UPS在鐵路遠程基站中的應用問題與對策

1 引言

為了確保高鐵的可靠運行，需要在鐵路沿線部署用于信號監測和控制的遠程基站，UPS為基站中的電子設備提供凈化的不間斷電源，因而UPS的可靠性對基站的正常工作以及高鐵的可靠運行至關重要。通常，UPS主要是針對數據中心或辦公室內的IT設備設計的，當應用環境發生顯著變化時，UPS的可靠運行將面臨一些新的挑戰。本文針對鐵路遠程基站的特殊應用環境，分析影響UPS可靠運行的主要因素，并給出一些建議和對策。

2 影響UPS可靠運行的主要因素與對策

2.1 雷擊

雷擊是導致電子產品故障的主要原因之一，IEC61000-4-5對電子類產品防雷等級定義如表1所示，UPS一般按照防護等級4設計，即在電源輸入端口放置壓敏電阻或氣體放電管來吸收雷擊脈沖能量，進而避免電源內的半導體器件損壞。

表1 IEC61000-4-5防雷等級

防護等級 測試電壓 (kV)

　 1 0.5

　　2 1.0

　　3 2.0

　　4 4.0

　　X 定制

在室內應用場合，雷擊脈沖經配電系統衰減后才能到達UPS的電源輸入端，由于遠程基站暴露在戶外，存在被雷電直接擊中的可能。如果系統防雷措施不夠完善，UPS作為安裝在基站設備前面的電源保護裝置，將直接承受雷擊帶來的電壓與電流沖擊，導致UPS損壞。因此，為了保證基站的可靠運行，在基站設計階段就應考慮足夠的雷擊防護，可采取的措施有：

(1) 加強基站外部防雷系統，條件允許的情況下可以考慮為基站配置建筑物屏蔽。

(2) 確保基站內良好接地。

(3) 加強基站電源接入系統的防雷保護，盡量避免雷擊脈沖由電力線直接進入UPS。

(4) 定制更高防雷等級的UPS。

2.2 環境溫度

UPS是由大量電子元器件組成的精密電氣設備，環境溫度影響著UPS的可靠運行。

(1) 環境溫度過高

依據MIL-HDBK-217F或Telcordia SR-332 手冊可知，環境溫度越高， UPS的平均無故障間隔時間(MTBF)越短。如果環境溫度超出UPS允許的最高工作溫度（一般為40 oC），會觸發過溫保護或損壞內部器件，造成UPS無法正常工作。

(2) 環境溫度過低

由元器件規格書可知，環境溫度越低，鉛酸蓄電池、電解電容等含有液體成分的器件性能變差。如果環境溫度低于UPS允許的最低工作溫度（一般為0 oC），會導致部分元器件失效，造成UPS無法正常工作。

在室內應用場合，由于空調系統的存在，室溫在25oC左右， UPS工作在較為理想的環境溫度中，可靠性較高。然而，在遠程基站的應用場合，不完善的環境溫度調節系統會使UPS工作溫度超出設計規格，導致UPS保護或損壞。可采取以下對策來改善應用環境：

(1) 配備相應的空調設施并為基站內部設備配置合理的散熱通道。

(2) 在無法配備相應空調設施的情況下，應采取其它的散熱措施如加強通風。

(3) 在氣溫較低時，加強基站保溫措施。