山特UPS電源3C3Pro80KVA通訊大功率設(shè)備應(yīng)用

山特UPS電源大功率設(shè)備西安青鵬科技(西安UPS電源3C3Pro80KVA重慶渝中分公司)山特UPS電源3C3Pro80KVA通訊基站大功率設(shè)備應(yīng)用曾經(jīng),通訊基站的穩(wěn)定運(yùn)行一直是運(yùn)營商們頭疼的問題。然而，隨著科技的不斷進(jìn)步，山特UPS電源3C3Pro80KVA應(yīng)運(yùn)而生，為通訊基站的大功率設(shè)備應(yīng)用提供了全新的解決方案。
這款UPS電源設(shè)備具有極高的穩(wěn)定性和可靠性，能夠有效應(yīng)對通訊基站設(shè)備運(yùn)行中的突發(fā)情況。不論是電力波動、電力中斷還是其他不可預(yù)測的電力問題，山特UPS電源3C3Pro80KVA都能夠迅速響應(yīng)并提供可靠的電力保障。
通訊基站山特UPS電源3C3Pro80KVA的產(chǎn)品痛點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)和使用場景分析如下：
本文對運(yùn)行中的高速鐵路電力箱變內(nèi)使用的UPS電源存在的問題進(jìn)行了分析，提出了解決辦法和建議。
一、山特UPS電源3C3Pro80KVA通訊基站大功率設(shè)備應(yīng)用問題的提出:
高速鐵路的列車行駛是靠CTCS2、CTCS3列控系統(tǒng)控制來實(shí)現(xiàn)的。為了確保列控系統(tǒng)的正常運(yùn)行,鐵路沿線建有大量信號基站、通訊基站、光纖直放站。這些基站、光纖直放站的工作電源依靠沿線10kV一*電力貫通線及10kV綜合電力貫通線來供電。為了滿足信號基站、通訊基站、光纖直放站用電,高速鐵路沿線50～60km建有一座10kV電力配電室,配電室的一次系統(tǒng)見圖1。
鐵路沿線2～3km設(shè)置一處電力箱變。電力箱變由10kV一*負(fù)荷貫通線和10kV綜合負(fù)荷貫通線同時(shí)供電,低壓側(cè)分別給負(fù)載供電并互為備用,見圖2。
為了滿足供電可靠性，對沿線供信號基站、通訊基站、光纖直放站供電的配電室、電力箱變采用SCADA系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對配電室及電力箱變設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遙控、遙測、遙信、遙調(diào)、遙視、保護(hù)及調(diào)度管理并輔助完成事故分析及處理。
為了*證電力箱變控制系統(tǒng)的可靠運(yùn)行,在箱變內(nèi)配置了容量1～5kVA的UPS電源和閥控式密封鉛酸蓄電池作為電力箱變控制工作電源的備用電源。電力箱變內(nèi)所配UPS電源的主要作用:
1）為遠(yuǎn)動設(shè)備RTU提供備用電源，在10kV一*電力貫通線或10kV綜合電力貫通線其中一路因故障或檢修停電，兩路電源在進(jìn)行切換的過程中，不會導(dǎo)致遠(yuǎn)動設(shè)備短暫失電而停止運(yùn)行或重新啟動。
2）在一*10kV電力貫通線和10kV綜合電力貫通線兩路電源均停電的情況下,為遠(yuǎn)動設(shè)備和低壓斷路器提供操作電源,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控功能。
3）為箱變內(nèi)二次保護(hù)系統(tǒng)提供工作電源。
通訊基站山特UPS電源3C3Pro80KVA產(chǎn)品痛點(diǎn)：
    1. 高價(jià)：山特UPS電源3C3Pro80KVA的價(jià)格較高，可能超出一些中小型通信基站的預(yù)算；
    2. 安裝、維護(hù)成本高：山特UPS電源3C3Pro80KVA的安裝和維護(hù)需要專業(yè)技術(shù)人員，并且可能需要進(jìn)行額外的空調(diào)、散熱設(shè)施等配套措施，增加了成本；
    3. 耗電量較高：由于功率較大，山特UPS電源3C3Pro80KVA的耗電量相對較高，可能會增加運(yùn)營成本。
通訊基站山特UPS電源3C3Pro80KVA優(yōu)點(diǎn)：
    1. 高可靠性：山特UPS電源3C3Pro80KVA采用了*品質(zhì)的電池和穩(wěn)壓技術(shù)，能夠提供穩(wěn)定可靠的電力支持，降低通信基站因電力故障而停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)；
