国外工程信号UPS供电方案的应用与探讨

UPS容量时,工程设计人员考虑了以下几点:

　　(1)各车站信号负荷数据需准确;信号负荷的工作特性要清楚;例如:ZYJ7型电液转辙机的工作电流及启动电流;25Hz分频器的工作条件等;

　　(2)当负荷侧发生过载或短路时,UPS保护动作应有选择性。

　　选择电源设备容量一般是以额定电压与额定电流为计算依据,如果以此来计算UPS容量则会使容量选得偏低,有可能造成UPS因过载或操作过电压而引起频繁跳转旁路由市电供电,由于市电电源未经过稳压过程而可能因冲击电流太大造成跳闸断电,使信号负荷失电,不能正常工作。比如:三相电液转辙机启动电流是额定电流的4～5倍,25Hz分频器空载投入时的启动电流可达额定电流10倍以上!所以,确定UPS容量时,除了考虑信号负荷平均功率以外,还要考虑非线性负荷的峰值电流及持续时间对电源的影响。当然,对25Hz分频器这类感性负载还需采取其他措施来减弱对UPS的冲击。本工程各车站UPS容量为中小站信号电源屏容量的2～3倍(该工程中小站信号电源屏容量一般为5～10kVA),从而使UPS的稳定性、耐冲击能力大大增加。

　　蓄电池的容量除了考虑上述因素,还要根据镉镍电池的放电特性曲线,满足延迟2h不间断供电的要求来确定电池容量。

　　3.6签定产品技术协议书

　　工程设计人员与供货厂家签定了UPS、镉镍蓄电池组、信号电源屏产品技术协议书,使设备质量处在受控状态。

　　4UPS方案验证联机试验

　　由于第一次搞信号UPS设计,又是国外工程,影响之大,责任之重。工程设计人员组织了一次UPS方案验证联机试验。为本次试验专门编写了试验大纲,由提供设备的各厂家携带样机共同参加。从1997年6月5日～12日,在某工厂进行了试验。按照试验大纲的内容,尽可能模拟现场实际情况,完成了20余项试验课题,达到了预想效果。试验结果证明:UPS方案整体设计是合理的,能够满足在各种复杂的工况下,均能保证信号负荷的正常用电;UPS主机、镉镍蓄电池组、信号电源屏均能满足技术协议书的要求;其部分技术指标超过技术协议书的要求;例如:UPS过载能力要求达到过载150%、持续1min,实际测试为过载200%、持续1min;转辙机冲击性试验按每间隔5min冲击一次,持续时间约10s,连续重复24个循环,UPS不旁路不跳闸。UPS的充电机经试验调整后,确定为更加合理的限流限压限时方式,充电范围在261～306V之间,完全适应了镉镍电池高电压充电要求,8h充电可达到额定容量的90%以上。蓄电池组带全部稳定负荷和冲击负荷进行2h放电试验,实测结果2小时后电池电压仍高于电池终止电压。

　　联机试验中发现的一些问题得到及时解决,比如UPS中的电源变压器容量偏低的问题,25Hz电源屏投入运行冲击太大的问题。为该工程信号电源系统顺利开通,创造了良好的条件。

　　5存在问题及设想

　　经过工程设计人员的不断实践和努力工作,国外工程信号UPS方案取得成功。在外方技术审查阶段,一次顺利通过验收。但是工程设计人员认为:这个方案还有不少需要改进的地方。例如

　　1)采用电子式变频技术代替田字型铁芯变频器刻不容缓。联机试验时,用示波器抓测25Hz分频器启动峰值电流、电压及相位,测试结果:ich=50A(比原来掌握的峰值电流数据高出5倍!),t=100～120ms,cosφ=0.3,电流滞后电压相位45°(严重时滞后90°)。由此看出,这种恶劣的负载对UPS的安全可靠运行十分不利,假如以提高UPS的容量来满足25Hz电源屏投入的要求,显然是不经济不合理的。(2)国内信号电源屏采用“用一备一”的运行方式,该工程信号UPS方案也采用了“用一备一”运行方式。其优点是便于维修比较安全;缺点是设备造价高,占地面积大,设备使用效率低。目前国际上广泛流行的“N+1”备用方式可以弥补“用一备一”方式的不足。

　　尽管信号UPS方案还有不足之处,但是这种供电方式的优势却越来越明显。其一,UPS允许外电源有很宽的电压波动范围,而输出电压稳压精度为±1%。其二,当市电断电,电池组供电,转换时间不大于3ms,对信号负荷几乎没有影响。其三,可减少占地面积,降低工程造价。其四,可降低设备维修率,减少工程人员劳动强度。其五,为今后信号供电自动化、信息化、网络化提供了良好的扩展条件。

　　随着铁路建设的飞速发展,铁路信号已进入微机化、信息化、网络化高科技领域,对信号供电的要求越来越高,信号UPS供电方式如何适应国内自动闭塞的要求,并使其标准化、系列化，还需要做进一步的调查研究，相信信号UPS供电方式将发挥越来越大的作用。