Характеристики основных узлов ЭПУ

ОмГУПС

кафедра «Системы передачи информации»

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ УСТРОЙСТВ ЖАТС»

ОМСК 2010

       

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

     

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.Характеристики  основных узлов ЭПУ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

      1.1.Вводные устройства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

      1.2.Выпрямители. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

      1.3.Аккумуляторная батарея.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

      1.4.Преобразователи напряжения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  .13

  2.Выбор преобразователей напряжения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

  3.Расчет аккумуляторной батареи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..15

      3.1.Расчет емкости и выбор типа аккумуляторов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 

      3.2.Расчет числа элементов аккумуляторной батареи. . . . . . . . . . . . . . . . 17

   4.Расчет и выбор выпрямителей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 

   5.Расчет источников переменного тока. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19               .      5.1. Расчет и выбор ДГУ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19   

       5.2.Расчет потребления электроэнергии от внешней сети . . . . . . . . . . . .20                                                                                                                 

   6.Размещение оборудования ЭПУ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

   7.Расчет токораспределительной сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 

   8.Расчет защитного заземляющего устройства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 

   9.Защита от внешних перенапряжений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 

  10.Расчет надежности ЭПУ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 

   11.Мониторинг системы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30 

   Библиографический список. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30 

   Приложение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 

 

 

Введение

 

Система электропитания стационарных устройств связи и автоматики – это «сердце и кровеносные сосуды» оборудования, сложный комплекс, на который приходится более 40 % количества и повреждений и стоимости системы.

Цель работы: составить по заданным условиям задания один из вариантов системы электропитания с расчетом и выбором ее элементов.

Система электроснабжения России на это время: генераторы 20 кВ электростанций- 100 региональных распределительных сетей, 11 объединенных ОЭС, ЛЭП-1150, 500, 220, 110 кВ.

Основные источники электроэнергии при проектировании − внешнее электроснабжение по фидерам напряжением 380, 220 В 50Гц, местная дизель-генераторная установка (ДГУ) и аккумуляторная  батарея (АБ).

По уровню надежности электропитающие установки (ЭПУ) связи и автоматики разделяют на электроприемники  I, I особой и II категорий.

К ЭПУ особой группы I категории надежности относят посты ЭЦ, узлы связи с количеством портов (абонентов) более 10000, узлы междугородной  и международной связи, узлы связи, соединенные с узлами оперативных служб.

К ЭПУ II категории надежности относят узлы местной связи с количеством портов до 1024, базовые станции подвижной связи.

Питание ЭПУ I категории и особой группы I категории осуществляют от двух фидеров внешнего электроснабжения. Для особой группы обязательно наличие дополнительно одной автоматизированной дизель-генераторной установки (АДГУ), а при отсутствии одного из фидеров – двух АДГА .

Для питания ЭПУ II категории в качестве одного из двух независимых источников допускается использование ДГУ.

На время переключения фидеров или ввода ДГУ в устойчивую работу питание ЭПУ особой группы I категории должно осуществляться при возможной максимальной  нагрузке от АБ в течение не менее  2-х часов, питание ЭПУ I  категории – не менее 8-и часов, а ЭПУ II категории – не менее 24-х часов.

Из всех используемых в настоящее время способов электропитания в данном проекте рассматривается наиболее емкая работа ЭПУ для стационарных объектов связи и автоматики по системе «On-Line», т. е. с двойным преобразованием электроэнергии. При данном способе электропитания входное сетевое напряжение преобразуется в постоянное при наличии свинцово-кислотной АБ, работающей в буфере с выпрямителями, а постоянное напряжение с помощью электронных блоков − в заданное переменное или постоянное напряжение нагрузки.

 

Вводные устройства

Систему электроснабжения переменным током [1] выбираем по системе ТN-S, когда с питающей подстанции напряжение подается по пятипроводной  линии (Т − три фазы, N − нейтраль, S − защитный провод, обозначаемый в схемах ЭПУ как РЕ) или по системе ТN-C или ТN-C-S, когда с подстанции на ЭПУ связи и автоматики питание осуществляется по четырехпроводной линии (три фазных провода и объединенный – провод нейтрали и защитный, обозначаемый в схемах ЭПУ как PEN). Подобное различие схем рассмотрим при выборе схемы защиты от внешних перенапряжений и от аварийных токов.

По фидерам внешнего электроснабжения 380/220 В 50 Гц напряжение подается к вводным устройствам электропитания. К последним можно отнести [2] вводные шкафы ШВР, щиты ВЩ-3М, ПВ, ЩВП-73, ЩВРА-3, ГРЩ и др. с защитой от перегрузок по току и от перенапряжений и с установленными в них счетчиками учета электроэнергии (Wh), находящимися под контролем (под пломбами) электроснабжающих организаций, в том числе и железнодорожных энергоучастков. Если вводных щитов несколько (например, 2 щита ВЩ-3М), то следующие за ними устройства (ЩПТА и др.) подключаются через шкафы АВР или щиты ЩАВР. Дизель-генераторные установки (ДГУ) могут подключаться в аварийной ситуации как к щитам ЭПУ с тремя вводами, имеющими встроенную панель АВР (например, ЩВРА-3), так и к щитам ЩПТА, имеющим один ввод внешнего электроснабжения и один переключаемый – от ДГУ.

Вводные устройства ЭПУ совместно с АВР должны обеспечивать:

- защиту оборудования от внешних перенапряжений и от токов короткого замыкания;

- постоянный контроль наличия напряжения в каждой фазе цепей основного и резервного внешних источников питания;

- контроль чередования фаз этих источников;

- непрерывное сравнение текущих значений напряжений основного и резервного вводов с заранее заданными допустимыми отклонениями от номинального напряжения и переход на резерв при выходе напряжения за пределы отклонения;

- контроль параметров ДГУ в дежурном и аварийном режимах ЭПУ;

- совместно с АБ и ДГУ включение аварийного освещения АО;

- восстановление доаварийного состояния;

- по команде дежурного оператора системы связи и автоматики отключение основного или резервного вводов при ремонте;

- визуальный контроль наличия фазного напряжения основного и резервного вводов и индикация ввода, подключенного к нагрузке.

В настоящее время при выборе вводно-распределительных шкафов ШВР существует следующая структура условного обозначения:

ШВР(1*) У(2*)/ I_н (3*) (4*) (5*) К, где

1* – исполнение по виду включения ввода: Р – ручное, А – автоматическое, О – отсутствие ручного включения ввода;

У – наличие счетчиков учета электроэнергии;

2* – номинальное напряжение, В (380, 220);

I_н – номинальный ток общего потребления;

3* – количество вводов внешней сети электроснабжения (1,2,3);

4* – количество вводов от ДГУ (0,1,2);

5* – исполнение по месту установки: П – напольное, С – настенное;

К – наличие панели коммутации аварийного освещения.

Для ЭПУ I категории надежности можно выбрать, например,

ШВРАУ 380/I_н 20 П К с функциональной схемой, приведенной  на рис.2, а для  ЭПУ особой группы I категории можно выбрать, например,

ШВРАУ 380/I_н 21 П К с функциональной схемой, приведенной на рис. 3.

Для необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП) для ВОЛС выпускаются по подобным схемам настенные шкафы, например, типа ШВРАУ 220/Iн 21 С К.

На рис. 2, 3 показаны контакторы К1, К2, К3, К4 с блокировкой, исключающей их одновременное включение, показаны защиты по току (предохранители ПН-2, автоматические выключатели Q c защитными характеристиками В, С, или D), защита по напряжению (разрядники Р или варисторы на каждой фазе, а также между проводами N и РЕ при 5-и проводной схеме TN-S).

