Выбор системы электропитания и составление структурной схемы

Выбор системы электропитания и составление структурной схемы

 

В соответствии с данной в задании категорией надежности электроснабжения (II) выбираем систему электропитания.

Основные источники электроэнергии – внешнее электроснабжение по фидеру напряжением 220 В 50 Гц, 1 автоматизированная местная дизель-генераторная установка (АДГУ) и аккумуляторная батарея (АБ).

Установки гарантированного питания УГП представляют собой комплекты электротехнического оборудования, обеспечивающие беспрерывное (или с минимальными перерывами) электропитание потребителей переменного тока. В нормальных условиях питание осуществляется от внешних источников непосредственно или через преобразователи, а в аварийных условиях - от резервного местного источника питания, в качестве которого используются аккумуляторные батареи (АБ) или автоматизированной дизель-генераторной установки.

В данном проекте рассматриваем наиболее сложную работу ЭПУ для стационарных объектов связи и автоматики по системе «On-Line», то есть с двойным преобразованием электроэнергии. При данном способе электропитания входное сетевое напряжение преобразуется в постоянное при наличии опорной свинцово-кислотной АБ, работающей в буфере с выпрямителями, а постоянное напряжение с помощью электронных блоков – в заданное переменное или постоянное напряжение нагрузки.

По заданным параметрам нагрузки и категории надежности электроснабжения составляем предварительную структурную схему ЭПУ для потребителей электропитания II категории надежности (рисунок 1).

Предварительная структурная схема ЭПУ включает в себя Ф1 – фидер внешнего электроснабжения, ВВУ – вводные устройства, включающие в себя вводные щиты, шкафы, узлы автоматического включения резерва (АВР), АДГУ – автоматизированную дизель-генераторную установку, ВУ – выпрямители, ССПН – стойка стабилизатора постоянного напряжения, КВ – конвентор вольтодобавочный, ИТ – инвертор.

Структурная схема ЭПУ ІI категории надёжности представлена в альбоме чертежей.

 

 

Рисунок 1.1 - Предварительная структурная схема ЭПУ

 

Выбор преобразователей для бесперебойного питания нагрузок в аварийном режиме

 

Тип стоек стабилизаторов ССПН осуществляем по табл.П.1 [7] с учетом 75 % их загрузки и необходимости наличия резерва. Выбираем стойки ССПН-5 48-60/60 с габаритами в мм – 2250´600´700. Так как напряжение нагрузки = 60 В, то выбираем конвентор КВ-12/100 c габаритами 2250´600´700 мм.

В задании требуется обеспечить питание нагрузки переменного тока 220 В 50 Гц, для нее в соответствии с необходимой мощностью  выбираем инвертор УИЦ-9000, устанавливающийся в 19'’ шкаф с габаритами - 962´600´600 мм.3 Расчет емкости и числа элементов аккумуляторной батареи

 

Расчет ведется при аварийном режиме ЭПУ, когда основная нагрузка и ее преобразователи получают электроэнергию только от АБ

Расчет емкости

 

Прежде всего найдем суммарный ток, потребляемый от батареи в аварийном режиме преобразователями ССПН, КУВ, ИТ, аварийным освещением и другими нагрузками при минимальном напряжении батареи в конце разряда с учетом коэффициента полезного действия (КПД) каждого преобразователя.

КПД стойки ССПН ηспн = 0,92; для КВ, работающего совместно с АБ, принимаем ηкв = 0,85; КПД инвертора ИТ примем ηит = 0,8.

 

(3.4)

;

;

.

 

Ток аварийного освещения определяем по заданию:  

Общий ток разряда АБ в течение десяти часов аварийного режима составляет:

 

Iр10 = Iвх сспн + Iвх кв + Iвх ит + I АО. (3.5)

 

По формуле 3.5 находим:

 

 

С учетом падения емкости АБ в конце срока эксплуатации на 20%:

 

, Ач, (3.6)

 

где α = 0,0008 – температурный коэффициент изменения емкости аккумулятора,

tр = 10 ч – время разряда,

ηG = 1 - коэффициент отдачи по емкости, зависящий от времени разряда,

tср = 30 - температура окружающей среды.

Рассчитываем по формуле 3.6 емкость АБ:

 

.

Сгр.прив = Сприв/2, Ач (3.7)

 

По таблице приложения выбираем аккумулятор А602/2000 160 PzV2000 с габаритами в мм - 775´215´400: .

