在铁路运输中,为了保障车辆运行安全,每隔100公里左右就要设制一处列车检修所。检修所对所有途经的列车进行走行部检查,通过检查发现热轴车及有故障车辆进行扣车检修。这种检查方法完全靠工人的手摸、眼看和现场工作经验,在工作中很难保证所有的问题被及时发现。因此,在检查中经常发生漏检造成行车事故。为了减少车辆行车事故,自上个世纪七、八十年代车辆系统在全路铁路沿线开始装配红外线检测系统。红外线检测系统的大量使用,对防止车辆热轴事故的发生起到了重大作用。
　　
　　一、运行中存在的问题
　　
　　红外线检测系统一般有两路电源供应，一路引自供电段的10kV贯通电源；另一路引自车站照明电源。还有些电化区段由于没有10k地方电源，贯通电源只能在牵引变电所将27.5kV再降压至10kV供贯通电源使用。两路电源的转换由两个接触器切换完成。目前在运行中主要存在以下问题。
　　
　　1）近年来,由于电力电子技术的发展及其在工业和交通部门以及用电设备上的广泛应用,包括大功率整流在电气化铁道的应用,电弧炉在炼钢中的应用等,使得谐波对电力设备。电力用户和通信线路等的有害影响己经十分严重,为此我国93年制定了<电能质量公用电网谐波>国家标准,标准中规定了公用电网谐波电压的允许值。详见表1所示。
　　
　　笔者在工作中,曾经对京广铁路线某车站10kV贯通电源信号变压器380V则的谐波含量进行过测试,测试结果如下:测试期间信号楼信号电源屏相序继电器发生动作。
　　
　　测试数据见表2、3、4所示。
　　
　　从数据可以看出,五次谐波很严重,0相电压五次谐波的含量为11.423%,超过标准7.423%,0相电压总的谐波畸变率为11.803%,超过标准6.803%;1相电压五次谐波的含量为10.918%,超过标准6.918%,1相电压总的谐波畸变率为11.794%,超过标准6.794%;2相电压五次谐波的含量为7.402%,超过标准3.402%;2相电压总的谐波畸变率为7.990%,超过标准2.990%。
　　
　　以上是国家电网公司供铁路贯通电源中谐波含量情况。从牵引变电所27.5kV降为10kV供贯通电源的谐波含量更加严重。笔者曾经对多条电气化铁道27.5kV电源谐波含量进行过测试,其谐波总畸变率达到20%-30%。在使用这种电源供信号、通信、红外线、信息系统、生产、生活用电的处所经常发生烧损用电设备的情况。
　　
　　谐波污染对电力设备的危害是严重的。初步归纳起来主要表现为:过负荷和发热、增加介质应力和过电压、干扰和危害以及破坏电子设备和保护控制设备的性能和正常工作。因此,电源内部存在的谐波对红外线检测设备的运行安全是有影响的。
　　
　　2）目前红外线检测设备两路电源转换是靠两个交流接触器完成的,在运行中因控制回路接线松动、交流接触器卡滞、交流接触器线圈烧损等原因造成两路电源无法转换,红外线检测设备因得不到电源无法运行,影响了机车车辆走行部的红外线检测。
　　
　　二、解决方案
　　
　　针对目前红外线所用工作电源内存在的谐波问题、两路电源转换问题,笔者与深圳山特公司研制了一款针对解决铁路红外线检测系统电源中存在的高次谐波、电源波动大、两路电源转换等问题的THDD型铁路红外线专用UPS电源系统。THDD系列铁路红外线专用UPS电源系统可以解决输入电源存在的问题,如输入电压高、输入电压低、电压瞬间跌落、减幅振荡、高压脉冲、电压波动、浪涌电压、高次谐波.两路电源转换等问题。
　　
　　1.系统设备的组成
　　
　　THDD型铁路红外线专用UPS两台、240V电池箱一台(容量由供电时间确定)、STS电源转换开关一台、机箱一台。
　　
　　STS电源转换开关的作用是在不中断电源的情况下对两个独立电源之间的负载进行自动或手动转换。两个电源中的任一个电源均可以指定为首选电源,而另一个即为备用电源。在首选电源出现故障的情况下,从首选电源向备用电源的切换是自动且瞬时完成的,转换时间不大于6毫秒。当首选电源恢复供电后又会返回首选电源。STS电源转换开关解决了用交流接触器进行电源转换中存在的问题。
　　
　　2.铁路红外线专用电源
　　
　　铁路红外线检测系统原理接线图如图1所示。
　　
　　工作原理:红外线专用电源是由两个THDD型UPS与一个STS模块组成。正常运行时两个THDD型UPS同时带电运行,STS模块只将1号THDD型UPS的电源输送给负荷。当1号UPS故障时STS模块将2号UPS的电源输送给负荷。当1号、2号UPS都故障时STS模块会将市电输入电源经静态开关输送给负荷。
　　
　　当专用电源带有电池时,在输入电源停电后,电池电源通过THDD型的UPS中的逆变系统向负荷供电。供电时间根据电池容量决定。在输入电源恢复供电后,THDD型的UPS自动恢复供电。
　　
　　THDD型UPS技术指标见表5、6、7所示。
　　
　　三、使用效果
　　
　　2011年5月份,朔黄铁路公司在对朔州至黄华港铁路全线25处红外线检测站的升级改造中,对电源部分全部采用了铁路红外线专用THDD型UPS电源系统,经过对开通的红外线检测点其中一处的输入电源、输出电源的电压谐波含量测式效果明显。测试结果如下见表8、9所示。
　　

     
　　从以上测试数据看出,朔黄线红外线改造工程所使用铁路红外线专用THDD型UPS在输入电压谐波总畸变率7.959%,高于标准2.959%的情况下,经UPS后输出电压谐波总畸变率为2.653%低于标准2.347%。经测试25套电源转换开关STS转换时间最短3ms最长5ms。低于6ms的时间。输入、输出电压试验室试验,输入115V、输出220V,输入300V、输出220V。符合技术要求。专过经过几个月的现场运行,所供电源质量明显提高,两路电源转换动作可靠,运行效果良好。
　　
　　参考资料
　　
　　[1]王其英主编高频机型UPS技术及应用(M)中国电力出版社2011年1月(211-212)
　　
　　[2]国家技术监督局GB\T14595-93[电能质量公用电网谐波][S]中国标准出版社1994年1月(2)
　　
　　[3]吴竞昌主编供电系统谐波(M)中国电力出版社1998年5月(6)
　　
　　编辑：Harris