 

 

          

 

Рис. 2. Функциональная схема шкафа ШВРА для ЭПУ II категории надежности

 

Предохранители ПН-2 выбирают на ток, равный 3I_н, со временем отключения нагрузки до 5 с, где  I_н – номинальный ток нагрузки.

 Автоматические выключатели типов ВА 47-29, ВА-5135, ВА-5343М и др. выбирают с учетом того, что тепловой ток биметаллических или триметаллических расцепителей I_т=(1,05-1,25) I_н . Поэтому выбирают I_ва =(1,3-2,5) I_н .

 По степени срабатывания от магнитной защиты выключатели ВА классифицируются по группам В, С и  D с токами срабатывания, равными соответственно 5I_н, 10I_н, (15-40)I_н за время 0,1 с и менее. Для ускоренного отключения нагрузки выбирают выключатели с характеристикой В, для моторной нагрузки мастерских– с характеристикой D, для основной нагрузки–с характеристикой С.

Ввод 3 от ДГУ

Ввод 2

Ввод 1

  

 

Рис. 3. Функциональная схема шкафа ШВРА для ЭПУ особой группы

I категории надежности

 

Для негарантированных нагрузок (мастерские, общая вентиляция, общее освещение узла связи и автоматики и др.) не предусматривается питание от ДГУ во время аварий. Электроснабжение их может быть организовано от шин негарантированного питания ЩПТА, ШВРА или от отдельных шкафов ШВР при нормальном режиме электроснабжения.

При необходимости выбора шкафов (блоков) АВР существует следующая структура условного обозначения:

       АВР-(1*)-(2*),

Где 1* −  условное обозначение схемы автоматики включения резерва, например, 0 − для 2-х вводов на 2-х контакторах на ток до 63 А без приоритета ввода;        1 − для 2-х вводов на 2-х контакторах на ток от 40 до100А, приоритет 1 ввода; наконец, 6 − для 3-х вводов (в том числе ДГУ) на 4-х контакторах на ток 160 − 630 А;

2* − номинальный (уточняющий) ток шкафа, А.

Предельные габариты шкафов напольного типа в мм – 2250´800´600, для настенного варианта – 1380´530´215.

 

1.2. Выпрямители

Отказ от выпрямителей типа ВУК и ВУТ, использовавших силовые трансформаторы на напряжение 380/220 В частотой сети 50 Гц, и замена их на выпрямители с бестрансформаторным входом и частотой преобразования энергии (20 – 100) кГц позволили резко повысить КПД с 0,65 – 0,7 до 0,9 – 0,95, снизить затраты на металл, уменьшить габариты, снизить уровень шумов и улучшить стабильность на выходе, повысить защищенность аппаратуры связи и автоматики от внешних воздействий.

Используемые в настоящее время выпрямители в большинстве своем состоят из входных и выходных пассивных НЧ-фильтров, выпрямителя,  корректора коэффициента мощности (ККМ) и преобразователя постоянного напряжения ППН с элементами управления, осуществляющими регулировку, стабилизацию напряжения и ограничение тока на выходе с помощью широтно-импульсной модуляции. Один из вариантов функциональной схемы выпрямителя дан на рис. 4, где приняты следующие обозначения:

ФП1, ФП2 – входной и выходной  LC-фильтры помех;

В1, В2, В3 – выпрямители;

ДР1, ДР2, ДР3 – драйверы (согласующие устройства управления);

К1, К2 – контроллеры управления ККМ и ППН;

ДТ1, ДТ2 – датчики тока;

УМ – усилитель мощности на силовых транзисторах;

ТР1 – высокочастотный, импульсный трансформатор;

ТР2 – маломощный трансформатор для питания цепей управления;

ФНЧ – фильтр нижних частот ППН;

УКИ – узел управления, контроля и обмена информацией по цепи Ethernet;

ДТН – датчики температуры и напряжений АБ.

 

 

Рис. 4. Функциональная схема выпрямителя

Корректор ККМ выполняет функции активного фильтра сети, снижая уровень помех и реактивной составляющей входного тока.  Одновременно он повышает (до 380 – 400 В) и стабилизирует на своем выходе постоянное напряжение, содержит накопительный конденсатор С1,  корректор формы тока на индуктивности L1, транзисторе Т1 с цепями управления и с буферным конденсатором С2. Устанавливается в выпрямителях мощностью более 300W

Усилитель мощности УМ преобразователя ППН выполняется на мощных гибридных сборках, МОП-транзисторах с изолированным затвором. Этот каскад выполняется по двухтактной полумостовой (при мощности источника до 2 кВт) или мостовой схемам,  для эффективного управления которыми разработана серия специализированных интегральных микросхем: TL494, 1156ЕУ2 и др. Общим для ККМ и УМ является использование широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с контуром обратной связи для регулирования выходного напряжения и тока, работа на частоте (20-100)кГц. Упрощенная функциональная схема управления двухтактным преобразователем  приведена на рис. 5.

 

 

Рис. 5. Функциональная схема микросхемы с ШИМ для двухтактного

преобразователя

На схеме приняты следующие обозначения:

G – задающий генератор пилообразного напряжения с частотно-задающими элементами R_f и С_f ;

ИОН –  источник опорного напряжения;

БЗ – блок защиты по току и напряжению;

DL – логическое устройство, распределяющее импульсы по силовым ключам со сдвигом относительно друг друга на 180⁰ для устранения сквозного тока. Часть входного сигнала U_ос = U_оR2/(R₁ + R₂), поступающего с выхода выпрямителя, воздействует на прямой вход усилителя сигнала ошибки, выходной сигнал с которого U_ус определяется через разность напряжений U_ос, U_ион  и коэффициент усиления К_у:

 

                                  U_ус = (U_ос – U_ион)К_у.                                        (1)

 

Так как на входе компаратора действуют два сигнала, то на интервале превышения пилообразного напряжения над напряжением U_у на выходе компаратора образуются импульсы прямоугольной формы, длительность которых зависит от величины U_ос.

Узел DL разделяет последовательность импульсов с выхода компаратора на две для поочередного управления силовыми ключами преобразователя с исключением возможности одновременной подачи сигнала на оба ключа.

Основные требования к выпрямителям:

- обеспечение стабилизации и регулировки выходного напряжения;

- ограничение тока нагрузки;

- обеспечение заряда и подзаряда АБ;

- выходное напряжение в нормальном режиме должно быть равно нормируемому напряжению нагрузки и буферному напряжению АБ;

- диапазон отклонения напряжения содержания АБ от задаваемого при разной температуре не должен превышать 1 %;

- защита от повышения выходного напряжения и от короткого замыкания (к. з.) на выходе;

- гальваническая развязка их нагрузки от входной сети;

- выключение при отклонении напряжения входной сети за допустимые пределы;

- задержка включения и плавный запуск.

Усовершенствование схем выпрямителей идет по пути выбора мощных высокочастотных силовых ключей и повышения частоты преобразования (следовательно, выбора все более высокочастотных компонентов).

 

1.3. Аккумуляторная батарея

 Аккумуляторная батарея − это важнейший узел, от параметров которого зависит бесперебойное электроснабжение системы связи и автоматики.

