分析工業(yè)UPS在軌跡交通中各種負載體系的使用狀況。機車進出站時,因為大功率非線性用電設(shè)備的運轉(zhuǎn),向電網(wǎng)注入很多的諧波電流,導致電網(wǎng)電壓波形畸變。在發(fā)作嚴峻畸變時,電網(wǎng)電壓會出現(xiàn)正負半波不對稱,三相電壓不平衡,頻率也會發(fā)作變化。這是地鐵體系里UPS毛病率居高不下的原因,挑選工業(yè)UPS,提升UPS本身的習慣性和牢靠性,才干保證軌跡交通職業(yè)安全牢靠地運轉(zhuǎn)。

1 職業(yè)現(xiàn)狀概述

近年來城市軌跡交通職業(yè)開展迅猛,國內(nèi)各大城市接連建造城市地鐵,地鐵已經(jīng)是一些大中型城市不行短少的交通工具。在軌跡交通設(shè)備中,電源體系的安全牢靠是保證弱電各子體系正常作業(yè)的先決條件。現(xiàn)在,在軌跡交通各機電體系中,其主設(shè)備需選用UPS的主要有:通訊體系、信號體系、歸納監(jiān)控體系、設(shè)備環(huán)境監(jiān)控體系、主動售檢票體系、乘客資訊顯現(xiàn)體系、辦公主動化體系、應急照明體系、屏蔽門體系等子體系。地鐵中各弱電體系對電源的穩(wěn)定性、牢靠性要求很高,斷電事端會形成地鐵停運乃至人身風險,帶來不行估量的丟失。機車進出站時,因為大功率非線性用電設(shè)備的運轉(zhuǎn),向電網(wǎng)注入很多的諧波電流,導致電網(wǎng)電壓波形畸變。在發(fā)作嚴峻畸變時,電網(wǎng)電壓會出現(xiàn)正負半波不對稱,三相電壓不平衡,頻率也會發(fā)作變化。這是地鐵體系里UPS毛病率居高不下的原因,對軌跡交通職業(yè)安全牢靠地運轉(zhuǎn)帶來了極大的安全隱患。究其原因是:對軌跡交通職業(yè)的電氣環(huán)境認識缺乏,只考慮了UPS的輸入綠色要求和輸出的過載才能,即輸入功率因數(shù)≥0.95,輸入電流諧波<5%,對電網(wǎng)沒有污染,過載才能125min,150%1min。看似對電網(wǎng)及負載兩頭都有了要求。而唯一沒有考慮到軌跡交通職業(yè)里工業(yè)性的特征,即在軌跡交通職業(yè)的電氣環(huán)境中,UPS本身的習慣性、牢靠性,也能夠說是UPS體系可用性缺乏。挑選工業(yè)UPS,提升UPS本身的習慣性和牢靠性,才干保證軌跡交通職業(yè)安全牢靠地運轉(zhuǎn)。

2 職業(yè)環(huán)境和負載特征描述

(1)地鐵供電電網(wǎng)及設(shè)備運用環(huán)境狀況

①地鐵供電電網(wǎng)供電方法

地鐵的供電電源要求安全牢靠,一般由城市電網(wǎng)供給。現(xiàn)在,國內(nèi)各城市對地鐵及城市軌跡交通的供電一般有三種方法,即渙散供電方法、會集供電方法、渙散與會集相結(jié)合的混合供電方法。

渙散供電方法是指沿地鐵線路的城市電網(wǎng)(一般是10kV電壓等級)分別向各沿線的地鐵牽引變電所和降壓變電所供電。其前提條件是城市電網(wǎng)在地鐵沿線有滿意的變電站和備用容量,并能滿意地鐵牽引供電的牢靠性要求。如前期的北京地鐵采取的就是這種供電方法。

會集供電方法是指城市電網(wǎng)(一般是110kV或66kV電壓等級)向地鐵的專用主變電所供電,主變電所再向地鐵的牽引變電所和降壓變電所供電,地鐵本身組成完整的供電網(wǎng)絡(luò)體系。近幾年新建的地鐵體系多選用會集供電方法,如上海、廣州、深圳地鐵等。