Емкость всей выбранной по таблицам АБ определяется так:

 

САБ = 2 Сгр. (3.8)

 

Емкость АБ:

 

.

 

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 = Iр10 + Iзар АБ, (4.1)

Iзар.АБ = САБ /tзар; tзар = 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

 

Imax вб = (Iр + Iзар АБ) /0,75 (4.2)

 

В качестве выпрямительного устройства электропитания аппаратуры связи используем 3 СУЭП–2 60/300 с трехфазным выпрямителем ВБВ 60/50-2 с габаритами в мм – 2250´600´600.

Устройства СУЭП обеспечивают:

- подключение 2-х групп АБ;

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

- защиту АБ от разряда ниже допустимого уровня;

- изменение установки выходного напряжения с напряжения заряда (например, 2,3 В/элемент) на напряжение непрерывного подзаряда (например, 2,25 В/эл. при 20о 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.

 

Заключение

 

В данном курсовом проекте была разработана электропитающая установка для устройств автоматики и связи с буферным многобатарейным способом электропитания, обеспечивающая электроснабжение переменным током по группе, бесперебойное питание потребителей: 48В, 60В, 220В, а так же аварийное освещение и гарантированное питание II категории с выходным напряжением 60 В. Для всех трех нагрузок выбран активный способ регулирования постоянного напряжения на выходе. Рассчитана емкость и число элементов щелочной аккумуляторной батареи. Выбраны выпрямительные агрегаты, устройства коммутации постоянного тока. Выполнен расчет источников переменного тока, выбрана резервная электростанция и устройство гарантированного питания. Проведено размещение оборудования и рассчитана токораспределительная сеть для нагрузки 60 В длиной 18 м, разбитая на 7 участков.

Также была рассчитана надежность работы электропитающей установки, почти 17 лет. Самый надежным оказался тракт с АБ – питание от АБ от момента исчезновения внешнего электроснабжения до запуска и введения в стабильный режим работы ДГУ. Тракт питания от ДГУ при отсутствии внешнего электроснабжения – самый ненадежный.

 

Библиграфический список

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

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

3. Доросинский Л.Р. Методическое пособие «Курсовая работа по дисциплине «Электропитание устройств ЖАТС». Омск, 2010, 50 с.

 

Выбор системы электропитания и составление структурной схемы

 

В соответствии с данной в задании категорией надежности электроснабжения (II) выбираем систему электропитания.

Основные источники электроэнергии – внешнее электроснабжение по фидеру напряжением 220 В 50 Гц, 1 автоматизированная местная дизель-генераторная установка (АДГУ) и аккумуляторная батарея (АБ).

Установки гарантированного питания УГП представляют собой комплекты электротехнического оборудования, обеспечивающие беспрерывное (или с минимальными перерывами) электропитание потребителей переменного тока. В нормальных условиях питание осуществляется от внешних источников непосредственно или через преобразователи, а в аварийных условиях - от резервного местного источника питания, в качестве которого используются аккумуляторные батареи (АБ) или автоматизированной дизель-генераторной установки.

В данном проекте рассматриваем наиболее сложную работу ЭПУ для стационарных объектов связи и автоматики по системе «On-Line», то есть с двойным преобразованием электроэнергии. При данном способе электропитания входное сетевое напряжение преобразуется в постоянное при наличии опорной свинцово-кислотной АБ, работающей в буфере с выпрямителями, а постоянное напряжение с помощью электронных блоков – в заданное переменное или постоянное напряжение нагрузки.

По заданным параметрам нагрузки и категории надежности электроснабжения составляем предварительную структурную схему ЭПУ для потребителей электропитания II категории надежности (рисунок 1).

Предварительная структурная схема ЭПУ включает в себя Ф1 – фидер внешнего электроснабжения, ВВУ – вводные устройства, включающие в себя вводные щиты, шкафы, узлы автоматического включения резерва (АВР), АДГУ – автоматизированную дизель-генераторную установку, ВУ – выпрямители, ССПН – стойка стабилизатора постоянного напряжения, КВ – конвентор вольтодобавочный, ИТ – инвертор.

Структурная схема ЭПУ ІI категории надёжности представлена в альбоме чертежей.

 

 

Рисунок 1.1 - Предварительная структурная схема ЭПУ