По конструкции используются аккумуляторы с жидким и гелеобразным электролитом. Если первые из них по технологии SLI (Start, Light, Ignition – пуск, освещение, зажигание) еще могут применяться только в качестве стартерных для ДГУ, то вторые по технологии AGM (Absorbed in Glass Mat) применимы как стационарные свинцово-кислотные герметичные в составе основных групп АБ ЭПУ. Гелеобразное состояние электролита последних образуется путем смешивания раствора серной кислоты с силикогелем SiO₂ и абсорбирования такого электролита в тонких сепараторах из стекловолокна, размещаемых между электродами. Такая технология помимо больших преимуществ (минимальные затраты на обслуживание, минимальная территория размещения и т.д.) имеет и недостатки: значительная зависимость напряжения содержания и долговечности АБ от температуры и количества циклов «заряд-разряд», от глубины разрядов, от стабильности буферного напряжения выпрямителей (допустимые колебания  – менее 1 %).

 

1.4. Преобразователи напряжения

Нагрузкой  выпрямителей  и АБ могут быть  различного типа конверторы – вольтодобавочные устройства (КВ-12/100, КУВ-2 и др.), стабилизаторы постоянного напряжения  типа СПН, стойки ССПН, а также инверторы − преобразователи постоянного напряжения в переменное 220 В 50 Гц типа ИТ-0,3 (кВт), ИАТ-1000, ИЦ-1500БП, ИС-4500, УИЦ-9000 (Вт), выпускаемые Юрьев-Польским заводом «Промсвязь» (ЮПЗ − yps.ru).

Конвертор КВ или КУВ в активном режиме при отключенных выпрямителях способен дополнять падающее по мере разряда напряжение питающей его АБ (для поддержания стабильного напряжения на нагрузке) напряжением до 12 В и выдать в нагрузку до 100А. Сигнализация – только о перегорании входного предохранителя.

Стойки стабилизаторов постоянного напряжения ССПН помимо преобразования одного постоянного напряжения в другое обеспечивают:

- регулировку и стабилизацию выходного напряжения;

- ограничение тока нагрузки и защиту от к. з. на каждом стабилизаторе;

-защиту при повышении  выходного  и  понижении  входного  напряжений;

- деление нагрузки между стабилизаторами стойки с отклонением до       20 % от максимального тока.

 Сигнализация стоек о следующих состояниях:

- отклонение выходного напряжения на 3 − 5 % от установленного;

- аварийное выключение стабилизаторов;

- перегорание предохранителей в цепи нагрузки и аварийное отключение автоматических выключателей;

- пропадание входного напряжения.

 

Выбор  выпрямителей

Выбор выпрямителей производится по номинальному напряжению и максимальному току, который они могут выдавать по выходу.

Ток выпрямителей слагается из тока нагрузки и 10-ти часового тока заряда выбранной АБ                                                                               

                     I _вб = I_р10 + I_{зар АБ} ,                                                       (12)

где I_зар.АБ = С_АБ /t_зар; t_зар = 10 ч.

При этом выпрямители должны иметь режим ограничения выходного тока (не более I _вб ) при глубоком разряде АБ, чтобы не вывести батарею из строя избыточным током заряда.

С учетом 75 % загрузки выпрямителей их максимальный ток на выходе

                     I_{max вб} = (I_р10 + I_{зар АБ}) /0,75                                            (13)

В качестве основных типов выпрямителей в проекте используем  выпускаемые Юрьев-Польским заводом выпрямители с бестрансформаторным входом ВБВ (табл.П.6), используемые как самостоятельные изделия, так и в составе устройств электропитания аппаратуры связи – УЭПС, стоек СУЭП (табл.П.7, П.8).

Выбираем устройства по номинальному напряжению и значению I_{max вб.}

Если этот ток превышает значение номинального тока стоек УЭПС или СУЭП, то число таких параллельно включенных стоек определяем:

                   N _{УЭПС =} I_{max вб}  /I_{УЭПСном}

В качестве резерва используем одну стойку такого же типа.

Габариты этих устройств в мм – 2250´600´600.                                                                                                 

         Устройства УЭПС и СУЭП обеспечивают:

- подключение 2-х групп АБ;

- одновременное питание нагрузки и заряд (буферный подзаряд) АБ;

- защиту АБ от разряда ниже допустимого уровня;

- изменение уставки выходного напряжения с напряжения заряда (например, 2,3 В/элемент) на напряжение непрерывного подзаряда (например, 2,25 В/эл. при 20^о С) по окончании заряда АБ;

- защиту от к.з. выходных цепей выпрямителей, цепей АБ и нагрузки;

- селективное отключение любого неисправного выпрямителя в них;

- термокомпенсацию;

- равномерное распределение тока нагрузки между выпрямителями;

- батарейное тестирование;

- отключение низкоприоритетной нагрузки при разряде батареи;

- местную и дистанционную сигнализацию.

Число параллельно включенных стоек УЭПС и выпрямителей в них не нормируется, но с учетом необходимости резерва оно должно быть минимизировано. Все блоки выпрямителей, включая резервные, должны быть однотипны, взаимозаменяемы.

Стойки УЭПС и СУЭП должны быть укомплектованы электронным терморегулятором, изменяющим выходное напряжение в зависимости от температуры АБ, и иметь систему контроля параметров.

В стойках УЭПС однофазные выпрямители ВБВ распределены равномерно по фазам, в большинстве стоек СУЭП выпрямители – трехфазные.

Автоматические выключатели (ВА) каждой из 2-х групп АБ должны рассчитываться с учетом аварийного разрядного тока, определяемого по выбранному ранее значению С_ГР :

 

                  I_{Н ГР} = С_ГР /t_р           I_{ВА ГР} = (1,5-2,5) I_{Н ГР}.                                  (12)

 

Буферный ток содержания заряженной АБ не должен превышать 1мА на 1 Ач емкости аккумуляторов.

 

Размещение оборудования ЭПУ

 

В узловых центрах связи и автоматики для размещения оборудования ЭПУ необходимы помещения: щитовая, помещение для выпрямителей и преобразователей, отдельные помещения для ДГУ со щитами ЩДГА, ЩДГВ, ЩЗРБ и отсеком для стартерной батареи, помещение для топливного бака или цистерны при длительном отключении сети или ремонте. В ряде вариантов выпрямители, преобразователи и АБ размещают в автозале вместе с аппаратурой связи и автоматики, сокращая расходы на вентиляцию и отопление ЭПУ.

  Ширина проходов между шкафами, щитами, стенами помещения (при установке напольного оборудования) должна быть не менее 0,8 м, высота – не менее 1,9 м [1, п. 4.2.21]. Между дизель-электрическим агрегатом (ДГА) со стороны управления. соседним агрегатом и стеной проход должен быть не менее 1м, а между ДГА и фасадом щита – не менее 1,2 м.

При расчете площадей помещений S_П допускаем, что S_П = 5S_ОБ, где  S_ОБ  – площадь размещаемого оборудования в плане.

На том же листе вблизи места вводов фидеров питания располагаем контур ЗК, а на удалении – измерительные электроды И1 и  И2.                                               

              

Мониторинг системы

Узел контроля и управления ЭПУ должен обеспечивать:

-непрерывный контроль состояния оборудования по состоянию «сухих» контактов;

- управление режимом работы с помощью управляющих реле;

- передачу информации на терминал узла связи и автоматики;

- хранение информации о нештатных ситуациях в журнале событий;

- разграничение доступа пользователей системы.

Подключение контроллера КО (см. рис. 1) к блокам ЭПУ – по каналу интерфейса RS-485, либо через переходник канала RS-232, USB, либо “сухими” контактами через устройство контроля дискретных вводов (УКДВ-1). Максимальное число объектов контроля – 32 единицы.

