铁路电力箱变UPS经常故障的原因

UPS电源作为备用控制工作电源，对铁路供电系统具有重要意义。电力箱变UPS故障的频繁发生严重影响了铁路的可靠供电。根据石家庄供电公司供电所统计，石太客运专线自2009年4月1日开通至今，箱变内的UPS故障多达数百起，甚至同一UPS多次出现故障。在其他高速铁路上，电力箱变用UPS的故障频发，也经常发生在电力箱变运行中。比如京沪高铁某区段箱变中使用的2kVAUPS71台，该线开通一年来先后有18台发生故障，故障率25.4%，严重威胁着该线行车安全。

下面就为大家对电力箱变UPS的失效原因分析一下。

1、大温差环境

      当前铁路10 kV电气化箱变所采用的UPS主要针对数据中心或办公 IT设备，其工作环境温度为0~40℃。尽管电控箱变频器内安装有加热器和风扇来控制温度，但由于箱变为金属外壳，导温能力强，环境温度对箱变温度影响较大。

                 高温环境：京沪高铁某区段箱变UPS一年内失效率25.4%，对故障机器进行分析后发现，其中15台由于箱内温度过高，超过UPS正常工作温度范围，导致设备炸机。

                 低温环境：太行山区的朔黄铁路上，有36套2 kVA的 UPS供沿线红外测试设备使用。夏天运行正常，而冬季温度下降到-20℃以下，即由于低温造成UPS保护性自动关闭，直到环境温度回升至-10℃以上才能恢复供电。

      电力箱变用的UPS配置蓄电池为贫液阀控密封铅酸蓄电池。阀控密封式铅酸蓄电池允许使用环境温度为-15℃~45℃，建议使用温度为-5℃~30℃，箱变运行环境温度为-20℃~55℃，箱变温度在-50℃~60℃。冬天，箱变内部温度低于-20℃，高温差严重影响了UPS配用阀控密封铅酸蓄电池的使用寿命。

2、尘埃和凝露

      根据某大型UPS生产企业统计，其UPS故障1~10 kVA UPS中，近30%的故障是由凝露、粉尘引起的。传统的UPS生产厂家很少对其电路板进行防潮、防腐、防尘三防处理，原因是成本、环保和工艺复杂。但铁路电力箱变所处的环境一般都比较恶劣，这是UPS发生故障的重要原因。

      当UPS工作时会产生一定的热量，采用风冷散热， UPS便具有了“吸尘器”的功能，会把空气中的灰尘吸进UPS内部。灰尘一旦附着在风机或电路板上，不仅会影响UPS的散热，而且会导致电路板短路。京沪高铁箱式变频UPS线路板因粉尘造成短路故障。

      铁道用电箱变箱一般用于室外，箱变箱虽然安装了温湿度调节系统，但主要受外部环境影响。与传统 UPS相比， UPS一般都是按照IEC529-598标准设计的IP20保护外物入侵，而对水或水分没有特殊保护。在设备内遇冷湿度过高会形成水雾或水珠，特别是在南方潮湿的雨季，结露极易造成电路板短路。

3、电网谐波

      随着电力电子技术的发展，高功率整流器在电气化铁道中得到广泛应用，其产生的谐波严重影响着电力设备、电力用户和通信线路。

由于谐波严重，京广线、京山线的电力自闭线路都出现了相序翻转现象。常规的UPS都是为普通工业电网和民用电网设计的，当UPS直接被用来供电质量较差的铁路箱式变电站时，必然会出现许多以前在其应用中从未出现的故障。

4、设计余量不足，没有考虑冗余

      对1~5 kVA小功率的UPS，厂商基于成本考虑，各种设计余量都会留得较少，元件选型时也是尽量选用可用且最便宜的。首先，电路板多采用单层板设计，其电流密度和安规距较小；第二，感电磁心大多选用铁粉类磁心，长时间运行，感电磁心性能会逐渐下降，感电量会逐渐减少。在电感量下降到一定程度时，电感将完全失效，从而引起机器炸机。

      北京中科博汇科技有限公司拥有一批受过厂家专业培训或权威机构培训的工程技术和销售人员，可为广大的UPS用户提供科学、细致、合理的UPS设计方案及良好、及时的售后服务。服务热线400-669-3938.