鐵路客運(yùn)專線信號(hào)電源屏UPS系統(tǒng)的運(yùn)用與維護(hù)

任廣明 上海鐵路局蚌埠職工培訓(xùn)基地

上海鐵路鐵路局管內(nèi)繼合寧、合武客運(yùn)專線開通運(yùn)營后，又有甬臺(tái)溫、滬寧、滬杭、京滬等多條客運(yùn)專線（高鐵）投入運(yùn)營，合蚌、寧杭等線也將相繼開通。我們職工培訓(xùn)基地的工作重心也逐步向高鐵培訓(xùn)轉(zhuǎn)移。作為基地信號(hào)專業(yè)教師為了適應(yīng)高鐵培訓(xùn)的需要，也在不斷學(xué)習(xí)和調(diào)研，下面談?wù)勎覍?duì)客運(yùn)專線信號(hào)電源屏UPS系統(tǒng)使用與維護(hù)的認(rèn)識(shí)。

1 客專信號(hào)電源系統(tǒng)的基本原理

目前，客專信號(hào)電源系統(tǒng)主要采用兩套獨(dú)立的切換系統(tǒng)、兩臺(tái)UPS并機(jī)、配電柜、電源模塊等組成，具體配電結(jié)構(gòu)如圖1所示。

市電1路和市電2路分別經(jīng)過兩套自動(dòng)切換系統(tǒng)ATS1和ATS2之后提供內(nèi)部兩路電源，內(nèi)部一路電源給UPS1供電，內(nèi)部二路電源給UPS2供電，兩臺(tái)UPS并機(jī)輸出到交流配電柜，經(jīng)交流配電柜后，直流電源經(jīng)穩(wěn)壓模塊輸出，交流電源經(jīng)隔離組件輸出，給信號(hào)設(shè)備提供所需的各種不同種類的電源。

圖1 客專信號(hào)電源系統(tǒng)配電結(jié)構(gòu)

兩套獨(dú)立自動(dòng)切換系統(tǒng)ATS1和ATS2均可根據(jù)外電網(wǎng)“市電1”和“市電2”的供電質(zhì)量獨(dú)立自主完成切換，互不干擾。當(dāng)市電1路供電時(shí)，ATS1、ATS2均選擇1路給內(nèi)部的一二路供電；當(dāng)市電2路供電時(shí)，ATS1、ATS2均選擇2路給內(nèi)部的一二路供電；當(dāng)市電1路和市電2路同時(shí)供電時(shí)，ATS1可以任意選擇其中一路給內(nèi)部1路供電，ATS2可以任意選擇其中一路給內(nèi)部2路供電。比如：ATS1選擇市電1路給內(nèi)部一路供電，ATS2選擇市電2路給內(nèi)部二路供電；同樣也可以，ATS1選擇市電2路給內(nèi)部一路供電，ATS2選擇市電2路給內(nèi)部二路供電。

兩臺(tái)UPS采用并機(jī)冗余使用。當(dāng)內(nèi)部兩路正常供電時(shí)，UPS1和UPS2直接穩(wěn)壓輸出，經(jīng)交流配電單元，交流電源經(jīng)隔離輸出，直流電源經(jīng)直流電源模塊輸出；當(dāng)ATS1故障時(shí)導(dǎo)致內(nèi)部一路停電時(shí)，UPS2正常輸出，UPS1靠電池提供穩(wěn)定的交流電源，直至電池放光后，UPS1自動(dòng)關(guān)機(jī)，負(fù)載全部由UPS2輸出；同樣，當(dāng)ATS2故障導(dǎo)致內(nèi)部二路停電時(shí)，UPS1正常輸出，UPS2靠電池提供穩(wěn)定的交流電源，直至電池放光后，UPS2自動(dòng)關(guān)機(jī)，負(fù)載全部由UPS1輸出。當(dāng)內(nèi)部兩路供電正常，UPS1故障主路無輸出時(shí)，UPS2全部承擔(dān)后面設(shè)備的供電；同樣，當(dāng)內(nèi)部兩路供電正常，UPS2故障主路無輸出時(shí)，UPS1全部承擔(dān)后面設(shè)備的供電；若UPS1和UPS2同時(shí)故障主路均沒有輸出時(shí)，則由UPS的旁路供電。