Выпускаемые Юрьев-Польским заводом системы дистанционного мониторинга и управления «СДМ-Дизайн» и автоматизированные системы контроля «АСК-Дизайн» содержат устройства УКДВ, контроллеры МАК, УКМ, КУ-1.

Необходимо с учетом указанных выше требований ко всем блокам проектируемого варианта ЭПУ [6], [7] составить перечень параметров управления и контроля объектов для учета их в системе мониторинга.

Всю информацию с ЭПУ в настоящее время можно условно разделить на три группы:

-дискретные сигналы о повреждении или выходе параметров за заданные пределы, которые могут вызвать отказ в системе в случае их немедленного неустранения;

-дискретные сигналы о повреждении или выходе параметров за заданные пределы, которые предупреждают о возможном отказе через какое-то время, информация о времени и количестве аварийных событий;

- аналого-цифровая телеметрическая информация со счетчиков электроэнергии, установленных  в вводных щитах, с АБ, с систем терморегулирования и др.

 

Экономический расчет – по  [2].   

                                                                                Доросинский Л.Р.   

Библиографический список

1. Правила устройства электроустановок. ПУЭ-7. М., 2007. 512с.

2. Поздняков Л. Г., Карпова Л. А., Митрохин В. Е. Расчет электропитающей установки для устройств автоматики и связи. Омск, 1984, 51с.

3. Инженерно-технический справочник по электросвязи. «Электроустановки».  Казаринов И. А. и др. М.: Связь, 1976. 590 с.

4. Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. Редактор Сапожников В.В. М. Маршрут. 2005 г. ( 656.25 / Э45) 445с.

5. Казаринов И.А. Проектирование электропитающих установок предприятий проводной связи. М.: «Связь», 1974. с.3675.

6.Багуц В. П., Ковалев Н. П., Костроминов А. М. Электропитание устройств ЖАТС. М: Транспорт, 1991. 286 с.

7. Митрохин В. Е., Батраков С. А. Диагностика источников электропитания связи. Омск, 2004. 26 с.

П р и л о же н и е

                                                                               

 

 

    Таблица П.1

Стойки стабилизаторов постоянного напряжения

 

Стойка стабилизаторов ССПН-3 24-24/240 Стойка стабилизаторов ССПН-3 24-48/120 Стойка стабилизаторов ССПН-3 24-60/120 Стойка стабилизаторов ССПН-3 48-24/360 Стойка стабилизаторов ССПН-3 48-48/240 Стойка стабилизаторов ССПН-3 48-60/180 Стойка стабилизаторов ССПН-3 60-24/480 Стойка стабилизаторов ССПН-3 60-48/240 Стойка стабилизаторов ССПН-3 60-60/240 Стойка стабилизаторов ССПН-4 24-24/160 Стойка стабилизаторов ССПН-4 24-48/80 Стойка стабилизаторов ССПН-4 24-60/80 Стойка стабилизаторов ССПН-4 48-24/240 Стойка стабилизаторов ССПН-4 48-48/160 Стойка стабилизаторов ССПН-4 48-60/120 Стойка стабилизаторов ССПН-4 60-24/320 Стойка стабилизаторов ССПН-4 60-48/160 Стойка стабилизаторов ССПН-4 60-60/160 Стойка стабилизаторов ССПН-5 24-24/80 Стойка стабилизаторов ССПН-5 24-48/40 Стойка стабилизаторов ССПН-5 24-60/40 Стойка стабилизаторов ССПН-5 48-24/120 Стойка стабилизаторов ССПН-5 48-48/80

Стойка стабилизаторов ССПН-5 48-60/60 Стойка стабилизаторов ССПН-5 60-24/160 Стойка стабилизаторов ССПН-5 60-48/80 Стойка стабилизаторов ССПН-5 60-60/80 Стойка стабилизаторов ССПН-6 24-24/40 Стойка стабилизаторов ССПН-6 24-48/20 Стойка стабилизаторов ССПН-6 24-60/20 Стойка стабилизаторов ССПН-6 48-24/60 Стойка стабилизаторов ССПН-6 48-48/40 Стойка стабилизаторов ССПН-6 48-60/30 Стойка стабилизаторов ССПН-6 60-24/80 Стойка стабилизаторов ССПН-6 60-48/40 Стойка стабилизаторов ССПН-6 60-60/40 Стойка стабилизаторов ССПН-7 24-24/40 Стойка стабилизаторов ССПН-7 24-48/12 Стойка стабилизаторов ССПН-7 24-60/12 Стойка стабилизаторов ССПН-7 48-24/40 Стойка стабилизаторов ССПН-7 48-48/20 Стойка стабилизаторов ССПН-7 48-60/20 Стойка стабилизаторов ССПН-7 60-24/40 Стойка стабилизаторов ССПН-7 60-48/20 Стойка стабилизаторов ССПН-7 60-60/20

В обозначениях стабилизаторов первая цифра указывает тип стойки, две пары последующих цифр – соответственно входное и выходное постоянные напряжения; наконец, последняя пара цифр после дробной черты – максимальный выходной ток.

                                                                                                       Таблица П.2 

Технические характеристики аккумуляторов «Marathon L» 

 

Тип	Uном, В	Емкость С10,   Ач	Высота, мм	Длина, мм	Ширина, мм
L12V15	12	14	167	181	76
L12V24	12	23	174	168	127
L12V32	12	31,5	175	198	168
L12V42	12	42	190	234	169
L12V55	12	55	190	272	166
L12V80	12	80	226	359	172
L6V110	6	112	190	272	166
L6V160	6	162	226	359	171
L2V220	2	220	282	208	135
L2V270	2	270	282	208	135
L2V320	2	320	282	208	201
L2V375	2	375	282	208	201
L2V425	2	425	282	208	201
L2V470	2	470	282	208	270
L2V520	2	520	282	208	270
L2V575	2	575	282	208	270

 

 

                   Таблица П.3

Минимально-допустимые напряжения на элементах и блоках

«Marathon L» в зависимости от времени t_р

tр, ч	1	2	3	5	8	10
Umin 2 B элемента	1,74	1,77	1,78	1,79	1,795	1,8
Umin 6 В блока	5,22	5,31	5,34	5,37	5,39	5,4
Umin 12 В блока	10,44	10,62	10,68	10,74	10,78	10,8

                                                                                             Таблица П.4

 

Технические характеристики аккумуляторов «A600-OPzV»

Тип	Обозначения	Uном, В	Емкость С10, Ач	Высота, мм	Длина, мм	Ширина, мм
А612/100	12V2OPzV100	12	91	319	273	204
А612/150	12V2OPzV150	12	137	319	381	204
А606/200	6V4OPzV200	6	182	319	273	204
А606/300	6V6OPzV300	6	274	319	381	204
А602/200	4OPzV200	2	210	360	105	208
А602/250	5OPzV250	2	260	360	126	208
А602/300	6OPzV300	2	310	360	147	208
А602/350	5OPzV350	2	370	475	126	208
А602/420	6OPzV420	2	450	475	147	208
А602/490	7OPzV490	2	520	475	168	208
А602/600	6OPzV600	2	660	650	147	208
А602/800	8OPzV800	2	820	650	212	193
А602/1000	10OPzV1000	2	1030	650	212	235
А602/1200	12OPzV1200	2	1230	650	212	277
А602/1500	12OPzV1500	2	1550	800	212	277
А602/2000	16OPzV2000	2	2070	775	215	400
А602/2500	20OPzV2500	2	2580	775	215	400
А602/3000	24OPzV3000	2	3090	775	215	580

