单格。

控制好充电电压、充电电流，防止过充：12V的电池，正常的浮充电压在13.5～13.8V之间。

浮充电压过低，电池充不满，浮充电压过高，会造成过压充电。

当浮充电压超过14.5V时，即认为是过压充电，过压充电会导致电解液中的水被
分离成氢和氧气而溢出，使电池的寿命缩短。

防止UPS电池过流放电：电池实际放出的容量与放电电流有关。

放电电流越大，电池的效率越低。

应避免大电流放电，提高电池的效率。

定期检查蓄电池的状态。

保持蓄电池室或电池柜、支架的清洁；
若发现电池供电时间大大缩短，应及时测量内阻，确认是否需更换电池。

更
换电池前，请确认更换的电池与原电池的参数与规格相同。

五、技改应用效果
2015年5月7日，由于外电线路故障，造成我台A04、B01、B03共三部发
射机掉高压，其中，A04机停播7分27秒，B01机停播7分34秒，B03机停播7分34秒。

正是由于进行了UPS不间断电源技术改造，才使得发射机可维持在全
灯丝状态下（UPS电源可维持18分钟），则在外电恢复正常时，能够及时恢复播出，有效降低发射机停播事故率。

参考文献：
[1]瑞士THALES公司，《TSW2500型发射机技术手册》，2005.
[2]深圳科士达科技股份有限公司，《EP100-120K 中文中性说明书》.
[3]郭为跃，《不间断电源系统及其运行维护》，2006.
作者简介
田曙光,本科、高级工程师,国家新闻出版广电总局五九四台副台长。

近年曾
先后主持五九四台、以及总局在海南、黑龙江新建的两座大型短波发射台的电力、天馈线、土建等工程项目，具有较强的技术业务及综合管理能力。