目前的信號(hào)電源系統(tǒng)有充分的冗余，大大提高了信號(hào)設(shè)備供電的可靠性、安全性，為客專系統(tǒng)安全運(yùn)營提供了可靠的保障。

2 UPS的使用注意事項(xiàng)

UPS電源系統(tǒng)因其智能化程度高，儲(chǔ)能電池采用了免維護(hù)蓄電池，這雖給使用帶來了許多便利，但在使用過程中還應(yīng)在多方面引起注意，才能保證使用安全。

（1）UPS電源主機(jī)對(duì)環(huán)境溫度要求不高，+5℃～40℃都能正常工作，但要求室內(nèi)清潔，少塵，否則灰塵加上潮濕會(huì)引起主機(jī)工作紊亂。儲(chǔ)能蓄電池則對(duì)溫度要求較高，標(biāo)準(zhǔn)使用溫度為25℃，平時(shí)不能超過+15℃～+30℃。溫度太低，會(huì)使儲(chǔ)電池容量下降，溫度每下降1℃，其容量下降1%。其放電容量會(huì)隨溫度升高而增加，但壽命降低。如果在高溫下長期使用，溫度每高10℃，電池壽命約降低一半。

（2）主機(jī)中設(shè)置的參數(shù)在使用中不能隨意改變。特別是對(duì)電池組的參數(shù)，否則會(huì)直接影響其使用壽命，但隨著環(huán)境溫度的改變，對(duì)浮充電壓要做相應(yīng)調(diào)整。通常以25℃為標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境溫度每升高或降低1℃時(shí)，浮充電壓應(yīng)增加18 mV（相對(duì)于12 V蓄電池）。

（3）在無外電靠UPS電源系統(tǒng)自行供電時(shí)，應(yīng)避免帶負(fù)載啟動(dòng)UPS電源，應(yīng)先關(guān)斷各負(fù)載，等UPS電源系統(tǒng)起動(dòng)后再開啟負(fù)載。因負(fù)載瞬間供電時(shí)會(huì)沖擊電池，多負(fù)載的沖擊電流和加上所需的供電電流會(huì)造成UPS電源瞬間過載，嚴(yán)重時(shí)將損壞變換器。

（4）UPS電源系統(tǒng)按使用要求功率余量不大，在使用中要避免隨意增加大功率的額外設(shè)備，也不允許在滿負(fù)載狀態(tài)下長期運(yùn)行。但工作性質(zhì)決定了UPS電源系統(tǒng)幾乎是在不間斷狀態(tài)下運(yùn)行的，增加大功率負(fù)載，即使是在基本滿載狀態(tài)下工作，都會(huì)造成主機(jī)出故障，嚴(yán)重時(shí)將損壞變換器。

（5）由于組合電池組電壓很高，存在電擊危險(xiǎn)，因此裝卸導(dǎo)電聯(lián)接條、輸出線時(shí)應(yīng)有安全保障，工具應(yīng)采用絕緣措施，特別是輸出接點(diǎn)應(yīng)有防觸摸措施。

（6）不論是在浮充工作狀態(tài)還是在充電、放電檢修測試狀態(tài)，都要保證電壓、電流符合規(guī)定要求。過高的電壓或電流可能會(huì)造成電池的熱失控或失水，電壓、電流過小會(huì)造成電池虧電，這都會(huì)影響電池的使用壽命，前者的影響更大。

（7）在任何情況下，都應(yīng)防止電池短路或深度放電，因?yàn)殡姵氐难h(huán)壽命和放電深度有關(guān)。放電深度越深、循環(huán)壽命越短。在容量試驗(yàn)中或是放電檢修中，通常放電達(dá)到容量的30%～50%就可以了。

（8）對(duì)電池應(yīng)避免大電流充放電，雖說在充電時(shí)可以接受大電流，但在實(shí)際操作中應(yīng)盡量避免，否則會(huì)造成電池極板膨脹變形，使得極板活性物質(zhì)脫落，電池內(nèi)阻增大，溫度升高，嚴(yán)重時(shí)將造成容量下降，壽命提前終止。

（9）確保主機(jī)電源極性不接反，并保證安裝良好的接地系統(tǒng)，使得中線與地線間的電位差不大于5 V。因?yàn)?，地線不良會(huì)造成干擾，信息處理錯(cuò)誤，對(duì)UPS及通信設(shè)備都產(chǎn)生影響，使用中切不可粗心大意。