 

                                                                                          Таблица П.5

 

Минимально-допустимые напряжения на элементах и блоках «A600-OPzV»

в зависимости от времени t_р

 

tр, ч	1	2	3	5	8	10
Umin 2 B элемента	1,67	1,72	1,75	1,77	1,79	1,8
Umin 6 В блока	5,01	5,16	5,25	5,31	5,37	5,4
Umin 12 В блока	10,02	10,32	10,5	10,62	10,74	10,8

	Таблица П.6

Технические характеристики выпрямителей ВБВ

Тип ВБВ	Выходное напряжение, В	Выходной ток, А	Максимальная выходная мощность, Вт	Напряжение питающей сети, В	КПД	Cos F	Габариты, мм	Масса, кг
ВБВ 60/2-2	54-72	0-2	136	220 +10/-20%	0,88	0,6	105х200х76	1,0
ВБВ 48/2-2	43-54,5	0-2	110	220 +10/-20%	0,88	0,6	105х200х76	1,0
ВБВ 24/3-2	21,5-28	0-3	84	220 +10/-20%	0,85	0,55	105х200х76	1,0
ВБВ 60/8	54-72	0-8	480	220 +10/-15%	0,8	0,7	260х134х381	6,5
ВБВ 48/8	43-54,5	0-8	480	220 +10/-20%	0,8	0,7	260х134х381	6,5
ВБВ 24/20	21,5-28	0-20	480	220 +10/20%	0,8	0,7	260х134х381	6,5
ВБВ 60/8-2	54-72	1-8	550	220 +20/-20%	0,82	0,72	271х134х381	7
ВБВ 48/10-2	43-56	1-10	550	220 +20/-20%	0,82	0,72	271х134х381	7
ВБВ 24/20-2	21,5-28	4-20	550	220 +20/-20%	0,82	0,72	271х134х381	7
ВБВ 60/8-2К	54-72	1-8	550	220 +20/-20%	0,85	0,97	271х134х381	8
ВБВ 48/10-2К	43-56	1-10	550	220 +20/-20%	0,85	0,97	271х134х381	8
ВБВ 24/20-2К	21,5-28	2-20	550	220 +20/-20%	0,85	0,97	271х134х381	8
ВБВ 60/15-2К	54-72	1,5-15	1000	220 +20/-20%	0,85	0,98	271х134х381	11
ВБВ 48/20-2К	43-56	2-20	1000	220 +20/-20%	0,85	0,98	271х134х381	11
ВБВ 24/30-2К	21,5-28	3-30	900	220 +20/-20%	0,85	0,98	271х134х381	11
ВБВ 60/25-2К	48-72	1,25-25	1800	220 +20/-20%	0,9	0,99	324х135х405	12
ВБВ 48/30-2К	43-56	1,5-30	1700	220 +20/-20%	0,9	0,99	324х135х405	12
ВБВ 24/50-2К	21,5-28	2,5-50	1400	220 +20/-20%	0,9	0,99	324х135х405	12
ВБВ 60/50	54-67,5	0-50	3000	380 +10/-15%	0,85	0,9	236х506х397	40
ВБВ 60/100-2	54-68,5	0-100	6000	380 +10/-15%	0,9	0,9	340х482х390	45
ВБВ 48/60	43-54,5	0-60	3000	380 +10/-15%	0,85	0,9	236х506х397	40
ВБВ 48/100-2	43-54,5	0-100	5000	380 +10/-15%	0,9	0,9	340х482х390	45
ВБВ 24/75	22-28	0-75	1800	380 +10/-15%	0,8	0,9	236х506х397	40
ВБВ 24/125	22-28,5	0-125	3200	380 +10/-15%	0,88	0,9	340х482х390	45

                                                                                                    Таблица П.7

Условное обозначение устройств УЭПС:

 

УЭПС-2	ХХ	/	ХХХ	–	Х	Х
|	|		|		|	|
тип устройства	номинальное выходное напряжение, В		максимальный выходной ток (ток нагрузки) при полной комплектации выпрямителями, А		количество выпрямителей в устройстве при полной комплектации	количество выпрямителей, установленных в устройстве при неполной комплектации

 

Автоматические выключатели

Автоматический выключатель — это контактный коммутационный аппарат (электротехническое или электроустановочное устройство), способный включать, проводить и отключать токи при нормальном состоянии электрической цепи, а также включать, проводить в течение определённого устанавливаемого времени и отключать токи в определённом аномальном состоянии цепи электрического тока. Автоматический выключатель предназначен для защиты кабелей, проводов и конечных потребителей от перегрузки и короткого замыкания.

Виды расцепителей

Электромагнитный расцепитель. Выполняет защиту от токов коротких замыканий. Срабатывание электромагнитного расцепителя обеспечивает электромагнит, якорь которого при срабатывании давит на расцепитель, обеспечивая отключение автомата. Электромагнитный расцепитель имеет свой ток отключения при коротком замыкании. Этот ток выражается в амперах, или чаще, - в кратности к номинальному току.

Время срабатывания электромагнитного расцепителя при токе короткого замыкания мгновенное (собственное время срабатывание расцепителя сотые доли секунд) .

Электродинамический расцепитель. Используется для защиты от коротких замыканий в автоматах с большими номинальными токами. Срабатывание обеспечивается электродинамическими силами, отталкивающих силовые контакты.

Тепловой расцепитель. Выполняет защиту от токов перегрузок. Основа теплового расцепителя — биметаллическая (в последнее время триметаллическая) пластина, которая при нагреве изменяет свою форму, и этим обеспечивает срабатывание расцепителя. Тепловой расцепитель не имеет постоянного времени отключения автомата, его время срабатывания зависит от величины тока перегрузки.

Полупроводниковый расцепитель. Полупроводниковый расцепитель осуществляет защиту от токов коротких замыканий и перегрузок в цепи. В отличие от электромагнитного и теплового расцепителей полупроводниковый расцепитель допускает ступенчатый выбор параметров:

· номинального тока распределителя

· уставки по току срабатывания в зоне токов короткого замыкания

· уставки по времени срабатывания в хоне токов перегрузки

· уставки по времени срабатывания в зоне токов короткого замыкания

· уставки по току срабатываний при однофазном коротком замыкании

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

ОТКЛЮЧАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ: 3/ 6/ 4,5 кА.
ТИП ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТКЛЮЧЕНИЯ: В, С, D.
НОМИНАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА: ДЭК — 230/ 400 В; ИНТЭС — 240/ 415 В; ИЭК — 230/ 400 В.
НОМИНАЛЬНЫЙ ТОК: 1-63 А.
ЧИСЛО ПОЛЮСОВ: 1, 2, 3, 4.
ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ (при номинальном токе): 6000 циклов.
РАЗМЕРЫ: однополюсного выключателя — 18х77х70 мм (последняя цифра — от плоскости DIN-рейки); у остальных ширина кратна 18 мм.
ОСОБЕННОСТИ: традиционная конструкция; планка-адаптер (предлагается фирмами ИЭК и ДЭК) для монтажа выключателя не на DIN-рейку, а взамен «автомата» старого поколения серии АЕ.

ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЙ АНАЛИЗ

Описания автоматических выключателей трех торговых марок пришлось объединить, поскольку при «вскрытии» оказалось, что внутри они абсолютно одинаковы (образцы были предоставлены самими держателями торговых марок, так что о подделках не может быть и речи). Мало того, из сертификатов соответствия видно: производят их в КНР, в одном и том же городе, хотя не факт, что на одном предприятии.