②設(shè)備運用環(huán)境

•電網(wǎng)環(huán)境差;

•地下車站溫度低、濕度大;

•以計算機類負載為主,對閃斷極端靈敏,對電壓精度要求高;

•機車運轉(zhuǎn)及門禁體系等大功率非線性負載運用時電網(wǎng)動搖大、質(zhì)量差。

(2)在機車進出站時對供電電源的影響

從圖1可看出:在機車進出站時,因為大功率非線性用電設(shè)備的運轉(zhuǎn),向電網(wǎng)注入很多的諧波電流,導致電網(wǎng)電壓波形畸變。依據(jù)實測調(diào)查,在發(fā)作嚴峻畸變時,電網(wǎng)電壓會出現(xiàn)正負半波不對稱,三相電壓不平衡,頻率也會發(fā)作變化。

0(3)地鐵低壓主配電體系負載類型

①通訊體系的負載類型

傳輸、*、公事電話、專用電話、閉路電視、播送、時鐘等子體系的計算機網(wǎng)絡(luò)和通訊設(shè)備,其電源要求能接連供給AC220V電源;

②信號體系的負載類型

信號體系、旅客信息體系等計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、操控設(shè)備,其電源要求能接連供給AC380/220V電源。

③歸納監(jiān)控體系(含環(huán)境監(jiān)控、門禁)的負載類型

計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、環(huán)境監(jiān)控和門禁操控設(shè)備;其電源要求能接連供給AC220V電源。

④主動售檢票體系(AFC)的負載類型

計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、AFC終端設(shè)備,其電源要求能接連供給AC220V電源。

⑤辦公主動化體系的負載類型

計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,其電源要求能接連供給AC220V電源。

⑥屏蔽門體系的負載類型

屏蔽門操控、驅(qū)動設(shè)備等,操控設(shè)備的電源需接連供給AC220V,操控電源驅(qū)動設(shè)備需求DC110V驅(qū)動電源。

⑦火災主動報警體系的負載類型

計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、報警操控器等,其電源要求能接連供給AC220V電源。

⑧變電所直流輔佐電源的負載類型

裝置電源、操控電源、電機電源,其電源要求能接連供給DC220V電源。

⑨車站應急照明體系的負載類型

包含分散照明和備用照明,其電源要求能接連供給AC220V電源。

(4)地鐵低壓主配電體系負載功率及UPS需求功率

以某城市地鐵為例

①地下車站整合狀況

地下車站需UPS整合電源體系整合的各弱電體系后備電源容量及后備時刻見表1。

②高架車站整合狀況

高架車站需UPS整合電源體系整合的各弱電體系后備電源容量及后備時刻見表2。

③操控中心整合狀況

操控中心需UPS整合電源體系整合的各弱電體系后備電源容量及后備時刻見表3。

3 UPS電源挑選分析

(1)工業(yè)UPS技能特色

工業(yè)UPS選用了先進的IGBT功率器材、功能優(yōu)越的SPWM逆變器及智能化多形式電池辦理技能等世界先進技能,以及豐厚的電源辦理軟件,具有杰出的性價比和用戶根底。其具有以下技能特色:

①選用先進的DSP數(shù)字化操控技能,對電源產(chǎn)品優(yōu)化規(guī)劃,減少了分立元器材數(shù)量,選用高效體系熱規(guī)劃技能,以優(yōu)化部件排布和熱通道;

②優(yōu)化牢靠性規(guī)劃技能以進步產(chǎn)品的MTBF(均勻無毛病作業(yè)時刻)和體系可用性;

③優(yōu)異的電磁兼容規(guī)劃技能滿意UPS本身和用電設(shè)備的高牢靠性。

(2)習慣惡劣的物理環(huán)境

因為在地鐵場景中,跟著人流量帶來的塵埃及雨水潮濕氣體,一般UPS的IP防護等級一般為IP30以下,簡單因高濕高溫高粉塵導致UPS毛病,在惡劣的運用環(huán)境下,運用壽數(shù)不超越6個月。工業(yè)UPS的IP防護等級為IP42,一切電路板均噴涂防腐蝕絕緣漆,具有絕緣、防潮、防漏電、防震、防塵、防腐蝕、防老化、耐電暈才能;通風方法下進上出,天然對流,獨立風道,熱分流規(guī)劃,使工業(yè)UPS習慣高溫、高濕、粉塵、鹽堿、腐蝕性氣體、轟動等惡劣的作業(yè)環(huán)境。

