影响UPS可靠运行的主要因素与对策

1 引言

为了确保高铁的可靠运行，需要在铁路沿线部署用于信号监测和控制的远程基站，UPS为基站中的电子设备提供净化的不间断电源，因而UPS的可靠性对基站的正常工作以及高铁的可靠运行至关重要。通常，UPS主要是针对数据中心或办公室内的IT设备设计的，当应用环境发生显著变化时，UPS的可靠运行将面临一些新的挑战。本文针对铁路远程基站的特殊应用环境，分析影响UPS可靠运行的主要因素，并给出一些建议和对策。

2  影响UPS可靠运行的主要因素与对策

2.1  雷击

雷击是导致电子产品故障的主要原因之一，IEC61000-4-5对电子类产品防雷等级定义如表1所示，UPS一般按照防护等级4设计，即在电源输入端口放置压敏电阻或气体放电管来吸收雷击脉冲能量，进而避免电源内的半导体器件损坏。

表1  IEC61000-4-5防雷等级

防护等级    测试电压 (kV)

1                 0.5

2                 1.0

3                 2.0

4                 4.0

X                 定制

在室内应用场合，雷击脉冲经配电系统衰减后才能到达UPS的电源输入端，由于远程基站暴露在户外，存在被雷电直接击中的可能。如果系统防雷措施不够完善，UPS作为安装在基站设备前面的电源保护装置，将直接承受雷击带来的电压与电流冲击，导致UPS损坏。因此，为了保证基站的可靠运行，在基站设计阶段就应考虑足够的雷击防护，可采取的措施有：

(1) 加强基站外部防雷系统，条件允许的情况下可以考虑为基站配置建筑物屏蔽。

(2) 确保基站内良好接地。

(3) 加强基站电源接入系统的防雷保护，尽量避免雷击脉冲由电力线直接进入UPS。

(4) 定制更高防雷等级的UPS。

2.2   环境温度

UPS是由大量电子元器件组成的精密电气设备，环境温度影响着UPS的可靠运行。

(1)    环境温度过高

依据MIL-HDBK-217F或Telcordia  SR-332 手册可知，环境温度越高， UPS的平均无故障间隔时间(MTBF)越短。如果环境温度超出UPS允许的最高工作温度（一般为40 oC），会触发过温保护或损坏内部器件，造成UPS无法正常工作。

(2)    环境温度过低

由元器件规格书可知，环境温度越低，铅酸蓄电池、电解电容等含有液体成分的器件性能变差。如果环境温度低于UPS允许的最低工作温度（一般为0 oC），会导致部分元器件失效，造成UPS无法正常工作。

在室内应用场合，由于空调系统的存在，室温在25oC左右， UPS工作在较为理想的环境温度中，可靠性较高。然而，在远程基站的应用场合，不完善的环境温度调节系统会使UPS工作温度超出设计规格，导致UPS保护或损坏。可采取以下对策来改善应用环境：

(1) 配备相应的空调设施并为基站内部设备配置合理的散热通道。

(2) 在无法配备相应空调设施的情况下，应采取其它的散热措施如加强通风。

(3) 在气温较低时，加强基站保温措施。