NP12-100AH湯淺蓄電池UPS電源
NP12-100AH湯淺蓄電池UPS電源
高鐵箱變不間斷電源普遍采用在線式雙變換UPS,并按各節(jié)點(diǎn)后備時(shí)長(zhǎng)配置閥控式鉛酸蓄電池。當(dāng)市電正常時(shí),交流電經(jīng)整流單元(AC/DC轉(zhuǎn)換),、逆變單元(DC/AC轉(zhuǎn)換)變換后向負(fù)載供電,同時(shí)給蓄電池充電;當(dāng)市電異常時(shí),由蓄電池經(jīng)逆變單元(DC/AC轉(zhuǎn)換)變換后給負(fù)載供電,。
1.1 溫度對(duì)主機(jī)的影響
傳統(tǒng)UPS電源主要針對(duì)室內(nèi)環(huán)境下的IT設(shè)備，其運(yùn)行環(huán)境溫度一般為0℃～40℃,。哈佳鐵路位于我國(guó)東北地區(qū),，其冬季環(huán)境溫度在-20℃左右，環(huán)境下可達(dá)-40℃,。惡劣的使用環(huán)境已明顯超出傳統(tǒng)UPS電源的使用條件,，導(dǎo)致設(shè)備在冬季低溫情況下無(wú)法啟動(dòng)或因低溫保護(hù)自動(dòng)關(guān)機(jī)并頻繁報(bào)警。
1.2 溫度對(duì)蓄電池的影響
蓄電池作為UPS電源的能量?jī)?chǔ)備部分,是電源穩(wěn)定,、可靠運(yùn)行的最后保證,。目前高鐵箱變不間斷電源配套的蓄電池多選用閥控式鉛酸蓄電池(VRLA),單體電壓以12V為主。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,鉛酸蓄電池的性能,取決于蓄電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)能否順利進(jìn)行,并在很大程度上受環(huán)境溫度,、電解液密度,、粘度等因素影響。在低溫工作條件下,蓄電池負(fù)極板上的海綿狀鉛極易變成小尺寸的晶粒,且小孔易被凍結(jié)和堵塞,從而降低了活性物質(zhì)的利用率,嚴(yán)重時(shí)可形成致密的硫酸鉛層(硫化),使蓄電池終止放電,。蓄電池硫化的主要表現(xiàn)是電池顯示已經(jīng)充滿,但開(kāi)始放電時(shí)電壓即迅速下降,容量顯著減少,。
查閱相關(guān)資料,假定蓄電池在室溫環(huán)境(25℃)時(shí)容量為100%,當(dāng)環(huán)境溫度低于25℃時(shí),蓄電池容量與溫度的關(guān)系如表1所示:
根據(jù)GB/T19638.1-2014《固定型閥控式鉛酸蓄電池第1部分:技術(shù)條件》容量性能試驗(yàn)公式:
Ca=Ct/[1+λ(t-25)]
其中，Ct為蓄電池平均表明溫度為t℃時(shí)的實(shí)測(cè)容量,；Ca為基準(zhǔn)溫度25℃時(shí)容量,；t為放電過(guò)程蓄電池表面溫度；λ為溫度系數(shù),，10小時(shí)率放電試驗(yàn)時(shí)取=0.006/℃,、3小時(shí)率放電試驗(yàn)時(shí)取=0.008/℃、1小時(shí)率放電試驗(yàn)時(shí)取=0.01/℃,。
當(dāng)蓄電池運(yùn)行溫度低于25℃時(shí),放電率越大,溫度對(duì)容量的影響也越大,即低溫環(huán)境下,大電流放電對(duì)容量的影響更為顯著,。
1.3其它因素對(duì)UPS運(yùn)行的影響
鐵路電力箱變分布于軌道沿線,使用環(huán)境普遍較為惡劣,在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,粉塵及凝露均對(duì)UPS電源的運(yùn)行造成一定的影響,。
目前UPS電源多采用風(fēng)冷散熱，空氣中的粉塵可隨風(fēng)扇進(jìn)入U(xiǎn)PS內(nèi)部并附著于風(fēng)扇或電路板上,，影響設(shè)備散熱,，造成設(shè)備過(guò)熱保護(hù)或短路故障。另一方面,，氣溫的變化可能在設(shè)備內(nèi)部形成水霧,，使內(nèi)部器件銹蝕并存在導(dǎo)致電路板短路的風(fēng)險(xiǎn)。
二,、解決方案
本文結(jié)合東北地理環(huán)境的特點(diǎn)及各高鐵線路不間斷電源的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),提出了針對(duì)高寒地區(qū)UPS的應(yīng)用與維護(hù)解決方案,以進(jìn)一步提高設(shè)備的運(yùn)行可靠性,降低運(yùn)維成本,。
2.1 采用工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)
設(shè)備采用工業(yè)級(jí)元器件,增強(qiáng)其高低溫耐受力及抗沖擊力,確保設(shè)備能在-40℃～+70℃的環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
增大關(guān)鍵元器件的冗余度,。如功率半導(dǎo)體選用IXYS,、英飛凌等國(guó)際,并增大設(shè)計(jì)裕量,解決箱變開(kāi)關(guān)操作等沖擊性負(fù)荷或設(shè)備過(guò)載造成的功率器件損壞;電流采樣電阻采用大功率、低溫漂(50ppm)合金電阻,提高耐沖擊力及采樣精度;DC/DC主變壓器等功率磁性元器件選用TPW33材質(zhì),提高溫度特性,。
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