国外工程信号UPS供电方案的应用与探讨-世纪电源网.docVIP

国外工程信号UPS供电方案的应用与探讨 北京电铁通信信号设计院/王 岚 摘要? UPS为铁路信号设备供电,首次在国外铁路电气化“交钥匙”工程中采用,目前已开通运行近8年,UPS设备状况良好。文章对该工程信号UPS供电方案设计思路作一介绍,对其先进性、可靠性、合理性以及经济性进行分析和探讨。以此阐述信号设备UPS供电方式在国内铁路自闭供电系统中是可行的设想。 1??? UPS方案的提出国外市郊电气化铁路工程全程共43km,11个车站。依据合同要求,各车站信号设备采用一路三相四线制交流电源经UPS供电,当市电停电时,电池组应保证延迟2h不间断供电;当市电恢复时,自动转为市电供电;电池组经8h充电应达到额定容量的90%以上。UPS供配电系统如图1所示。图中UPS输出侧是信号电源屏,包括交流电源屏、直流电源屏、25Hz电源屏,按照一主一备用运行方式(为简化起见,图中未标出备用电源屏)。信号电源屏的功能是为不同电压制式、不同电压等级、不同工作频率的信号设备提供可靠电源。信号电源屏电路结构中含有变压器、整流器、分频器、变阻器等线性元件和非线性元件。如何使UPS在各种设备条件下保证可靠供电,是设计方案的关键问题。2??? 确定UPS电源方案时的设计思想首先,将国外工程的UPS电源与国内自闭供电电源做了如下比较(见表1)。通过分析比较,明确了几个观点:(1)技术先进UPS方案要采用代表国际上世纪九十年代UPS必威体育精装版技术的设备,要达到或接近有关国际标准。(2)经济合理UPS方案要根据当地实际情况,以满足合同要求为目标,保证UPS在各种工作状况下,对信号负荷的可靠用电,不得一味求高求全。(3)投资控制该工程是承包项目,工程费用是限定的,所以在满足合同的条件下,选择性价比高的设备。(4)数据准确弄清信号负荷的有关技术数据。对重要的信号设备,如三相电液转辙机需要通过做试验来掌握准确数据资料。(5)信守合同与各设备厂家签定技术协议书作为合同附件,以确保设备质量。 3??? UPS方案实施工程设计人员经过多方技术咨询,查阅国内外大量相关资料,方案比较,确定该工程信号UPS供电方案如下:3.1?? UPS主机采用三相在线式大容量UPS其具有下述特点:(1)输入电压允许在额定电压±15%范围内波动,输出电压稳压精度是额定电压±1%。(2)市电/电池之间切换时间不大于3ms(国内信号电源切换时间150ms),切换过程均能锁相。(3)UPS能承受150%过负载、持续1min的过载能力。(4)UPS能承受100%三相不平衡负载,中性点电压无漂移(低压配电系统中负载不平衡度为25%)。(5)当发生短路、长时间过载等异常情况时,能快速地保护UPS主机并发出报警音响,当事故解除自动恢复供电。(6)先进的状态监控系统,操作简单,存贮信息量大。3.2?? 蓄电池组针对当地气候高温干燥,夏季室外温度高达43℃的气侯条件,选用国产碱性中倍率镉镍蓄电池组。选择理由:(1)充放电特性好。除用标准充电电流外,还可以用较大电流(0.5CA)或较小电流(0.05CA)进行充电,并能耐过充或过放电。(2)温度特性好。使用温度范围宽,可在-40℃～+45℃的环境温度下使用。由于国产电池的价格仅为国外电池的三分之一,仅此一项节约工程造价300万元。经联机试验证明,镉镍电池的性能完全满足合同要求。3.3?? 新型信号电源屏包括交流电源屏、直流电源屏、25Hz电源屏。为了适应UPS的供电方式以及该工程的特点,工程设计人员与天津铁路信号工厂技术人员共同研究,决定对原有信号电源屏进行如下改造:(1)由于UPS具备稳压功能,故取消各电源屏上的稳压器件。(2)信号设备按电压制式重新组合成交、直流电源屏。(3)选用具有短路及过负荷保护功能的低压断路器作为各信号电源屏中进、出线回路开关,各级间低压断路器应协调配合具有选择性。(4)对新型信号电源屏中的测量仪表、指示灯、接触器、继电器等元器件要积极慎重地选用具有国际国内先进水平的新产品、新工艺、新结构。(5)将三相电液转辙机同时启动改为按顺序启动,以降低电动机启动时瞬时电流对UPS主机的冲击。(6)主、备用信号电源屏转换时,不允许整屏转换,应按回路逐一投入。按照以上的设想,信号电源屏进行改造后基本符合了UPS供电方式的要求,信号设备的用电质量明显提高。3.4?? 召开专题会议解决UPS系统?接口问题(1)UPS与电池之间存在着充电机对电池组如何进行充放电的问题通俗地讲,要使电池充满(8h充电达90%的额定容量),出力足(2h连续放电)。通过计算,充电机充电范围在162～329V,充电方式为恒流恒压自动转换方式。(2)UPS与信号电源屏之间保