商業(yè)UPS機及一般工頻機使用中,因為尾氣、粉塵、水氣影響板件運轉(zhuǎn),無法正常運轉(zhuǎn),壽數(shù)短。

(3)習慣惡劣的電力環(huán)境

因為地鐵、站點門禁體系及屏蔽門間斷性作業(yè),導致地鐵站內(nèi)的市電規(guī)模很寬,動搖很大。工業(yè)UPS具有極寬的輸入電壓和頻率規(guī)模,允許電壓輸入380±25%Vac,頻率45～65Hz,支撐發(fā)電機接入。可習慣惡劣的電網(wǎng)環(huán)境;能夠接受劇烈的負載動搖沖擊,抵擋和消除各種電網(wǎng)質(zhì)量問題,如諧波、過壓、欠壓、突波、電壓下陷、停電、過載、短路、浪涌電流等。

(4)習慣工控負載環(huán)境

工業(yè)UPS習慣于各種工況負載,如重載機械、生產(chǎn)線設(shè)備、DCS體系;鞏固規(guī)劃,可接受強過載和短路電流沖擊與負功,在沒有市電的狀況下可通過電池完成直流冷啟動。

(5)高牢靠性規(guī)劃

高牢靠性是以體系的規(guī)劃、工藝、裝備來表現(xiàn)的。選用工業(yè)級乃至是軍用級元器材,同時還要加大要害元器材的冗余度,以增強體系的抗沖擊才能。在生產(chǎn)工藝上,對邏輯電路和通訊電路有更嚴厲的屏蔽維護措施。裝備輸入和輸出阻隔變壓器以增強體系的電氣阻隔功能,選用12脈沖整流器技能,內(nèi)置電池維護開關(guān)、輸入和輸出開關(guān)、靜態(tài)和維修旁路開關(guān)等各種維護開關(guān)。以上種種都對工業(yè)UPS體系供給了高牢靠性的保證。別的工業(yè)UPS功率器材余量大,要害部件能夠熱替換使產(chǎn)品壽數(shù)極大延伸;可在40℃的環(huán)境溫度下正常作業(yè);多機并聯(lián)完成冗余或增容,保證負載在各種狀況下的供電安全;可接入兩路獨立的市電,習慣雙電源供電體系;輸入阻隔變壓器和輸出阻隔變壓器能夠完成UPS輸入和輸出的徹底電阻隔;邏輯電源均選用冗余規(guī)劃;發(fā)電機形式下,兼容錯相運轉(zhuǎn),均能進步工業(yè)UPS的壽數(shù)。

4 結(jié)束語

總上所述,軌跡交通職業(yè)地鐵中應運用工業(yè)UPS。工業(yè)UPS就顯性特色而言有四要素:

①可選配的高等級IP防護等級,習慣惡劣物理環(huán)境;

②高等級的抗擾度,習慣惡劣電氣環(huán)境;

③工頻變壓器的電氣阻隔,習慣工況負載沖擊;

④高牢靠性,運用壽數(shù)長。

在使用環(huán)境方面,商業(yè)級UPS一般使用于IDC機房內(nèi),對溫度、濕度、粉塵、腐蝕性氣體有嚴厲的要求,不能用于嚴格場合,而工業(yè)級UPS則一般使用于高溫高濕多粉塵或鹽霧的場合;在牢靠性方面,商業(yè)級UPS規(guī)劃壽數(shù)一般在5年左右,而工業(yè)級UPS則通過選用工業(yè)級乃至軍用級器材、增大冗余度、強化工藝規(guī)劃和進步安全性裝備等技能,使產(chǎn)品壽數(shù)到達乃至超越20年。別的,在電氣環(huán)境、負載特性、機械強度、電氣阻隔、輸入輸出維護、通訊接口、旁路要求、附件挑選、IP防護等級和鈑金要求等方面,商場對工業(yè)級UPS的要求均遠高于商業(yè)級UPS。

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