提高煤矿铁路通信设备供电系统质量的措施

资源类型:pdf 资源大小:19.00KB 文档分类:交通运输 上传者:贾光茂

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【作者】 米敏  张延通  米淑敏 

【出版日期】2005-04-15

【刊名】煤矿现代化

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随着高科技的迅猛发展,大规模集成电子电路广泛的运用在通信领域中,所以对电源的质量要求也越来越高。在矿煤铁路沿线的各矿、站,因交流电源供电系统质量低劣,电压和频率的波动经常大大超出允许范围。用电高峰时,远离配电所的车站,电压往往低至160V;用电低峰时,离配电所近的车站,电压往往高达270V。同时,因电源被污染,输出波形严重畸变。此外,电网超负荷工作或受雷电影响时,也随时有停电的可能。这些都会造成设备无法正常工作甚至损坏。因此如何改善和提高通信设备的供电系统质量,保证通信正常运行,已成为至关重要的问题。1提高供电系统电源质量措施供电系统电源质量低劣,主要表现是停电、易受雷击、电压和频率大幅度变化,以及电网波形严重畸变等几个方面。1.1防雷击方面在电网交流电源变压器输出端、通信电源室(或机械室)交流电源输入端和电源设备上,加装的电源防雷单元,宜采用可恢复式且具备遥测功能的防雷系统,以便减少维修工作量,并能及时发现和更换失效的防雷元件。此外,地线也是防雷的关键环节。根据近几年来的实践经验,地线的接地电阻值必须达标。采用2.5m长的500mm×50mm×5mm规格角钢作为接地体,接地体的间距应大于2倍的角钢长度;引线须采用多股铜芯绝缘线,且截面积满足要求。为防止接地体与引线焊接部位氧化,宜采用环氧树脂包封。为便于维护和测试,地线的引线应设断开装置,选用铜线和铜螺栓。室内的地线引线也须采用有足够截面的铜芯绝缘线,呈星形状直接引至地线断开装置,且越短越好。1.2降低电压变化幅度采用自动稳压器,是一种行之有效的降低电压变化幅度的办法,虽然降低了使用率,但对在±20%范围内变化的交流电压,仍然有满意的稳压效果。若交流电压变化范围达±30%时,不能再采用通用稳压器,而应采用抗干扰参数稳压器。抗干扰参数稳压器初、次级是隔离的,是一种震荡型稳压器。利用LC组成功率震荡,能合理调整震荡带宽及电压补偿,可在很大范围内稳压,其输入电压调整率高达±40%。可见抗干扰参数稳压器的稳定度很高,而且它的防雷击和抗干扰能力也很强,能有效地抑制毫秒脉宽高频干扰脉冲。但它对电网的频率变化和波形严重畸变没有很大改善,当交流电源停电时也不能继续供电。1.3改善频率变化电网频率大幅度变化通常是很难改善的。虽然频率变化对一般的仪表设备没有明显的影响,但对某些通信设备而言,电网频率大幅度变化是不能容忍的。为了获得稳定的频率,可以采取接入在线式UPS不间断电源的办法来解决。传统的在线式UPS是采用AC-DC-AC逆变工作方式。电网输入只是提供能量,UPS将市电经整流滤波变成直流,然后再经PWM调制后进行放大,再解调成50HZ稳定频率输出。电网频率和UPS输出频率两者并无直接关系,50HZ对UPS输出频率的影响,从能量角度来说,只是使效率有微小变化。1.4改善电网波形畸变电网波形通常会受到严重干扰,电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、过电压和电压跌落,以及线路噪音为主要干扰,这些干扰脉冲的频率范围及幅度范围很宽,通常各类稳压器对这些干扰脉冲是很难彻底消灭的。如果电网先经过在线式UPS,再接至负载,上述情况就能获得根本改善。这是由于UPS输出的正弦波是经逆变后重新产生的,它与电网输入的正弦波没有直接关系,故电网上的各类干扰脉冲被完全隔离和彻底滤除。2抗干扰参数稳压器与UPS不间断电源的连接为了过载时能自身保护和不停电检修,UPS不间断电源系统通常都具有旁路功能,其中相位跟踪是以中线作为参考基准,即输入输出共用中线,因此,不间断电源通常并不能与电网完全隔离。但若在不间断电源前面加接1台抗干扰参数稳压器,就能构成一个完善的通信设备供电系统。因为抗干扰参数稳压器的初、次级是隔离的,次级强迫接地就不受限制,这样就保护了负载与电网完全隔离,从电网窜入的干扰就能得到消除。参数稳压器与UPS不间断电源直接连接,还有匹配问题,因为不间断电源的输入回路是整流式非线性负载,而参数稳压器的标称功率,通常是对线性负载的平均功率而言。波峰因数是从脉冲电流幅度的角度,来描述整流式输入回路非线性负载的特性;功率因数是从相位差角度,来描述感性负载或容性负载造成电流与电压波形相位超前或滞后的负载特性。波峰因数=瞬时脉冲电流值÷均方根电流值功率因数为COSφ(φ为电流与电压的相位差)通常UPS输入回路波峰因数可达3:1或更高,即瞬时功率为平均功率的3倍以上,而UPS的功率因数一般均在0.7以下。徜若直接将参数稳压器与UPS不间断电源连接,则参数变压器的额定输出要增大约2~3倍,才能与UPS相匹配。由此可见,参数稳压器与UPS不间断电源连接前,应进行改进,即降低UPS的波峰因数或提高其功率因数。主要方面是加匹配级,在UPS整流式输入回路中,增加有源功率滤波器或传统无源功率滤波器。有源功率滤波器,对交流电网的阻抗变化和谐波电流频率变化有较好的谐波补偿性能,并能将功率因数提高到0.99左右,有源功率滤波器,可对1kW以下的小功率整流式输入回路功率因数进行补偿,其效果理想,但电路复杂,成本较高。对于某些要求不高的场合及考虑经济因素时,特别是大功率回路的补偿,则常采用无源功率滤波器。这是一种廉价而又行之有效的改进方法,但高频电感的设计、参数的选择和工艺要求都很关键。UPS输入端接入有源功率滤波器或无源功率滤波器后,就能够与同等功率的参数稳压器相连接,可成为一种较好的电源供电系统。3效果采取上述措施后,由防雷抗干扰参数稳压器、在线式UPS加匹配线及软启动开关组成的小型供电系统(如图1),是一种切实可行的,能保证通信设备正常工作的优质供电系统。如平煤(集团)铁运处中心站地区通信,所用电源就是采用这种抗干扰参数稳压器加UPS不间断电源,为交换机、微波、PCM、载波、车站电话集中机等通信设备集中供电,虽然市电电压波动较大,如减幅震荡、尖峰脉冲、欠压、过压、短时中断和停电等,采用了这种高质量的通信供电系统,几年来,通信设备基本上完好无损。图1小型供电系统框图抗干拢参数稳压器匹配线UPS软启动负载电源防雷单元提高煤矿铁路通信设备供电系统质量的措施$平顶山煤业(集团)公司铁运处@米敏 $平顶山煤业(集团)公司铁运处@张延通 $平顶山煤业(集团)公司铁运处@米淑敏

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