山特UPS電源大功率設備西安青鵬科技(西安UPS電源3C3Pro80KVA重慶渝中分公司)山特UPS電源3C3Pro80KVA通訊基站大功率設備應用曾經,通訊基站的穩定運行一直是運營商們頭疼的問題。然而，隨著科技的不斷進步，山特UPS電源3C3Pro80KVA應運而生，為通訊基站的大功率設備應用提供了全新的解決方案。
這款UPS電源設備具有極高的穩定性和可靠性，能夠有效應對通訊基站設備運行中的突發情況。不論是電力波動、電力中斷還是其他不可預測的電力問題，山特UPS電源3C3Pro80KVA都能夠迅速響應并提供可靠的電力保障。
通訊基站山特UPS電源3C3Pro80KVA的產品痛點、優點和使用場景分析如下：
本文對運行中的高速鐵路電力箱變內使用的UPS電源存在的問題進行了分析，提出了解決辦法和建議。
一、山特UPS電源3C3Pro80KVA通訊基站大功率設備應用問題的提出:
高速鐵路的列車行駛是靠CTCS2、CTCS3列控系統控制來實現的。為了確保列控系統的正常運行,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,配電室的一次系統見圖1。
鐵路沿線2～3km設置一處電力箱變。電力箱變由10kV一*負荷貫通線和10kV綜合負荷貫通線同時供電,低壓側分別給負載供電并互為備用,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系統進行監控，實現對配電室及電力箱變設備運行狀態的遙控、遙測、遙信、遙調、遙視、保護及調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的可靠運行,在箱變內配置了容量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。電力箱變內所配UPS電源的主要作用:
1）為遠動設備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，兩路電源在進行切換的過程中，不會導致遠動設備短暫失電而停止運行或重新啟動。
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,為遠動設備和低壓斷路器提供操作電源,實現遠程操控功能。
3）為箱變內二次保護系統提供工作電源。
通訊基站山特UPS電源3C3Pro80KVA產品痛點：
    1. 高價：山特UPS電源3C3Pro80KVA的價格較高，可能超出一些中小型通信基站的預算；
    2. 安裝、維護成本高：山特UPS電源3C3Pro80KVA的安裝和維護需要專業技術人員，并且可能需要進行額外的空調、散熱設施等配套措施，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，可能會增加運營成本。
通訊基站山特UPS電源3C3Pro80KVA優點：
    1. 高可靠性：山特UPS電源3C3Pro80KVA采用了*品質的電池和穩壓技術，能夠提供穩定可靠的電力支持，降低通信基站因電力故障而停機的風險；
    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**的轉換率和低能耗，提供更穩定可靠的電力輸出，同時降低能源浪費；
    4. 多重保護功能：該UPS電源具備過載、短路、過壓、欠壓等多種保護機制，保障通訊設備的安全運行。
總體來說，山特UPS電源3C3Pro80KVA適用于對電力穩定性要求較高的場景，雖然價格較高，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
據某供電段統計,某客運專線全長189km,有104座箱變,自開通后兩年半的時間里電力箱變所配置的UPS電源共發生故障84件。有些箱變配備的UPS電源在開通兩年半的時間內發生兩、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行中也時有發生。UPS電源故障的頻繁發生嚴重威脅了高鐵鐵路的列車運行安全。經過對發生故障的UPS電源拆解、分析,其故障原因主要有以下幾個方面。
1.UPS電源使用環境溫度問題
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。適用運行環境溫度一般為0℃～40℃。由于我國南北溫差較大,在華北、東北、西北地區冬季環境溫度在負-20℃～-30℃左右。夏季室外氣溫高達38℃,由于高鐵電力箱變是金屬外殼,雖然箱體做了隔熱處理,在夏季箱變內溫度隨著環境溫度升高有時會達50℃~60℃左右。箱變溫度變化曲線見圖3,惡劣的使用環境超出了傳統UPS電源的設計使用條件,導致UPS電源不能啟動、保護性關機或損壞。
2.粉塵與凝露造成的問題
據國內某大型UPS廠商統計,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。由于成本、環保及工藝復雜等原因,傳統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電源都應用在辦公室、機房、民用住宅等使用環境比較好的場合,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電源使用環境普遍比較惡劣,這是故障多的一個重要原因。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電源在工作時會產生一定的熱量,當采用風冷散熱時,UPS電源便具有了“吸塵器”現象,將空氣中的粉塵吸入UPS電源內部。粉塵粘附在風扇或電路板上,影響UPS散熱,并有造成電路板短路的風險。如京滬高鐵某區段箱變UPS電路板因粉塵導致的短路故障,見圖5。
UPS電源對環境濕度有著嚴格要求,使用環境濕度10%～90%不能結露。濕度過高在遇冷氣時會在設備內形成水霧或細水珠,尤其在南方潮濕的雨季,結露容易造成電路板短路。傳統UPS電源一般按照IEC529-598規定的IP20等*設計,即可以防止直徑大于12.5mm的外物侵入,防止手指接觸內部零件,沒有對濕度的防護要求。高速鐵路電力使用的UPS電源裝于箱變內戶外使用,箱變內沒有溫、濕度調節系統,使用環境惡劣