Заметны лишь небольшие различия в применяемых материалах. Например, площадка неподвижного контакта у ИНТЭС медная, а у ДЭК и ИЭК имеет «серебристое» покрытие из олова-висмута. Пластина, по которой дуга скользит в камеру, у ДЭК — стальная, покрытая медью, а у остальных — «железная».

Контакторы

Контактор выполняет функции управления электропитанием того или иного мощного потребителя электроэнергии. Как известно, обыкновенные выключатели не подходят для промышленного оборудования из-за высокой вероятности "пробоя", а также отсутствия возможности дистанционного контроля; а электромагнитные реле, используемые на производствах, отличаются тем, что разрывают цепь в одной точке. Силовое же реле, или, как его ещё называют, контактор - это следующий уровень как по надёжности, так и по эффективности действия. Контакторы используются для тех участков электроцепей, где необходимо часто производить разрывы или замыкания цепи с высокой пиковой нагрузкой, и имеют, в основном, промышленное применение.

Контактор обеспечивает не только безопасность коммутации (благодаря эффективным гасителям дугового разряда и другим мерам защиты), но и высочайший ресурс работы. Контактор может снабжаться различными улучшениями - тепловыми реле, временными реле и другими устройствами, расширяющими его функциональность и дающие возможность осуществлять полуавтоматическую регулировку.

Среди отечественных контакторов наиболее известны контакторы КТ, отличающиеся как широким спектром рабочих напряжений, так и надёжностью и долговечностью. Контакторы КТ - это эффективные приборы для коммутации промышленных электросетей. При помощи контактора КТ электромагнитного возможно включение и отключение приемников электроэнергии. Эти контакторы имеют естественное воздушное охлаждение. Сегодня выпускаются два вида контакторов КТ: контакторы постоянного тока и контакторы переменного тока.

Контакторы Контакторы электромагнитные серии КТ Краткое описание Контакторы электромагнитные серии КТ 6000 с естественным воздушным охлаждением предназначены для включения и отключения приемников электрической энергии на номинальное напряжение до 380 В переменного тока частоты 50 и 60Гц. Используются в составе оборудования для включения мощных электрических машин и в аппаратуре автоматического включения резерва (АВР). По воздействию климатических факторов внешней среды контакторы соответствуют исполнению У, ХЛ и Т категории размещения 3 по ГОСТ 15150-69. КТ 6012контактор ~110в, 100А КТ 6633 контактор ~110в, 250А

Габаритные размеры (мм)

Тип контактора	В, мм	L, мм	Н, мм	A, мм	G, мм	Масса, кг
КТ - 6013	196	380	156	300	255	7
КТ - 6023	196	380	156	300	255	8,6
КТ - 6033	240	480	198	300	255	17
КТ - 6633	222	380	174	300	255	8,2
КТ - 6043	338	580	314	340	278	42,5
КТ - 6053	325	680	275	422	340	57,0
КТ - 6063	415	680	328	704	730	62,0

