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铁路电力箱变UPS经常故障的原因

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浏览:- 发布日期:2021-04-25 15:02:50【

      UPS作为备用控制工作电源,对铁路供电系统具有重要意义。电力箱变UPS故障的频繁发生严重影响了铁路的可靠供电。根据石家庄供电公司供电所统计,石太客运专线自2009年4月1日开通至今,箱变内的 UPS故障多达数百起,甚至同一 UPS多次出现故障。在其他高速铁路上,电力箱变用 UPS的故障频发,也经常发生在电力箱变运行中。比如京沪高铁某区段箱变中使用的2kVAUPS71台,该线开通一年来先后有18台发生故障,故障率25.4%,严重威胁着该线行车安全。

铁路

下面就为大家对电力箱变UPS的失效原因分析一下。

1、大温差环境

      当前铁路10 kV电气化箱变所采用的 UPS主要针对数据中心或办公 IT设备,其工作环境温度为0~40℃。尽管电控箱变频器内安装有加热器和风扇来控制温度,但由于箱变为金属外壳,导温能力强,环境温度对箱变温度影响较大。

                 高温环境:京沪高铁某区段箱变 UPS一年内失效率25.4%,对故障机器进行分析后发现,其中15台由于箱内温度过高,超过UPS正常工作温度范围,导致设备炸机。

                 低温环境:太行山区的朔黄铁路上,有36套2 kVA的 UPS供沿线红外测试设备使用。夏天运行正常,而冬季温度下降到-20℃以下,即由于低温造成 UPS保护性自动关闭,直到环境温度回升至-10℃以上才能恢复供电。

      电力箱变用的UPS配置蓄电池为贫液阀控密封铅酸蓄电池。阀控密封式铅酸蓄电池允许使用环境温度为-15℃~45℃,建议使用温度为-5℃~30℃,箱变运行环境温度为-20℃~55℃,箱变温度在-50℃~60℃。冬天,箱变内部温度低于-20℃,高温差严重影响了 UPS配用阀控密封铅酸蓄电池的使用寿命。

电力箱变UPS

2、尘埃和凝露

      根据某大型UPS生产企业统计,其UPS故障1~10 kVA UPS中,近30%的故障是由凝露、粉尘引起的。传统的 UPS生产厂家很少对其电路板进行防潮、防腐、防尘三防处理,原因是成本、环保和工艺复杂。但铁路电力箱变所处的环境一般都比较恶劣,这是 UPS发生故障的重要原因。

      当 UPS工作时会产生一定的热量,采用风冷散热, UPS便具有了“吸尘器”的功能,会把空气中的灰尘吸进 UPS内部。灰尘一旦附着在风机或电路板上,不仅会影响 UPS的散热,而且会导致电路板短路。京沪高铁箱式变频 UPS线路板因粉尘造成短路故障。

      铁道用电箱变箱一般用于室外,箱变箱虽然安装了温湿度调节系统,但主要受外部环境影响。与传统 UPS相比, UPS一般都是按照IEC529-598标准设计的IP20保护外物入侵,而对水或水分没有特殊保护。在设备内遇冷湿度过高会形成水雾或水珠,特别是在南方潮湿的雨季,结露极易造成电路板短路。

3、电网谐波

      随着电力电子技术的发展,高功率整流器在电气化铁道中得到广泛应用,其产生的谐波严重影响着电力设备、电力用户和通信线路。

由于谐波严重,京广线、京山线的电力自闭线路都出现了相序翻转现象。常规的 UPS都是为普通工业电网和民用电网设计的,当 UPS直接被用来供电质量较差的铁路箱式变电站时,必然会出现许多以前在其应用中从未出现的故障。

4、设计余量不足,没有考虑冗余

      对1~5 kVA小功率的 UPS,厂商基于成本考虑,各种设计余量都会留得较少,元件选型时也是尽量选用可用且最便宜的。首先,电路板多采用单层板设计,其电流密度和安规距较小;第二,感电磁心大多选用铁粉类磁心,长时间运行,感电磁心性能会逐渐下降,感电量会逐渐减少。在电感量下降到一定程度时,电感将完全失效,从而引起机器炸机。

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