3 UPS的日常維護(hù)

（1）UPS電源在正常使用情況下，主機(jī)的維護(hù)工作很少，主要是防塵和定期除塵。特別是氣候干燥的地區(qū)，空氣中的灰粒較多，機(jī)內(nèi)的風(fēng)機(jī)會(huì)將灰塵帶入機(jī)內(nèi)沉積、當(dāng)遇空氣潮濕時(shí)會(huì)引起主機(jī)控制紊亂使其工作失常，并發(fā)生不準(zhǔn)確告警，大量灰塵也會(huì)造成器件散熱不好。一般每季度應(yīng)徹底清潔一次。其次就是在除塵時(shí)，檢查各連接件和插接件有無松動(dòng)和接觸不牢的情況。

（2）雖說儲(chǔ)能電池組目前都采用了免維護(hù)電池，但這只是免除了以往的測比、配比、定時(shí)添加蒸餾水的工作。另外，因工作狀態(tài)對(duì)電池的影響并沒有改變，不正常工作狀態(tài)對(duì)電池造成的影響沒有變，這部分的維護(hù)檢修工作仍是非常重要的，UPS電源系統(tǒng)的大量維修檢修工作主要在電池部分。

①儲(chǔ)能電池的工作全部是在浮充狀態(tài)，在這種情況下至少應(yīng)每年進(jìn)行一次放電。放電前應(yīng)先對(duì)電池組進(jìn)行均衡充電，以達(dá)全組電池的均衡。要清楚放電前電池組已存在的落后電池。放電過程中如有一只達(dá)到放電終止電壓時(shí)，應(yīng)停止放電，繼續(xù)放電先消除落后電池后再放。

②核對(duì)性放電，不是首先追求放出容量的百分之多少，而是要關(guān)注發(fā)現(xiàn)和處理落后電池，經(jīng)對(duì)落后電池處理后再作核對(duì)性放電實(shí)驗(yàn)。這樣可防止事故，以免放電中落后電池惡化為反極電池。

③平時(shí)每組電池至少應(yīng)有8只電池作標(biāo)示電池，作為了解全電池組工作情況的參考，對(duì)標(biāo)示電池應(yīng)定期測量并做好記錄。

④日常維護(hù)中需經(jīng)常檢查的項(xiàng)目有：清潔并檢測電池兩端電壓、溫度；連接處有無松動(dòng)，腐蝕現(xiàn)象、檢測連接條壓降；電池外觀是否完好，有無機(jī)殼變形和滲漏；極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出；主機(jī)設(shè)備是否正常。

（3）當(dāng)UPS電池系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)先查明原因，分清是負(fù)載還是UPS電源系統(tǒng)；是主機(jī)還是電池組。雖說UPS主機(jī)有故障自檢功能，但它對(duì)面而不對(duì)點(diǎn)，對(duì)更換配件很方便，但要維修故障點(diǎn)，仍需做大量的分析、檢測工作。另外如自檢部分發(fā)生故障，顯示的故障內(nèi)容則可能有誤。

（4）對(duì)主機(jī)出現(xiàn)擊穿，斷保險(xiǎn)或燒毀器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新啟動(dòng)，否則會(huì)接連發(fā)生相同的故障。

（5）當(dāng)電池組中發(fā)現(xiàn)電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄漏現(xiàn)象的電池時(shí)，應(yīng)及時(shí)采用相應(yīng)的方法恢復(fù)和修復(fù)，對(duì)不能恢復(fù)和修復(fù)的要更換，但不能把不同容量、不同性能、不同廠家的電池聯(lián)在一起，否則可能會(huì)對(duì)整組電池帶來不利影響。對(duì)壽命已過期的電池組要及時(shí)更換，以免影響到主機(jī)。

4 結(jié)束語

再好的設(shè)備也有壽命，也會(huì)出現(xiàn)各類故障，但維護(hù)工作做得好可以延長壽命，減少故障的發(fā)生，這和人的壽命長短、生老病死是一樣的道理。不要因?yàn)楦咧悄堋⒚饩S護(hù)而忽略了本應(yīng)進(jìn)行的維護(hù)工作，預(yù)防在任何時(shí)候都是安全運(yùn)行的重要保障。