Технические характеристики

Величина контактора:
первая - номинальный ток главной цепи	100А
вторая	160А
третья	250А
четвертая	400А
пятая	630А
шестая	1000А
Исполнение:	без блокировки
Контакторы исполнения с блокировкой в положении <включено> в настоящее время не изготавливаются.
Степень защиты:	IP00
Крепление:	болт
Стандартная упаковка:	1 шт.
Число полюсов главной цепи:	-
основное исполнение:	3
исполнение по заказу:	2,4,5
Номинальное напряжение главной цепи:	380В
ОмГУПС кафедра «Системы передачи информации» КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ УСТРОЙСТВ ЖАТС» ОМСК 2010         ОГЛАВЛЕНИЕ         Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.Характеристики  основных узлов ЭПУ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4       1.1.Вводные устройства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5       1.2.Выпрямители. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9       1.3.Аккумуляторная батарея.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13       1.4.Преобразователи напряжения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  .13   2.Выбор преобразователей напряжения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14   3.Расчет аккумуляторной батареи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..15       3.1.Расчет емкости и выбор типа аккумуляторов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15        3.2.Расчет числа элементов аккумуляторной батареи. . . . . . . . . . . . . . . . 17    4.Расчет и выбор выпрямителей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18     5.Расчет источников переменного тока. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19               .      5.1. Расчет и выбор ДГУ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19           5.2.Расчет потребления электроэнергии от внешней сети . . . . . . . . . . . .20                                                                                                                     6.Размещение оборудования ЭПУ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22    7.Расчет токораспределительной сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22     8.Расчет защитного заземляющего устройства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24     9.Защита от внешних перенапряжений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26    10.Расчет надежности ЭПУ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26     11.Мониторинг системы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30     Библиографический список. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30     Приложение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31      Введение   Система электропитания стационарных устройств связи и автоматики – это «сердце и кровеносные сосуды» оборудования, сложный комплекс, на который приходится более 40 % количества и повреждений и стоимости системы. Цель работы: составить по заданным условиям задания один из вариантов системы электропитания с расчетом и выбором ее элементов. Система электроснабжения России на это время: генераторы 20 кВ электростанций- 100 региональных распределительных сетей, 11 объединенных ОЭС, ЛЭП-1150, 500, 220, 110 кВ. Основные источники электроэнергии при проектировании − внешнее электроснабжение по фидерам напряжением 380, 220 В 50Гц, местная дизель-генераторная установка (ДГУ) и аккумуляторная  батарея (АБ). По уровню надежности электропитающие установки (ЭПУ) связи и автоматики разделяют на электроприемники  I, I особой и II категорий. К ЭПУ особой группы I категории надежности относят посты ЭЦ, узлы связи с количеством портов (абонентов) более 10000, узлы междугородной  и международной связи, узлы связи, соединенные с узлами оперативных служб. К ЭПУ II категории надежности относят узлы местной связи с количеством портов до 1024, базовые станции подвижной связи. Питание ЭПУ I категории и особой группы I категории осуществляют от двух фидеров внешнего электроснабжения. Для особой группы обязательно наличие дополнительно одной автоматизированной дизель-генераторной установки (АДГУ), а при отсутствии одного из фидеров – двух АДГА . Для питания ЭПУ II категории в качестве одного из двух независимых источников допускается использование ДГУ. На время переключения фидеров или ввода ДГУ в устойчивую работу питание ЭПУ особой группы I категории должно осуществляться при возможной максимальной  нагрузке от АБ в течение не менее  2-х часов, питание ЭПУ I  категории – не менее 8-и часов, а ЭПУ II категории – не менее 24-х часов. Из всех используемых в настоящее время способов электропитания в данном проекте рассматривается наиболее емкая работа ЭПУ для стационарных объектов связи и автоматики по системе «On-Line», т. е. с двойным преобразованием электроэнергии. При данном способе электропитания входное сетевое напряжение преобразуется в постоянное при наличии свинцово-кислотной АБ, работающей в буфере с выпрямителями, а постоянное напряжение с помощью электронных блоков − в заданное переменное или постоянное напряжение нагрузки.   Характеристики основных узлов ЭПУ      По заданным параметрам нагрузки и категории надежности электроснабжения необходимо составить структурную схему ЭПУ.      При компоновке ЭПУ как один из вариантов можно выбрать вариант с одной опорной батареей, состоящей из двух групп аккумуляторов (для повышения надежности, улучшения условий обслуживания) и близкой по напряжению к одной из указанных в задании нагрузок наибольшей мощности. Недостаток такого варианта – исключена независимая работа разных нагрузок при отказах общих участков ЭПУ.        На рис.1 приведен вариант схемы ЭПУ I-й особой группы надежности, на котором приняты следующие обозначения:       ТП1, ТП2 – трансформаторные подстанции 10 кВ/0,4 кВ; Ф1, Ф2 – фидеры (кабели или воздушные провода) внешнего электроснабжения; ВЩ, ЩПТА,…ЩАВР – вводные щиты или шкафы на 380 В, в том числе и щиты автоматического включения резерва (АВР); ДГУ –дизель-генераторная установка; АБ – аккумуляторная батарея; АО – аварийное освещение; ГЗШ – главная шина заземления; И1, И2, ЗК – измерительные электроды и защитный контур; ВУ (ВУТ, УЭПС, СУЭП и др.) – выпрямительные устройства; О, Р – индексы основных и резервных блоков; ССПН – стойки стабилизаторов постоянного напряжения; КВ – конверторы вольтодобавочные; ИТ – инверторы; ШР – шкафы распределительный (пункты распределительные ПР); КО – контроллер объектов ЭПУ.     АО                                             Шкафы, стеллажи, стойки Кондиционеры выпрямительной и автозала                        Заземляющие устройства       Рис.1.Структурная схема ЭПУ  I-й  особой категории надежности      Для других вариантов ЭПУ схемы могут иметь большее количество ВУ, АБ и в тоже время быть более простыми.   Вводные устройства Систему электроснабжения переменным током [1] выбираем по системе ТN-S, когда с питающей подстанции напряжение подается по пятипроводной  линии (Т − три фазы, N − нейтраль, S − защитный провод, обозначаемый в схемах ЭПУ как РЕ) или по системе ТN-C или ТN-C-S, когда с подстанции на ЭПУ связи и автоматики питание осуществляется по четырехпроводной линии (три фазных провода и объединенный – провод нейтрали и защитный, обозначаемый в схемах ЭПУ как PEN). Подобное различие схем рассмотрим при выборе схемы защиты от внешних перенапряжений и от аварийных токов. По фидерам внешнего электроснабжения 380/220 В 50 Гц напряжение подается к вводным устройствам электропитания. К последним можно отнести [2] вводные шкафы ШВР, щиты ВЩ-3М, ПВ, ЩВП-73, ЩВРА-3, ГРЩ и др. с защитой от перегрузок по току и от перенапряжений и с установленными в них счетчиками учета электроэнергии (Wh), находящимися под контролем (под пломбами) электроснабжающих организаций, в том числе и железнодорожных энергоучастков. Если вводных щитов несколько (например, 2 щита ВЩ-3М), то следующие за ними устройства (ЩПТА и др.) подключаются через шкафы АВР или щиты ЩАВР. Дизель-генераторные установки (ДГУ) могут подключаться в аварийной ситуации как к щитам ЭПУ с тремя вводами, имеющими встроенную панель АВР (например, ЩВРА-3), так и к щитам ЩПТА, имеющим один ввод внешнего электроснабжения и один переключаемый – от ДГУ. Вводные устройства ЭПУ совместно с АВР должны обеспечивать: - защиту оборудования от внешних перенапряжений и от токов короткого замыкания; - постоянный контроль наличия напряжения в каждой фазе цепей основного и резервного внешних источников питания; - контроль чередования фаз этих источников; - непрерывное сравнение текущих значений напряжений основного и резервного вводов с заранее заданными допустимыми отклонениями от номинального напряжения и переход на резерв при выходе напряжения за пределы отклонения; - контроль параметров ДГУ в дежурном и аварийном режимах ЭПУ; - совместно с АБ и ДГУ включение аварийного освещения АО; - восстановление доаварийного состояния; - по команде дежурного оператора системы связи и автоматики отключение основного или резервного вводов при ремонте; - визуальный контроль наличия фазного напряжения основного и резервного вводов и индикация ввода, подключенного к нагрузке. В настоящее время при выборе вводно-распределительных шкафов ШВР существует следующая структура условного обозначения: ШВР(1*) У(2*)/ Iн (3*) (4*) (5*) К, где 1* – исполнение по виду включения ввода: Р – ручное, А – автоматическое, О – отсутствие ручного включения ввода; У – наличие счетчиков учета электроэнергии; 2* – номинальное напряжение, В (380, 220); Iн – номинальный ток общего потребления; 3* – количество вводов внешней сети электроснабжения (1,2,3); 4* – количество вводов от ДГУ (0,1,2); 5* – исполнение по месту установки: П – напольное, С – настенное; К – наличие панели коммутации аварийного освещения. Для ЭПУ I категории надежности можно выбрать, например, ШВРАУ 380/Iн 20 П К с функциональной схемой, приведенной  на рис.2, а для  ЭПУ особой группы I категории можно выбрать, например, ШВРАУ 380/Iн 21 П К с функциональной схемой, приведенной на рис. 3. Для необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП) для ВОЛС выпускаются по подобным схемам настенные шкафы, например, типа ШВРАУ 220/Iн 21 С К. На рис. 2, 3 показаны контакторы К1, К2, К3, К4 с блокировкой, исключающей их одновременное включение, показаны защиты по току (предохранители ПН-2, автоматические выключатели Q c защитными характеристиками В, С, или D), защита по напряжению (разрядники Р или варисторы на каждой фазе, а также между проводами N и РЕ при 5-и проводной схеме TN-S).                  