    2. 大容量：80KVA的容量足夠滿足大部分通信基站的用電需求，能夠提供持久的電力支持；
    3. **率：山特UPS電源3C3Pro80KVA具有**的轉(zhuǎn)換率和低能耗，提供更穩(wěn)定可靠的電力輸出，同時(shí)降低能源浪費(fèi)；
    4. 多重保護(hù)功能：該UPS電源具備過載、短路、過壓、欠壓等多種保護(hù)機(jī)制，保障通訊設(shè)備的安全運(yùn)行。
總體來說，山特UPS電源3C3Pro80KVA適用于對電力穩(wěn)定性要求較高的場景，雖然價(jià)格較高，但能提供可信賴的電力保障。
二、目前高鐵電力箱變UPS電源存在的問題
據(jù)某供電段統(tǒng)計(jì),某客運(yùn)專線全長189km,有104座箱變,自開通后兩年半的時(shí)間里電力箱變所配置的UPS電源共發(fā)生故障84件。有些箱變配備的UPS電源在開通兩年半的時(shí)間內(nèi)發(fā)生兩、三次故障。電力箱變用UPS電源頻繁故障的問題,在其它高速鐵路電力箱變運(yùn)行中也時(shí)有發(fā)生。UPS電源故障的頻繁發(fā)生嚴(yán)重威脅了高鐵鐵路的列車運(yùn)行安全。經(jīng)過對發(fā)生故障的UPS電源拆解、分析,其故障原因主要有以下幾個(gè)方面。
1.UPS電源使用環(huán)境溫度問題
目前高鐵電力箱變使用的商用UPS電源,采用的大都是辦公室使用的商用UPS電源。適用運(yùn)行環(huán)境溫度一般為0℃～40℃。由于我國南北溫差較大,在華北、東北、西北地區(qū)冬季環(huán)境溫度在負(fù)-20℃～-30℃左右。夏季室外氣溫高達(dá)38℃,由于高鐵電力箱變是金屬外殼,雖然箱體做了隔熱處理,在夏季箱變內(nèi)溫度隨著環(huán)境溫度升高有時(shí)會達(dá)50℃~60℃左右。箱變溫度變化曲線見圖3,惡劣的使用環(huán)境超出了傳統(tǒng)UPS電源的設(shè)計(jì)使用條件,導(dǎo)致UPS電源不能啟動、保護(hù)性關(guān)機(jī)或損壞。
2.粉塵與凝露造成的問題
據(jù)國內(nèi)某大型UPS廠商統(tǒng)計(jì),1～10kVAUPS電源的故障原因中,接近30%的UPS電源故障都與凝露、灰塵有關(guān)。由于成本、環(huán)保及工藝復(fù)雜等原因,傳統(tǒng)UPS電源廠商很少對其電路板做防潮、防腐、防塵的三防處理。一般的UPS電源都應(yīng)用在辦公室、機(jī)房、民用住宅等使用環(huán)境比較好的場合,不做三防處理UPS電源故障可能還不是很突出;而鐵路電力箱變的UPS電源使用環(huán)境普遍比較惡劣,這是故障多的一個(gè)重要原因。在海邊使用的UPS電源電路板未做三防處理電路板燒損情況見圖4。
UPS電源在工作時(shí)會產(chǎn)生一定的熱量,當(dāng)采用風(fēng)冷散熱時(shí),UPS電源便具有了“吸塵器”現(xiàn)象,將空氣中的粉塵吸入U(xiǎn)PS電源內(nèi)部。粉塵粘附在風(fēng)扇或電路板上,影響UPS散熱,并有造成電路板短路的風(fēng)險(xiǎn)。如京滬高鐵某區(qū)段箱變UPS電路板因粉塵導(dǎo)致的短路故障,見圖5。
UPS電源對環(huán)境濕度有著嚴(yán)格要求,使用環(huán)境濕度10%～90%不能結(jié)露。濕度過高在遇冷氣時(shí)會在設(shè)備內(nèi)形成水霧或細(xì)水珠,尤其在南方潮濕的雨季,結(jié)露容易造成電路板短路。傳統(tǒng)UPS電源一般按照IEC529-598規(guī)定的IP20等*設(shè)計(jì),即可以防止直徑大于12.5mm的外物侵入,防止手指接觸內(nèi)部零件,沒有對濕度的防護(hù)要求。高速鐵路電力使用的UPS電源裝于箱變內(nèi)戶外使用,箱變內(nèi)沒有溫、濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng),使用環(huán)境惡劣
3.設(shè)計(jì)裕量問題
對于1-5kVA的UPS電源生產(chǎn)廠家基于制造成本的考慮,各項(xiàng)設(shè)計(jì)裕量都會留得比較小,在元器件選型時(shí)也是盡量選擇可用又便宜的器件。有的廠商為了降低生產(chǎn)成本,IGBT選型規(guī)格過于臨界,當(dāng)UPS電源在帶有沖擊性負(fù)載或過載時(shí)容易造成IGBT擊穿。