3.設計裕量問題
對于1-5kVA的UPS電源生產廠家基于制造成本的考慮,各項設計裕量都會留得比較小,在元器件選型時也是盡量選擇可用又便宜的器件。有的廠商為了降低生產成本,IGBT選型規格過于臨界,當UPS電源在帶有沖擊性負載或過載時容易造成IGBT擊穿。
4.部分元器件超規使用問題
京滬高鐵某區段使用某*牌UPS電源頻繁故障,分析其原因主要是無充電電壓,經廠家分析故障原因是,為了節省成本,提高了風扇的供電電壓,使得風扇超規工作燒損,*終導致開關管過熱而損壞。類似小裕量低成本的設計,對于一般常規的應用可能沒有問題,但鐵路的使用環境和電網質量要惡劣,不加改進直接使用會有極大的風險。
很多UPS電源廠商選用低價的鐵粉類磁芯加工電感,但鐵粉類的磁芯有一個致命缺陷:老化問題。這類磁芯隨著使用時間的推移,性能會逐漸下降,電感量會逐漸降低。當電感量降低到一定程度,電感就會失效,導致機器故障。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UPS雖然有很多器件超規使用,但由于它們的使用環境相當較好,同時絕大多數客戶的負載量都不是很大,所以機器的故障率還不是很大;但直接將這些UPS電源應用于鐵路市場,由于電網及負載的特性差異,故障率就非常明顯了。
5.蓄電池使用環境溫度問題
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,環境溫度升高將加速蓄電池內部水分的分解,在恒壓充電時,高的室溫環境,充電電流將增大,導致過充電。電池長期在超過標準溫度下運行,則溫度升高10℃,蓄電池的壽命約降低一半。在低溫充電時,將產生氫氣,使電池內壓增高,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行環境溫度在-30℃～60℃的環境內,夏季箱變內溫度可達
50℃～60℃。在冬季有些地區箱變內溫度在負的20℃至負的30℃左右。在這種溫度下傳統的蓄電池會因為在低溫下內阻增大,使電池不能進行正常的充電、放電。而在高溫下造成蓄電池嚴重失水和膨脹變形,這些都影響了UPS所配閥控密封鉛酸蓄電池的運行壽命。
同時，通訊基站山特UPS電源3C3Pro80KVA設備還具備出色的通訊功能，能夠與基站設備實現無縫對接。通過自動識別和智能控制，山特UPS電源3C3Pro80KVA能夠實時監測和調整電力輸出，確保基站設備始終處于好的運行狀態。
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，為其提供穩定的可靠電力支持，確保不間斷通信；
    2. 數據中心：數據中心對電力的穩定性和可靠性要求較高，山特UPS電源3C3Pro80KVA能夠為數據中心提供穩定電源保障，防止數據丟失和機器損壞；
    3. 網絡設備：對于一些重要網絡設備，如路由器、交換機等，使用山特UPS電源3C3Pro80KVA可以防止因電力波動或中斷而導致的設備故障；
    4. 其他對穩定電力要求較高的應用場景，如醫療設備、工業自動化等。
三、解決辦法
1.加強器件選擇,提高器件的耐高、低溫的能力
如輔助電源芯片選用高等*的產品,電阻選用陶瓷電阻。輔助電源采用比較大的裕量設計,*證低溫下工作的可靠性。設置溫度控制單元,采用風扇調速技術,在溫度低的時候風扇轉速降低,機器工作溫度上升后自動提高轉速加大通風量。滿足鐵路的負30℃～60℃的運行環境。在UPS電源招標時要杜絕低價中標的問題。
2.電路板的三防處理
UPS電源在制作時所有的電路板都要進行防塵、防潮、防腐的環保三防漆處理。進風口加裝防塵網,減少粉塵的進入,防止因凝露、粉塵造成電路板的短路故障。
3.UPS電源在設計時,增大電路板及器件的設計裕量
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,解決帶沖擊性負載或過載時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,其極板與極板之間的間隙極小,且其酸是固體酸,并能被玻璃纖維網所吸附,整個結構是很緊密的。在高溫下,其基本不存在冒氣冒泡的現象,在低溫下,其更沒有液態酸可冰凍,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,實現免維護。在研究中曾了委托河北省產品質量監督檢驗院對卷繞式蓄電池進行了檢驗,主要針對常溫IC放電容量,低溫負40℃放電容量。低溫負40℃1/5IC放電容量,高溫60℃IC放電容量,高溫60℃1/5IC放電容量進行了測試,經河北省產品質量監督檢驗院檢定在低溫負40℃時放電時間202分鐘,在高溫60℃時放電時間達到313分鐘,滿足鐵路電力設計要求的放電時間不小于2小時的規定。
5.增加蓄電池的日常管理功能
傳統的UPS不間斷電源對所配的蓄電池沒有管理功能,蓄電池質量不行了就進行更換的辦法,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電源按照設定的周期自動對蓄電池進行活化,延長了后備電池的使用壽命。活化放電量為電池容量的20%,即*證了電池的充分活化,又留有足夠的蓄電池能量,確保后備供電的時間要求。
不僅如此，這款設備還具備**節能的特點。通過先進的能量管理系統和智能控制技術，山特UPS電源3C3Pro80KVA能夠根據設備負載的實際需求進行動態調整，**限度地降低能耗，提升節能效果。
值得一提的是，山特UPS電源3C3Pro80KVA還具備強大的擴展性。無論是單機應用還是多機并聯，都能夠滿足不同規模基站的需求。同時，其模塊化設計也為后續的維護和升*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備應用中的的利器。其的穩定性、可靠性和**節能特點，使得通訊基站能夠持續穩定地提供服務，為移動通信行業的發展做出重要貢獻。讓我們一同期待它在未來的應用中發揮更加重要的作用吧！