Рис. 2. Функциональная схема шкафа ШВРА для ЭПУ II категории надежности   Предохранители ПН-2 выбирают на ток, равный 3Iн, со временем отключения нагрузки до 5 с, где  Iн – номинальный ток нагрузки.  Автоматические выключатели типов ВА 47-29, ВА-5135, ВА-5343М и др. выбирают с учетом того, что тепловой ток биметаллических или триметаллических расцепителей Iт=(1,05-1,25) Iн . Поэтому выбирают Iва =(1,3-2,5) Iн .  По степени срабатывания от магнитной защиты выключатели ВА классифицируются по группам В, С и  D с токами срабатывания, равными соответственно 5Iн, 10Iн, (15-40)Iн за время 0,1 с и менее. Для ускоренного отключения нагрузки выбирают выключатели с характеристикой В, для моторной нагрузки мастерских– с характеристикой D, для основной нагрузки–с характеристикой С. Ввод 3 от ДГУ Ввод 2 Ввод 1      Рис. 3. Функциональная схема шкафа ШВРА для ЭПУ особой группы I категории надежности   Для негарантированных нагрузок (мастерские, общая вентиляция, общее освещение узла связи и автоматики и др.) не предусматривается питание от ДГУ во время аварий. Электроснабжение их может быть организовано от шин негарантированного питания ЩПТА, ШВРА или от отдельных шкафов ШВР при нормальном режиме электроснабжения. При необходимости выбора шкафов (блоков) АВР существует следующая структура условного обозначения:        АВР-(1*)-(2*), Где 1* −  условное обозначение схемы автоматики включения резерва, например, 0 − для 2-х вводов на 2-х контакторах на ток до 63 А без приоритета ввода;        1 − для 2-х вводов на 2-х контакторах на ток от 40 до100А, приоритет 1 ввода; наконец, 6 − для 3-х вводов (в том числе ДГУ) на 4-х контакторах на ток 160 − 630 А; 2* − номинальный (уточняющий) ток шкафа, А. Предельные габариты шкафов напольного типа в мм – 2250´800´600, для настенного варианта – 1380´530´215.   1.2. Выпрямители Отказ от выпрямителей типа ВУК и ВУТ, использовавших силовые трансформаторы на напряжение 380/220 В частотой сети 50 Гц, и замена их на выпрямители с бестрансформаторным входом и частотой преобразования энергии (20 – 100) кГц позволили резко повысить КПД с 0,65 – 0,7 до 0,9 – 0,95, снизить затраты на металл, уменьшить габариты, снизить уровень шумов и улучшить стабильность на выходе, повысить защищенность аппаратуры связи и автоматики от внешних воздействий. Используемые в настоящее время выпрямители в большинстве своем состоят из входных и выходных пассивных НЧ-фильтров, выпрямителя,  корректора коэффициента мощности (ККМ) и преобразователя постоянного напряжения ППН с элементами управления, осуществляющими регулировку, стабилизацию напряжения и ограничение тока на выходе с помощью широтно-импульсной модуляции. Один из вариантов функциональной схемы выпрямителя дан на рис. 4, где приняты следующие обозначения: ФП1, ФП2 – входной и выходной  LC-фильтры помех; В1, В2, В3 – выпрямители; ДР1, ДР2, ДР3 – драйверы (согласующие устройства управления); К1, К2 – контроллеры управления ККМ и ППН; ДТ1, ДТ2 – датчики тока; УМ – усилитель мощности на силовых транзисторах; ТР1 – высокочастотный, импульсный трансформатор; ТР2 – маломощный трансформатор для питания цепей управления; ФНЧ – фильтр нижних частот ППН; УКИ – узел управления, контроля и обмена информацией по цепи Ethernet; ДТН – датчики температуры и напряжений АБ.     Рис. 4. Функциональная схема выпрямителя Корректор ККМ выполняет функции активного фильтра сети, снижая уровень помех и реактивной составляющей входного тока.  Одновременно он повышает (до 380 – 400 В) и стабилизирует на своем выходе постоянное напряжение, содержит накопительный конденсатор С1,  корректор формы тока на индуктивности L1, транзисторе Т1 с цепями управления и с буферным конденсатором С2. Устанавливается в выпрямителях мощностью более 300W Усилитель мощности УМ преобразователя ППН выполняется на мощных гибридных сборках, МОП-транзисторах с изолированным затвором. Этот каскад выполняется по двухтактной полумостовой (при мощности источника до 2 кВт) или мостовой схемам,  для эффективного управления которыми разработана серия специализированных интегральных микросхем: TL494, 1156ЕУ2 и др. Общим для ККМ и УМ является использование широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с контуром обратной связи для регулирования выходного напряжения и тока, работа на частоте (20-100)кГц. Упрощенная функциональная схема управления двухтактным преобразователем  приведена на рис. 5.     Рис. 5. Функциональная схема микросхемы с ШИМ для двухтактного преобразователя На схеме приняты следующие обозначения: G – задающий генератор пилообразного напряжения с частотно-задающими элементами Rf и Сf ; ИОН –  источник опорного напряжения; БЗ – блок защиты по току и напряжению; DL – логическое устройство, распределяющее импульсы по силовым ключам со сдвигом относительно друг друга на 1800 для устранения сквозного тока. Часть входного сигнала Uос = UоR2/(R1 + R2), поступающего с выхода выпрямителя, воздействует на прямой вход усилителя сигнала ошибки, выходной сигнал с которого Uус определяется через разность напряжений Uос, Uион  и коэффициент усиления Ку:                                     Uус = (Uос – Uион)Ку.                                        (1)   Так как на входе компаратора действуют два сигнала, то на интервале превышения пилообразного напряжения над напряжением Uу на выходе компаратора образуются импульсы прямоугольной формы, длительность которых зависит от величины Uос. Узел DL разделяет последовательность импульсов с выхода компаратора на две для поочередного управления силовыми ключами преобразователя с исключением возможности одновременной подачи сигнала на оба ключа. Основные требования к выпрямителям: - обеспечение стабилизации и регулировки выходного напряжения; - ограничение тока нагрузки; - обеспечение заряда и подзаряда АБ; - выходное напряжение в нормальном режиме должно быть равно нормируемому напряжению нагрузки и буферному напряжению АБ; - диапазон отклонения напряжения содержания АБ от задаваемого при разной температуре не должен превышать 1 %; - защита от повышения выходного напряжения и от короткого замыкания (к. з.) на выходе; - гальваническая развязка их нагрузки от входной сети; - выключение при отклонении напряжения входной сети за допустимые пределы; - задержка включения и плавный запуск. Усовершенствование схем выпрямителей идет по пути выбора мощных высокочастотных силовых ключей и повышения частоты преобразования (следовательно, выбора все более высокочастотных компонентов).   1.3. Аккумуляторная батарея  Аккумуляторная батарея − это важнейший узел, от параметров которого зависит бесперебойное электроснабжение системы связи и автоматики. По конструкции используются аккумуляторы с жидким и гелеобразным электролитом. Если первые из них по технологии SLI (Start, Light, Ignition – пуск, освещение, зажигание) еще могут применяться только в качестве стартерных для ДГУ, то вторые по технологии AGM (Absorbed in Glass Mat) применимы как стационарные свинцово-кислотные герметичные в составе основных групп АБ ЭПУ. Гелеобразное состояние электролита последних образуется путем смешивания раствора серной кислоты с силикогелем SiO2 и абсорбирования такого электролита в тонких сепараторах из стекловолокна, размещаемых между электродами. Такая технология помимо больших преимуществ (минимальные затраты на обслуживание, минимальная территория размещения и т.д.) имеет и недостатки: значительная зависимость напряжения содержания и долговечности АБ от температуры и количества циклов «заряд-разряд», от глубины разрядов, от стабильности буферного напряжения выпрямителей (допустимые колебания  – менее 1 %).   1.4. Преобразователи напряжения Нагрузкой  выпрямителей  и АБ могут быть  различного типа конверторы – вольтодобавочные устройства (КВ-12/100, КУВ-2 и др.), стабилизаторы постоянного напряжения  типа СПН, стойки ССПН, а также инверторы − преобразователи постоянного напряжения в переменное 220 В 50 Гц типа ИТ-0,3 (кВт), ИАТ-1000, ИЦ-1500БП, ИС-4500, УИЦ-9000 (Вт), выпускаемые Юрьев-Польским заводом «Промсвязь» (ЮПЗ − yps.ru). Конвертор КВ или КУВ в активном режиме при отключенных выпрямителях способен дополнять падающее по мере разряда напряжение питающей его АБ (для поддержания стабильного напряжения на нагрузке) напряжением до 12 В и выдать в нагрузку до 100А. Сигнализация – только о перегорании входного предохранителя. Стойки стабилизаторов постоянного напряжения ССПН помимо преобразования одного постоянного напряжения в другое обеспечивают: - регулировку и стабилизацию выходного напряжения; - ограничение тока нагрузки и защиту от к. з. на каждом стабилизаторе; -защиту при повышении  выходного  и  понижении  входного  напряжений; - деление нагрузки между стабилизаторами стойки с отклонением до       20 % от максимального тока.  Сигнализация стоек о следующих состояниях: - отклонение выходного напряжения на 3 − 5 % от установленного; - аварийное выключение стабилизаторов; - перегорание предохранителей в цепи нагрузки и аварийное отключение автоматических выключателей; - пропадание входного напряжения.   123456789Следующая ⇒ Поделиться:

Последнее изменение этой страницы: 2019-04-20; Просмотров: 297; Нарушение авторского права страницы