4.部分元器件超規(guī)使用問題
京滬高鐵某區(qū)段使用某*牌UPS電源頻繁故障,分析其原因主要是無充電電壓,經(jīng)廠家分析故障原因是,為了節(jié)省成本,提高了風(fēng)扇的供電電壓,使得風(fēng)扇超規(guī)工作燒損,*終導(dǎo)致開關(guān)管過熱而損壞。類似小裕量低成本的設(shè)計(jì),對于一般常規(guī)的應(yīng)用可能沒有問題,但鐵路的使用環(huán)境和電網(wǎng)質(zhì)量要惡劣,不加改進(jìn)直接使用會有極大的風(fēng)險(xiǎn)。
很多UPS電源廠商選用低價(jià)的鐵粉類磁芯加工電感,但鐵粉類的磁芯有一個(gè)致命缺陷:老化問題。這類磁芯隨著使用時(shí)間的推移,性能會逐漸下降,電感量會逐漸降低。當(dāng)電感量降低到一定程度,電感就會失效,導(dǎo)致機(jī)器故障。圖6是某*牌UPS電源使用的鐵粉芯電感老化后的情況。
類似的例子還有很多,這些傳統(tǒng)UPS雖然有很多器件超規(guī)使用,但由于它們的使用環(huán)境相當(dāng)較好,同時(shí)絕大多數(shù)客戶的負(fù)載量都不是很大,所以機(jī)器的故障率還不是很大;但直接將這些UPS電源應(yīng)用于鐵路市場,由于電網(wǎng)及負(fù)載的特性差異,故障率就非常明顯了。
5.蓄電池使用環(huán)境溫度問題
在高速鐵路電力箱變使用的UPS電源所配蓄電池,為閥控密封鉛酸蓄電池。閥控密封鉛酸蓄電池允許使用環(huán)境溫度范圍為-15℃～45℃,蓄電池廠家建議使用溫度為5℃～30℃。溫度對蓄電池使用壽命的影響是很大的,環(huán)境溫度升高將加速蓄電池內(nèi)部水分的分解,在恒壓充電時(shí),高的室溫環(huán)境,充電電流將增大,導(dǎo)致過充電。電池長期在超過標(biāo)準(zhǔn)溫度下運(yùn)行,則溫度升高10℃,蓄電池的壽命約降低一半。在低溫充電時(shí),將產(chǎn)生氫氣,使電池內(nèi)壓增高,電解液減少,蓄電池的使用壽命也會縮短。高速鐵路使用的箱變運(yùn)行環(huán)境溫度在-30℃～60℃的環(huán)境內(nèi),夏季箱變內(nèi)溫度可達(dá)
50℃～60℃。在冬季有些地區(qū)箱變內(nèi)溫度在負(fù)的20℃至負(fù)的30℃左右。在這種溫度下傳統(tǒng)的蓄電池會因?yàn)樵诘蜏叵聝?nèi)阻增大,使電池不能進(jìn)行正常的充電、放電。而在高溫下造成蓄電池嚴(yán)重失水和膨脹變形,這些都影響了UPS所配閥控密封鉛酸蓄電池的運(yùn)行壽命。
同時(shí)，通訊基站山特UPS電源3C3Pro80KVA設(shè)備還具備出色的通訊功能，能夠與基站設(shè)備實(shí)現(xiàn)無縫對接。通過自動識別和智能控制，山特UPS電源3C3Pro80KVA能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測和調(diào)整電力輸出，確保基站設(shè)備始終處于好的運(yùn)行狀態(tài)。
通訊基站山特UPS電源3C3Pro80KVA使用場景：
    1. 通信基站：山特UPS電源3C3Pro80KVA適用于各種類型的通信基站，為其提供穩(wěn)定的可靠電力支持，確保不間斷通信；
    2. 數(shù)據(jù)中心：數(shù)據(jù)中心對電力的穩(wěn)定性和可靠性要求較高，山特UPS電源3C3Pro80KVA能夠?yàn)閿?shù)據(jù)中心提供穩(wěn)定電源保障，防止數(shù)據(jù)丟失和機(jī)器損壞；
    3. 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：對于一些重要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如路由器、交換機(jī)等，使用山特UPS電源3C3Pro80KVA可以防止因電力波動或中斷而導(dǎo)致的設(shè)備故障；
    4. 其他對穩(wěn)定電力要求較高的應(yīng)用場景，如醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動化等。
