浅析地铁中整合UPS蓄电池使用及维护

浅析地铁中整合 UPS蓄电池使用及维护

曾远志

广东远顺建筑设计有限公司佛山分公司 广东省佛山市 528315

摘要：地铁系统中的通信系统是地铁项目的操作命令。通信系统控制并直接影响整个线路上列车的运行。地铁和自动扶梯的舒适，照明和排水系统服务于乘客，这些功能的实现主要集中在机电设备上，为乘客提供高质量的出行服务，还可预防突发情况和处理异常情况下的事故。由于连接到主电网的各种负载，会对电网造成干扰和污染，降低电源质量，影响负载设备的正常运行，并导致诸如服务器数据丢失的问题。UPS应急电源为机房中的电气设备提供了保护，可以解决电力系统的干扰问题，例如停电，电压尖峰，频繁偏差，谐波干扰，过压和欠压和电压波动，在线UPS可以在主电源发生故障时保持电路及开关正常运行，为设备提供电源保护。

关键词：地铁弱电系统；UPS蓄电池；使用及维护

1 UPS蓄电池电源的组成及工作原理

UPS是将蓄电池连接到主机并通过主机逆变器和其他模块电路将直流电源转换为交流供电电源的系统设备。UPS蓄电池电源系统包括四个部分：整流器，转换器，储能电池和开关控制器。在该系统中，整流器完成电压稳定功能，采用晶闸管或高频开关整流器，可根据外部功率的变化自动控制输出幅度。更换外部电源时，整流电压的输出幅度基本上可以保持稳定，并且不会出现很大的波动；转换器的转换频率主要取决于振荡频率，在工作状态下会干扰瞬时脉冲，即使对电压进行整流也无法完全消除这种脉冲干扰；储能电池存储与将大电容器连接到整流器相同的直流能量，因此电容器两侧的电压不会突然变化。实际上，电容器的平滑特性用于防止脉冲干扰并净化电池；要完成UPS蓄电池电源系统的日常运行和维护需要开关控制，如果外部电源正常，则将为负载供电并为储能电池充电。切断外部电源后，UPS电源将开始工作，并且储能电池为负载供电。当负载严重过载时，外部电源通过整流直接为负载供电。

2地铁弱电系统UPS蓄电池供电方法及特点

根据《地铁设计规范》的相关准则，用电的可靠性要求和电力损耗的影响，城市轨道交通的用电负荷中最重要的负荷，例如通信系统，信号系统，火灾报警系统和其他弱电流系统，并且电源系统故障会严重威胁驾驶，生命和财产安全。因此，地铁弱电系统由两个独立的电源通过UPS蓄电池供电，在遇到特殊情况下可代替使用维护地铁运营秩序。UPS电源可以进行双转换，UPS由主电源输入和输出滤波器，整流器逆变器，旁路电池和输出功能模块组成。当主电源正常供电时，UPS可以看作是稳定的频率和电源，并且通过整流器和逆变器，它向负载输出净化的交流电并同时为电池组充电。当主电源切断时，电池通过逆变器为负载供电。UPS双转换除了具有过流警报，短路警报，过压保护，短路保护和过载保护的功能外，还具有另一功能，无论是否提供主电源，逆变器均提供负载输出的全部功率。对于铁路运输中的复杂电子设备而言，确保高质量的电源输出非常重要。

3蓄电池工作原理及参数

地铁运行的动力离不开蓄电池这种储能设备。当市电正常供电时，它依靠充电电路将市电提供的电能转换为化学能进行存储。在市电发生故障的情况下，化学能会转换为电能并释放出来，以保持UPS的不间断电源。例如某地铁弱电系统UPS采用HolbecPower 14V60Ah阀控密封铅酸蓄电池，额定电压14V，额定容量60Ah，额定放电电流5A。每个电池包含7个串联的2V单体以终止放电。电池组的数量取决于备用时间的长短，具体取决于每个系统的设计要求。铅酸电池由两组插入硫酸稀溶液中的板组成，给电池充电后，正极是二氧化铅，负极是海绵状铅。放电后，在两块板上都会产生小的软硫酸铅，充电后又变为二氧化铅和海绵状铅。有两种充电方法：均衡充电和浮动充电。均衡充电意味着恒流充电，并且具有充电速度快，持续时间短的特点。电池放电后，可以使用等额充电方法快速补充电能。均衡方法倾向于消除单个电池中的电压变化并平衡电压。浮动充电是指恒压低电流充电，其特点是充电时间长，充电速度慢，旨在弥补由于自放电和增加充电深度而造成的电池容量损失的一小部分。两种充电方式之间的转换由UPS监视模块自动控制。一般地铁弱电系统UPS的充电过程首先均衡，然后浮动。如果主电源丢失或电压波动超出UPS的工作范围，则UPS的主电源将自动切换到电池电源。自动切换主要发生在晚上，当双电源开关被切换时，当开关完成时，它会自动切换到主电源为电池充电。延长电池寿命的放电周期为4个月，并且放电时间更长。当单体电压低于2伏特时连续放电会形成易于不可逆的硫化物，从而恢复电荷恢复能力。劣化严重损坏电池并缩短其寿命。

4电池日常维护

在日常检查中，需要仔细观察电池的外观，并用干燥的无纺布擦拭表面灰尘。电池的端子极容易发生电化学腐蚀，必须定期向极中添加保护油以防止电池极的氧化和腐蚀。在运输和安装过程中，颠簸会产生看不见的裂纹，在充电和放电后，裂纹会膨胀和泄漏，从而腐蚀电池框架并损坏钢结构机柜。如果电解液溢出，用碱性溶液中和，然后彻底冲洗被污染区域以免侵蚀周边的设备。如果皮肤接触电解液，用清水彻底冲洗后擦拭干净。如果电池壳膨胀，破裂甚至泄漏，通常会伴随着内部电阻的增加和电池温度的升高，必须及时更换有缺陷的电池。由于大量串联的电池，整个电池组的端电压达到400伏特高压甚至更高，这对人体是致命的威胁。因此，从安全操作保护起见，在整个电池更换过程中必须戴上绝缘手套和护目镜。要更换电池，先断开电池充电器和输出断路器的连接，松开螺钉和螺母，拆下电池的连接部分，再拆下电池主体，并检查电池座，绝缘子和基板是否处于良好状态，更换有缺陷或有安全隐患的零部件。安装新电池时，注意极性顺序，换句话说，新电池的正极连接到前一支旧电池的负极，并且负极连接到下一电池的正极。电池的最佳工作温度为17至25摄氏度，温度过低会降低电池使用容量，温度过高会缩短电池寿命。根据实验室数据，温度每升高10摄氏度，化学腐蚀速率就会加倍，电池寿命可能会缩短了一半。此外，在实际使用中，还需要考虑不同位置的电池温度差异，因为UPS主机会散发大量热量，机柜中的通风不良，或者如果电池离UPS主机太近，则个体电池的温度会升高，从而影响其使用寿命，影响整个动力系统的可靠性。在设计和安装蓄电池时，需要特别注意。

5评价结论

UPS蓄电池是地铁弱点系统的储能设备，可在切断主电源时为负载供电，电池的性能直接决定弱电系统的运行状态，例如通信，信号，火灾报警等，与乘客的生命安全有关。作为铁路运输运营和维护的必要设备，必须长时间保持电池性能高品质，高可靠性和高安全性。

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