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UPS在鐵路遠程基站中的應用問題與對策

時間:2012-03-12 11:27:04來源:xuliyuan

導語:?隨著高鐵在我國的快速建設,遠程基站在鐵路沿線被大量部署。UPS作為基站的重要組成部分,對高鐵的可靠運行有著不可忽視的影響。

  1引言

  為了確保高鐵的可靠運行,需要在鐵路沿線部署用于信號監(jiān)測和控制的遠程基站,UPS為基站中的電子設備提供凈化的不間斷電源,因而UPS的可靠性對基站的正常工作以及高鐵的可靠運行至關重要。通常,UPS主要是針對數據中心或辦公室內的IT設備設計的,當應用環(huán)境發(fā)生顯著變化時,UPS的可靠運行將面臨一些新的挑戰(zhàn)。本文針對鐵路遠程基站的特殊應用環(huán)境,分析影響UPS可靠運行的主要因素,并給出一些建議和對策。

  2影響UPS可靠運行的主要因素與對策

  2.1雷擊

  雷擊是導致電子產品故障的主要原因之一,IEC61000-4-5對電子類產品防雷等級定義如表1所示,UPS一般按照防護等級4設計,即在電源輸入端口放置壓敏電阻或氣體放電管來吸收雷擊脈沖能量,進而避免電源內的半導體器件損壞。

  表1IEC61000-4-5防雷等級

 

UPS在鐵路遠程基站中的應用問題與對策

  在室內應用場合,雷擊脈沖經配電系統衰減后才能到達UPS的電源輸入端,由于遠程基站暴露在戶外,存在被雷電直接擊中的可能。如果系統防雷措施不夠完善,UPS作為安裝在基站設備前面的電源保護裝置,將直接承受雷擊帶來的電壓與電流沖擊,導致UPS損壞。因此,為了保證基站的可靠運行,在基站設計階段就應考慮足夠的雷擊防護,可采取的措施有:

  (1)加強基站外部防雷系統,條件允許的情況下可以考慮為基站配置建筑物屏蔽。

  (2)確保基站內良好接地。

  (3)加強基站電源接入系統的防雷保護,盡量避免雷擊脈沖由電力線直接進入UPS。

  (4)定制更高防雷等級的UPS。

  2.2環(huán)境溫度

  UPS是由大量電子元器件組成的精密電氣設備,環(huán)境溫度影響著UPS的可靠運行。

  (1)環(huán)境溫度過高

  依據MIL-HDBK-217F或TelcordiaSR-332手冊可知,環(huán)境溫度越高,UPS的平均無故障間隔時間(MTBF)越短。如果環(huán)境溫度超出UPS允許的最高工作溫度(一般為40oC),會觸發(fā)過溫保護或損壞內部器件,造成UPS無法正常工作。

  (2)環(huán)境溫度過低

  由元器件規(guī)格書可知,環(huán)境溫度越低,鉛酸蓄電池、電解電容等含有液體成分的器件性能變差。如果環(huán)境溫度低于UPS允許的最低工作溫度(一般為0oC),會導致部分元器件失效,造成UPS無法正常工作。

  在室內應用場合,由于空調系統的存在,室溫在25oC左右,UPS工作在較為理想的環(huán)境溫度中,可靠性較高。然而,在遠程基站的應用場合,不完善的環(huán)境溫度調節(jié)系統會使UPS工作溫度超出設計規(guī)格,導致UPS保護或損壞。可采取以下對策來改善應用環(huán)境:

  (1)配備相應的空調設施并為基站內部設備配置合理的散熱通道。

  (2)在無法配備相應空調設施的情況下,應采取其它的散熱措施如加強通風。

  (3)在氣溫較低時,加強基站保溫措施。

  (4)定制工作溫度范圍更寬的UPS。

  2.3粉塵與凝露

  (1)環(huán)境粉塵

  UPS在工作時會產生一定的熱量(與負載大小和轉換效率有關),當采用風冷散熱時,UPS便具有了“吸塵器”功能,會將空氣中的粉塵吸入UPS內部。粉塵粘附在風扇或電路板上,影響UPS散熱,并有造成電路短路的風險,影響UPS可靠運行。

  (2)凝露

  UPS對環(huán)境濕度有著嚴格要求,濕度超過規(guī)格時(一般為85%),遇機房冷氣時會在設備內形成水霧或細水珠,尤其在潮濕的雨季,容易造成電路板短路,進而損壞設備。

  UPS一般按照IEC529-598規(guī)定的IP20等級設計,即可以防止直徑大于12.5mm的外物侵入,防止手指接觸內部零件,沒有對水或者濕氣的防護。UPS在遠程基站的應用環(huán)境下,應采取以下措施來保障UPS的可靠運行:

  (1)采用通風冷卻時,可選用IP54或以上等級的UPS,但是此類UPS產品較少且價格昂貴。

  (2)采用通風冷卻時,若使用IP20等級UPS,必須加強對灰塵的過濾,按時維護過濾裝置。

  (3)采用空調制冷時,應選用精密空調,以保證環(huán)境濕度。

  (4)采用空調制冷時,若使用普通商用空調,要防止空調冷風直接吹到UPS產生凝露,必要時還需配備除濕裝置。

  2.4遠程監(jiān)控與維護

  UPS一般具有標配的以太網接口,并有監(jiān)控卡供選購,可方便提供網絡遠程監(jiān)控,實現總線集中管理。

  在室內應用場合,現場監(jiān)控人員較多,對于UPS遠程監(jiān)控功能要求不高,多數情況下,UPS的通信接口并沒有得到充分利用。然而,當UPS應用于鐵路沿線的遠程基站時,很難安排大量的現場人員對基站進行快速、準確及全面的巡檢,遠程監(jiān)控與維護功能就變得非常重要。

  通過UPS的遠程監(jiān)控功能,鐵路監(jiān)控中心可以實時了解UPS運行狀態(tài),發(fā)現UPS運行異常時可以立即采取相應措施。因此,在遠程基站設計時,應選用通信接口豐富的UPS產品,并充分利用接口功能,提高基站運行可靠性。

  2.5海拔

  海拔影響著UPS的可靠運行。隨著海拔的升高,UPS的絕緣性能變差,應加大安規(guī)距離;由于空氣變得稀薄,采用風冷散熱的效果變差。通常UPS設計是面向海拔低于3000米的應用場合,當海拔超出規(guī)格時,UPS的可靠性將大大降低。

  高鐵的遠程基站分布在鐵路沿線,海拔高度差異很大,在UPS的選取與使用時,應當充分考慮海拔因素。在應用到高海拔地區(qū)時,應做以下考慮:

  (1)選取或定制安規(guī)間隙較大UPS產品,以避免電路內部打火故障。

  (2)對UPS進行降額使用,以防止UPS過溫保護。表2為IEC62040-3、GB/T7260.3、GB/T3859.2中通用的功率折算系數,也可參考廠家建議的折算系數。

  表2不同海拔高度的功率折算系數

 

 

  UPS自身的設計方式對基站的供電質量有著重要的影響,在高鐵遠程基站中,應優(yōu)先選用可用性較高的UPS產品,其具備如下特點:

  (1)內置有多條電源通路。

  (2)部署冗余并聯。

  (3)使用電池的可能性最小。

  3結束語

  隨著高鐵在我國的快速建設,遠程基站在鐵路沿線被大量部署。UPS作為基站的重要組成部分,對高鐵的可靠運行有著不可忽視的影響。文中分析了影響UPS正常運行的主要因素,并給出了一些提高UPS可靠性的建議和對策,為鐵路遠程基站建設提供參考。

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