三、解決辦法
1.加強(qiáng)器件選擇,提高器件的耐高、低溫的能力
如輔助電源芯片選用高等*的產(chǎn)品,電阻選用陶瓷電阻。輔助電源采用比較大的裕量設(shè)計(jì),*證低溫下工作的可靠性。設(shè)置溫度控制單元,采用風(fēng)扇調(diào)速技術(shù),在溫度低的時(shí)候風(fēng)扇轉(zhuǎn)速降低,機(jī)器工作溫度上升后自動提高轉(zhuǎn)速加大通風(fēng)量。滿足鐵路的負(fù)30℃～60℃的運(yùn)行環(huán)境。在UPS電源招標(biāo)時(shí)要杜絕低價(jià)中標(biāo)的問題。
2.電路板的三防處理
UPS電源在制作時(shí)所有的電路板都要進(jìn)行防塵、防潮、防腐的環(huán)保三防漆處理。進(jìn)風(fēng)口加裝防塵網(wǎng),減少粉塵的進(jìn)入,防止因凝露、粉塵造成電路板的短路故障。
3.UPS電源在設(shè)計(jì)時(shí),增大電路板及器件的設(shè)計(jì)裕量
選用鐵硅磁芯的電感,解決鐵粉芯電感老化快問題。提高IGBT的帶載容量選擇,解決帶沖擊性負(fù)載或過載時(shí)IGBT損壞問題。加大電路板銅箔截面和間距,提高抗短路能力。
4.采用卷繞式鉛酸蓄電池
由于卷繞式鉛酸蓄電池采用了螺旋卷繞技術(shù),其極板與極板之間的間隙極小,且其酸是固體酸,并能被玻璃纖維網(wǎng)所吸附,整個(gè)結(jié)構(gòu)是很緊密的。在高溫下,其基本不存在冒氣冒泡的現(xiàn)象,在低溫下,其更沒有液態(tài)酸可冰凍,因此也不存在電流輸出減少的問題。相對于我國的北方寒冷的天氣和南方炎熱的天氣而言,使用卷繞式鉛酸蓄電池將會更安全可靠,實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。在研究中曾了委托河北省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院對卷繞式蓄電池進(jìn)行了檢驗(yàn),主要針對常溫IC放電容量,低溫負(fù)40℃放電容量。低溫負(fù)40℃1/5IC放電容量,高溫60℃IC放電容量,高溫60℃1/5IC放電容量進(jìn)行了測試,經(jīng)河北省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院檢定在低溫負(fù)40℃時(shí)放電時(shí)間202分鐘,在高溫60℃時(shí)放電時(shí)間達(dá)到313分鐘,滿足鐵路電力設(shè)計(jì)要求的放電時(shí)間不小于2小時(shí)的規(guī)定。
5.增加蓄電池的日常管理功能
傳統(tǒng)的UPS不間斷電源對所配的蓄電池沒有管理功能,蓄電池質(zhì)量不行了就進(jìn)行更換的辦法,造成了蓄電池的頻繁更換。為了提高蓄電池的使用壽命,增加蓄電池的定期在線活化功能,UPS電源按照設(shè)定的周期自動對蓄電池進(jìn)行活化,延長了后備電池的使用壽命?；罨烹娏繛殡姵厝萘康?0%,即*證了電池的充分活化,又留有足夠的蓄電池能量,確保后備供電的時(shí)間要求。
不僅如此，這款設(shè)備還具備**節(jié)能的特點(diǎn)。通過先進(jìn)的能量管理系統(tǒng)和智能控制技術(shù)，山特UPS電源3C3Pro80KVA能夠根據(jù)設(shè)備負(fù)載的實(shí)際需求進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，**限度地降低能耗，提升節(jié)能效果。
值得一提的是，山特UPS電源3C3Pro80KVA還具備強(qiáng)大的擴(kuò)展性。無論是單機(jī)應(yīng)用還是多機(jī)并聯(lián)，都能夠滿足不同規(guī)?；镜男枨?。同時(shí)，其模塊化設(shè)計(jì)也為后續(xù)的維護(hù)和升*提供了極大的便利。
綜上所述，山特UPS電源3C3Pro80KVA是通訊基站大功率設(shè)備應(yīng)用中的的利器。其的穩(wěn)定性、可靠性和**節(jié)能特點(diǎn)，使得通訊基站能夠持續(xù)穩(wěn)定地提供服務(wù)，為移動通信行業(yè)的發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。讓我們一同期待它在未來的應(yīng)用中發(fā)揮更加重要的作用吧！