Защита ЭПУ от внешних перенапряжений

 

Грозозащита и защита от импульсных коммутационных перенапряжений должна осуществляться согласно зоновой системе: на вводе фидеров между каждой фазой и заземлением, между нейтралью и заземлением нужно установить мощные разрядники с напряжением срабатывания выше максимально допустимого амплитудного рабочего (больше 350 В для каждой фазы), а в шкафах выпрямителей – варисторы с классификационным напряжением срабатывания (при токе ≥ 1 мА) больше амплитудного рабочего.

 

Наиболее совершенная система организации питания узла переменным током - TN-S [1]. Цель такой системы – не допустить распространение внешних перенапряжений по цепям устройств связи и автоматики, направив их по кратчайшему пути по шине РЕ на ГЗШ и контур заземления.

 

 

10. Расчет надежности   ЭПУ

Под надежностью ЭПУ понимают его способность обеспечить электропитание потребителей в определенных условиях эксплуатации в течение заданного времени.

Для определения надежности электроснабжения на основании функциональной схемы ЭПУ составляем расчетную схему надежности. В этой схеме все блоки, при повреждении которых нарушается заданный режим работы потребителей (U_Н, DU_Н, I_Н) включаются последовательно, а блоки, резервирующие друг друга, – параллельно.

В качестве примера на рис. 6 дана упрощенная расчетная схема надежности ЭПУ, структурная схема которой изображена на рис. 1. На схеме индексы блоков _О , _Р означают принадлежность их к основным или резервным.

 

 

Рис. 6. Расчетная схема надежности ЭПУ

В схеме рассмотрены четыре режима работы ЭПУ:

- нормальный режим эксплуатации;

- питание от ДГУ при отсутствии внешнего электроснабжения;

- питание  от АБ от момента исчезновения внешнего электроснабжения до запуска и введения в стабильный режим работы ДГУ;

- послеаварийный режим восстановления работоспособности ЭПУ.

Надежность рассчитываем для одной наихудшей с точки зрения надежности нагрузки с большим числом включенных последовательно блоков (например, с конвертором КВ и ПР).

Основными показателями надежности являются вероятность безотказной работы (надежность) за определенное время Р(t), среднее время безотказной работы (Т), коэффициент готовности (К_г). В свою очередь, эти показатели зависят от вероятностных характеристик элементов системы. При экспоненциальном законе распределения и взаимной независимости отказов:

 

                                   Р(t) = е ^{–λ t} ≈ 1− λt,                                           (30)

 где λ – суммарная интенсивность отказа элемента, блока системы;

   t – интервал времени, за которое определяется вероятность отказов, приведенный в задании только для первого режима работы ЭПУ. При упрощении расчетов для второго и третьего режимов это время – в соответствии с категорией надежности (2, 8 или 24ч.). Для четвертого режима – 1ч.

Примерные значения λ даны в табл.6. Они в значительной степени будут зависеть от частоты и длительности отключений внешней сети, от температуры помещений, от грамотной эксплуатации оборудования ЭПУ, автозала и т.д.                               

                                                                                                 Таблица 7

 

Условная интенсивность отказов отдельных  блоков, узлов ЭПУ

 

Наименование блока, узла	λ×106, 1/ч
Сеть	3,0
Вводный  щит ВЩ	1,6
Щиты  переменного тока ЩПТА, ЩДГА	8,0
Шкаф ШВРА	9,0
ДГУ	530
УЭПС мощностью до 10 кВт	1,7
УЭПС мощностью выше 10 кВт	2,1
АБ	0,4
Автоматический выключатель ВА для АБ	0,2
Преобразователь ССПН	1,7
Преобразователь СУЭП	2,8
Конвертор КВ или КУВ	2,0
Инвертор ИТ	3,0
ЩРЗ или ПР	1,0

 

Надежность последовательно включенных блоков

                                           ,                                    (31)

где n – число блоков, включенных последовательно.

Надежность  параллельно включенных блоков

                                       ,                   (32)

 

где m – число блоков, включенных параллельно.

Надежность всего тракта

 

                                         Р_тр (t) = Р_посл (t)*P_парал (t).                                 (33)

 

Интенсивность отказа тракта

 

                                   åλ_тр1 = λ₁ + λ₂ + λ₃ + ... +λ_n , 1/ч.                           (34)

 

Время наработки на отказ

                                              , ч.                                        (35)

 

Коэффициент готовности тракта:

 

                                               ,                                      (36)   

 

 где t_в1 – время восстановления. Например, для первого тракта t_в1 = 1 ч.

Аналогично по формулам (34), (35), (36) найдем К_тр для остальных трех трактов. Тогда коэффициент готовности всей ЭПУ c учетом четырех параллельных трактов:                     

                                                      (37)

Например, при одном полном отказе за 1год непрерывной работы ЭПУ

                                          П (1- К_i) = 2,8538х10^-5 ,

                      за 10 лет - П (1- К_i) = 2,85387х10^-6 .

 

Наработка на отказ всей системы из четырех (k = 4) параллельных   трактов:                                                    

                             , ч.                                           (38)

Например, при К_эпу =0,999971462 Т_эпу = 8760 ч.= 1год,

              при К_эпу =0,99999714613 Т_эпу =  87600 ч.= 10 лет,

              при К_эпу =0,99999809742 Т_эпу = 131400 ч.= 15 лет,

              при К_эпу =0,99999857306 Т_эпу = 175200 ч.= 20 лет.

 

                                            

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

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: