Проектирование электропитающей установки поста электрической централизации крупной станции

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Петербургский Государственный Университет

Путей Сообщения

Кафедра: ” Электрическая связь”

Курсовая работа по дисциплине

“Электропитание устройств автоматики и связи”

Проектирование электропитающей установки поста электрической централизации крупной станции

Выполнил студент

гр. АТ-801

Винников К. В.

Проверила преп.

Казакевич Е. В.

Санкт-Петербург 2011



1. Разработка технических данных ЭПУ

1.1 Объект электропитания и основные требования к ЭПУ.

Современная система ЭЦ характеризуется централизованным питанием всех объектов: светофоров, стрелочных электроприводов, РЦ (рельсовых цепей) и сооружаемых в комплексе с ЭЦ устройств станционной оперативно-технологической связи, поездной радиосвязи, устройств пневматической системы очистки стрелок от снега и др.

Аппаратура ЭЦ устанавливается в отдельных зданиях, выполняемых по типовым проектам, которые называются постами ЭЦ.

Для нормального функционирования объектов ЭЦ, аппаратуры связи и других устройств, расположенных на постах ЭЦ, требуется электрическая энергия, которая обеспечивается электроустановками (ЭУ).

Основными элементами ЭУ являются:

Устройства электроснабжения (электростанции, линии электропередачи, трансформаторные подстанции)

Собственные электрические станции (осуществляют резервное электроснабжение)

Сети электросилового оборудования и освещения (обеспечивают энергией системы вентиляции, отопления, оборудования мастерских и рабочее освещение производственных помещений)

Электропитающие установки (ЭПУ) являются основной частью ЭУ предприятия они предназначены для преобразования, регулирования, распределения и обеспечения бесперебойности подачи различных напряжений переменного и постоянного тока, необходимых для нормальной работы устройств автоматики и связи. ЭПУ включают в себя следующие элементы: выпрямительные и преобразовательные устройства, аккумуляторные батареи, устройства стабилизации напряжения и тока, распределительно-комутационные устройства, распределительные сети, устройства защиты сигнализации.

ЭПУ должны удовлетворять следующим основным требованиям: обеспечивать надежное, бесперебойное (беспрерывное) электропитание аппаратуры напряжением необходимой стабильности, с допустимой величиной пульсации; быть экономичными при строительстве и эксплуатации; обладать достаточно высокими значениями КПД и коэффициента мощности; быть максимально автоматизированными; допускать возможность развития поста ЭЦ без замены основного силового оборудования.

1.2 Исходные данные

Род тяги поездов: автономная тепловозная.

Внешнее электроснабжение:

2.1 Основной источник: Воздушная линия электроснабжения (U=380 В)

2.2 Резервный источник: Электростанция узловая (U=380 В).

2.3 3-ий источник: ДГА.

Характеристика станции

3.1 Число централизованных стрелок: 40

3.2 Число стрелок двойного управления: 4

3.3 Число подходов к станции: 3

3.4 Устройства гарантированного питания: S=250 ВА, cos = 0,76

3.5 Маршрутные указатели направления:

3.5.1 Неудаленные: есть

3.5.2 Удаленные: нет

3.6 Маршрутные указатели пути:

3.6.1. Неудаленные: есть

3.6.2 Удаленные: нет

3.7 Подверженность к снежным заносам: да

3.8 Климатическая зона: теплая

Дополнительные нагрузки

4.1 Устройства связи : S = 5,1 кВа; cos = 0,7

4.2 Освещение (гарантированное): S = 3,2 кВа

4.3 Вентиляция аккумуляторной: S = 3,0 кВа; cos = 0,8

4.4 Освещение (негарантированное): S = 3,6 кВА

4.5 Силовое оборудование (негарантированное.): S = 10 кВа; cos = 0,8

1.3 Характеристика электроснабжения

Все устройства автоматики и связи и другие потребители электрической энергии, размещаемые на постах ЭЦ, по надежности функционирования и требованиям к электроснабжению подразделяются на три категории.

К I категории относятся электроприемники, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству и т.д.

Ряд устройств автоматики и связи, предъявляющих еще более высокие требования к надежности электроснабжения, выделены в особую группу первой категории.

К электроприемникам II категории относятся устройства компрессорных станций для очистки стрелок от снега, громкоговорящая парковая связь и др.

К электроприемникам III категории относятся сети общего освещения и устройства вентиляции служебно-технологических помещений, электрооборудование мастерских, гаражей и др.



Объект электроснабжения	Категория объекта электроснабжения	Количество источников	Дополнительные источники электроснабжения
		Необходимо	Задано
Устройства ЭЦ крупных станций	I(особая)	3	2	ДГА
Сети гарантированного освещения	I	2	2
Вентиляция и отопление аккумуляторных помещений	I	2	2
Устройства связи	II	2	2
Негарантированное освещение	III	1	2
Силовое оборудование	III	1	2



2. Разработка структурной схемы электропитающей установки

Целью расчетов при проектировании ЭПУ постов ЭЦ является выбор типов и величин нагрузок, необходимых для работы станции с заданными исходными данными, распределение этих нагрузок между элементами электропитающей аппаратуры (панели питания, выпрямители, преобразователи, трансформаторы и др.) и определение необходимого количества этих устройств.

Для электропитания устройств автоматики средних и крупных станций с числом стрклок более 30 разработаны панели: вводная ПВ-ЭЦК, распределительная ПР-ЭЦК, выпрямительно-преобразовательная ПВП-ЭЦК, преобразовательная ПП25-ЭЦК и несколько вариантов стрелочных панелей.

Ниже приведена структурная схема ЭПУ для питания оборудования электрической централизации на крупных станциях при электротяге переменного тока на участках и безбатарейной системе питания.

ШВП-73 (щит выключения питания) - предназначен для быстрого и надежного отключения всех видов электропитания при пожарах. На щите установлены четыре автоматических выключателя типа А-3114/7 и разрядники типа РВН-0,5 для защиты от перенапряжений.

Вводная панель ПВ-ЭЦК предназначена для:

Подключения двух независимых внешних источников переменного тока (фидер 1 и 2) напряжением 380/220В и резервной электростанции (дизель генераторного агрегата ДГА).

Контроля над состоянием этих источников.

Начального распределения переменного тока по основным видам нагрузок (устройствам СЦБ, связи, маневровым постам, гарантированному и негарантированному освещению и силовой нагрузке).

Распределительная панель ПР-ЭЦК служит для:

Распределения питания переменного тока по отдельным нагрузкам (светофорам, маршрутным указателям, лампам табло).

Изоляции цепей питания от заземленной сети переменного тока.

Непрерывного контроля над сопротивлением изоляции цепей питания и сигнализации о понижении изоляции при повреждении кабеля.

Переключения светофоров, маршрутных указателей и ламп табло на различные режимы питания.

Формирования импульсного питания различных нагрузок.

Выпрямительно-преобразовательная панель ПВП-ЭЦК предназначена для:

Питания реле на стативах поста ЭЦ и других устройств постоянным током напряжением 24В.

Содержания буферной аккумуляторной батареи в различных режимах.

Получения переменного тока напряжением 220, 180 и 110В для работы устройств гарантированного питания за счет энергии аккумуляторной батареи.

Питания внепостовых схем постоянным током.

Питания электропневматических клапанов (ЭПК) для обдува и очистки стрелочных электроприводов.

Стрелочные панели ПСП-ЭЦК и ПСТ-ЭЦК предназначены для питания электродвигателей постоянного (ПСП-ЭЦК) и трехфазного (ПСТ-ЭЦК) тока.

Панели ПСПН-ЭЦК1 (ПСТН-ЭЦК1) не имеют устройств обогрева стрелочных электроприводов и применяются в районах с сухим теплым климатом.

Панели ПСПН-ЭЦК2 (ПСТН-ЭЦК2) и ПСПН-ЭЦК3 (ПСТН-ЭЦК3) имеют соответственно один и два трехфазных трансформатора для изоляции от земли цепей питания электрообогрева стрелочных приводов и применяются в районах среднего и сурового климата.

Панели ПСПР-ЭЦК (ПСТР-ЭЦК) выполнены с учетом возможности резервирования питания рабочих стрелок от аккумуляторной батареи через конвертор. Панели применяются при батарейной, а в отдельных случаях, при безбатарейной системе питания.

Преобразовательная панель ПП25-ЭЦК предназначена для питания переменным током частотой 25 ГЦ фазочувствительных рельсовых цепей с реле типа



3. Расчет и распределение нагрузок панели ПР-ЭЦК

Целью расчетов при проектировании ЭПУ постов ЭЦ является выбор типов и величин нагрузок необходимых для работы станции с заданными исходными данными, распределение этих нагрузок между элементами электропитающей аппаратуры и определение необходимого количества этих устройств.

3.1 Лампы табло, пульта и питающих панелей

Пульт и табло служат для управления ДСП устройствами ЭЦ станции. Табло обеспечивает контроль изолированных участков, а также контроль за положением стрелок и показаниями сигналов.

Для индикации используются коммутаторные лампы мощностью P= 2,5 Вт на номинальное напряжение 24В.

1) Мощность ламп табло непрерывного питания (80%) определяется по формуле:

Pлн=Pлсн*nс=7*40=280 (Вт), где:

Pлнс=2,5*3,5*0,8=7(Вт) - мощность ламп табло непрерывного питания в расчете на одну стрелку.

nс- число централизованных стрелок на станции.

2) Мощность ламп табло с импульсным питанием 40 имп / мин (около 15%) определяется:

Pл40=Pл40с*nс=1,31*40=52,4 (Вт), где:

Pл40с=2,5*3,5*0,15=1,31 (Вт) - мощность ламп табло в импульсным питанием 40 имп/ мин

3) Мощность ламп табло с импульсным питанием 60 имп /мин (около 5%):

Pл60=Pл60с*nс=0,43*40=17,2 (Вт), где:

Pл60с=2,5*3,5*0,05=0,43 (Вт) - мощность ламп табло с импульсным питанием 60 имп/ мин в расчете на одну стрелку.

Наибольшая нагрузка от ламп табло будет, когда ДСП проверяет положение стрелок. В этом случае он дополнительно включает подсветку стрелочных участков на табло.

4) Мощность ламп подсветки стрелочных участков:

Pлп=Pлпс*nс=5,25*40=210 (Вт), где:

Pлпс=(14/2,5-3,5)*2,5=5,25 (Вт) - мощность ламп табло отнесенная на одну стрелку.

3.2 Устройства гарантированного питания

В качестве таких нагрузок могут быть приняты различные устройства, для которых необходимо обеспечить надежное питание переменным током. В данном случае устройства гарантированного питания на станции используются. Их мощность составляет:

S=250 (ВА), при cosц=0,76

Т.к. cosц=P/S, а значит:

P=0,76*250=190 (Вт).

Из соотношения между полной, активной и реактивными мощностями подсчитаем, что:

Q=P(v(1-Cos2 ц)) ? Cos ц=102 (ВАр).

Резервное питание нагрузка получает от преобразователя ППВ-1 по цепи ПХГКС.

3.3 Стрелки двойного управления

Часть стрелок станции может быть передана на местное управление. Полная мощность устройств передачи стрелок на местное управление определяется:

Sмс=Sмсс*nмс=10*4=40 (ВА),

Sмсс - мощность устройств передачи на местное управление одной стрелки(составляет 10ВА, при cosц=0,8),

nмс - число стрелок передаваемых на местное управление.

Т.к. cosц=P/S, а значит:

P=0,8*40=32 (Вт)

Из соотношения между полной, активной и реактивными мощностями подсчитаем, что Q=40*0.6=24(ВАр).

Резервное питание нагрузка получает от преобразователя ППВ-1 по цепи ПХГКС.



3.4 Контрольные цепи стрелок

Полная мощность цепей контроля стрелок Sкс определяется из соотношения:

Sкс=Sксс*nc=9,34*40= 373,6 (ВА),

Sксс=(vP2+Q2) - мощность цепей контроля в расчете на одну стрелку

(составляет Pксс=7,7 Вт, Qксс=5,3 ВАр)

Pкс=7,7*40=308 (Вт)

Qкс=5,3*40=212 (ВАр)

Нагрузка получает питание от обмотки «b» ТС1 по цепи ПХКС.

3.5 Дешифраторные ячейки

Полная мощность дешифрирующих устройств на станции Sда зависит от числа подходов к станции и определяется по формуле:

Sд=Sдп*nп=23,6*3=70,86 (ВА),

Sдп=(vP2+Q2)=23,6 ВА - мощность дешифрирующих устройств в расчете на один подход (составляет Pдп=16,6Вт, Qдп=16,8ВАр),

nп - число подходов к станции.

Pд=16,6*3=49,8 (Вт)

Qд=16,8*3=50,4 (ВАр)

Нагрузки получают питание от обмотки «a» ТС2 через трансформатор Т7 (СОБС-2А), понижающий напряжение до 12 В или 16 В, по цепям ПХ12 и ПХ16.

3.6 Внепостовые цепи

В качестве нагрузок этого вида к панелям могут быть подключены устройства контроля перегонов, прилегающих к станции, устройства смены направлений и др. Мощность этих нагрузок в среднем в расчете на пост ЭЦ, при числе стрелок до 130 равна:

Pвц=80 (Вт), Qвц=26,3 (ВАр)

Найдем полную мощность: Sвц=84.21ВА

Нагрузки получают питание от обмотки «a» ТС2 по цепи ПХ220, далее на панель ПВП-ЭЦК через Т1 и выпрямитель В.

3.7 Лампы пульта ограждения составов

Мощность ламп пультов ограждения составов на путях их осмотра и ремонта, определяется по усредненными данными в целом на пост ЭЦ и равна:

Pпо=90 (Вт), Qпо=20 (ВАр)

Найдем полную мощность: Sпо=92.2 (ВА)

3.8 Электропневматические клапаны

(ЭПК) используются для пневматической очистки стрелок от снега, на станциях, подверженных снежным заносам (см. исходные данные разд.1).

Мощность нагрузки при обдуве одновременно двух стрелок в разных районах станции определяется по усредненным данным в целом на пост ЭЦ и может быть принята равной:

Pэпк=26Вт; Qэпк=94ВАр.

Найдем полную мощность: Sпо=97.5 (ВА)

Нагрузка получает питание от обмотки “a”ТС2 по цепи ПХ220, далее на панель ПВП-ЭЦК через Т2 , выпрямитель ВП2, постоянный ток напряжением 220В поступает к нагрузкам по цепи ПБ ЭПК.

3.9 Трансмиттерные реле и трансмиттеры

Мощность нагрузки, создаваемой трансмиттерными реле и кодовыми трансмиттерами, определяется по усредненным данным в целом на пост ЭЦ и равна:

Sтр=110 (ВА), при сosц=0,8.

Найдем активную и реактивную мощность:

Ртр=сosц*Sтр=0,8*110=88 (Вт);

Из соотношения между полной, активной и реактивными мощностями подсчитаем, что Qтр=66 (ВАр).

3.10 Маршрутные указатели

Лампы маршрутных указателей рассчитаны на ток напряжением 220В. Поэтому для них трансформаторы не устанавливают и коэффициент мощности примерно равен единице. Мощность маршрутных указателей Pм определяется по усредненным данным, в целом на пост ЭЦ, и составляет на станциях с числом стрелок до 140 - 700Вт.

Для питания маршрутных указателей используют фазные обмотки «b» ТС1 и ТС2. При этом для питания маршрутных указателей направления используют цепи ПХУ1, ПХУ2 и ПХУ3, из них ПХУ2 напряжением 232 В - для удаленных объектов.

3.11 Светофоры

Лампы станционных светофоров являются одной из основных нагрузок панелей питания. Их питание осуществляется током напряжением 12 В через индивидуальные понижающие трансформаторы, установленные около светофоров.

1) Часть светофоров (около10%) работает с импульсным питанием мигающих огней.

Мощность светофоров с импульсным питанием мигающих огней определяется по формуле:

Sси=Sсис*nс=2,86*40= 114,4 (ВА),

Sсис - мощность светофоров с импульсным питанием в расчете на одну стрелку

(Sснс=28,6*0,1=2,86 Вт при сosц=0,95).

Pси=114,4*0,95=108.68 (Вт),

Qси=P(v(1-Cos2 ц)) ? Cos ц=114,4*0,31=35,7 (ВАр)

2) Большая часть светофоров (около 90%) получает непрерывное питание.

Мощность светофоров непрерывного питания определяется по:

Sсн=Sснс*nс=25,74*40= 1029,6ВА,

Sснс - мощность светофоров с непрерывным питания в расчете на одну стрелку

(Sснс=28,6*0,9=25,74Вт при сosц=0,95).

Pсн= 1029,6*0,95= 978,12 (Вт),

Qсн=P(v(1-Cos2 ц)) ? Cos ц=1029,6*0,31=319,2 (ВАр)

3.11 Кодирующие трансформаторы 50 Гц

Кодирование стационарных рельсовых цепей 25Гц токами 50Гц используется на участках с автономной и электротягой постоянного тока.

Мощность нагрузки от кодирующих трансформаторов, определяется из соотношения:

где Sкп - мощность кодирующих трансформаторов, отнесенная на один

подход( Pкп=22Вт, Qкп=76ВАр);

nп - число подходов к станции.

Нагрузка может получать питание от обмоток”a” и “b” ТС2 по цепям ПХ2 иПХ1 (вместо рельсовых цепей 50Гц).

В данном пункте работы мы рассчитали мощности нагрузок трансформаторов ТС1 и ТС2, нагрузка на фазных обмотках трансформаторов не превышает 1.5 кВА, общая мощность меньше 4,5 кВА. Поэтому мы устанавливаем одну панель ПР-ЭЦК.

Наименование нагрузки	Цепь	Максимальная мощность	Режим работы	Напряжение, В	Измеритель	Мощность на измерителе	Количество единиц изм.	Мощность нагрузок на ТС1	Мощность нагрузок на ТС2
						P, Вт	Q, вар	S, ВА		“a”	“b”	“c”	“a”	“b”	“c”
										P, Вт	Q, вар	S, ВА	P, Вт	Q, вар	S, ВА	P, Вт	Q, вар	S, ВА	P, Вт	Q, вар	S, ВА	P, Вт	Q, вар	S, ВА	P, Вт	Q, вар	S, ВА
1. Лампы табло непрерывного питания	С	360	Регул. РНТ	24-16	Стрелка	7	-	7	40	280	-	280
имп. питания 40 имп/мин	РСХМ	220	То же	22-12	То же	1,31	-	1,31	40	52,4	-	52,4
имп. питания 60 имп/мин	СМ	62	То же	22-12	То же	0,43	-	0,43	40	17,2	-	17,2
Подсветкака стр-ных уч-ов	1НКСХ	360	То же	24-16	То же	5,25	-	5,25	40	210	-	210
2. Устройства гарантир. пит.	ПХР1	*и**	-	220	Пост	190	162,5	250	1				190	162,5	250
3. Стрелки двойного упр.	ПХМУ	110	-	110	Стрелка	8	6	10	4				32	24	40
4.Контрольные цепи стрелок	ПХКС	**	-	220	Стрелка	7,7	5,3	9,4	40				308	212	373,6
5. Дешифрат. ячейки	ПХ12	33,6	-	12	Подход	16,6	16,8	23,6	1										16,6	16,8	23,6
	ПХ16	44,8	-	16	Подход	16,6	16,8	23,6	2										33,2	34,6	47,2
6. Внепостов. цепи	ПХ220	500	-	220	Пост	80	26,3	84,2	1										80	26,3	84,2
7. Лампы пульта огражд. составов	ОПХ ОПХМ	100	Уст по проек.	24-36	Пост	90	20	92,2	1										90	20	92,2
8. Электро- пневматические клапаны	ПХ220	500	-	220	Стрелка	26	94	97.5	1										26	94	97.5
9. Трансмит. реле и трансмиттеры	ПХТР	110	-	110	Пост	88	66	110	1													88	66	110
10. Маршрут. Указатели пути Неудален-ные	ПХУС1	1500	Норм. ДСН	220	Пост	700	-	700	1				200	-	200							500	-	500
11. Светофоры Импульсно-го питания	ПХСМ	660	День Ночь ДСН	220 180 110	Стрелка	2,7	0,9	2,86	40							108,7	35,7	114,4
непрерывного питания	ПХС1	1500	То же	То же	Стрелка	24,4	8,1	25,7	20							488	162	514
То же	ПХС2								20																488	162	514
12. Код-ие тр-ры	ПХ1		-	220	Пост	22	76	80	3										66	228	240
Итого на фазные обмотки ТС1 и ТС2	559,6	0	559,6	730	398,5	863,6	596,7	197,7	628,4	311,8	419,7	487,2	588	66	610	488	243	514
Итого общая мощность нагрузок на ТС1 и ТС2	1887	597	2052		1388	729	1612
Мощность потерь в ТС1 и ТС2	150	420	446		100	400	412
Нагрузки на панель ПВ-ЭЦК от ПР-ЭЦК	3275	1325	3663

4. Расчет преобразователя ППВ-1

Целью расчета ППВ-1 является: определение номинальной мощности, на которую должен быть настроен преобразователь, и тока потребляемого аккумуляторной батареей в аварийном режиме.

Наименование нагрузки	Цепи напряжение	Измери- тель	Мощность на измеритель	Кол-во единиц Измерения	Мощность максимальная	Коэффициент включения	Мощность средняя
	От ПВП-ЭЦК	К нагруз-ке		P Вт	Q ВАр	S ВА		P Вт	Q ВАр	S ВА		P Вт	Q ВАр	S ВА
Светофоры с имп. питанием	ПХГС 220	ПХСМ 220	Стрелка	2,7	0, 9	2,86	40	108,7	35,7	114,4	0,66	71,7	23,6	75,5
Внепостовые цепи	ПП 24-16	ПХ220	Пост	80	26,3	84,2	1	80	26,3	84,2	1	80	26,3	84,2
Дешифр. ячейки	ПХГКС	ПХ16 ПХ12	Подход	16,6	16,8	23,6	3	49,8	50,4	70,9	1	49,8	50,4	70,9
Лампы табло 60 имп/ мин.	ПХГКС 24-16	СМ 24-16	Стрелка	0,43	-	0,43	40	17,2	_	17,2	0,5	8,6	_	8,6
Устройства гар. питания	ПХГКС 220	ПХР1 220	Пост	190	162,5	250	1	190	162,5	250	1	190	162,5	250
Итого:	445,7	274,9	536,7		400,1	262,8	489,2

В данной курсовой работе будут использован один выпрямитель ППВ-1, который настроен на номинальную мощность

Коэффициент мощности: Cos==0,83

Средний коэффициент мощности: Cos==

Так как коэффициент мощности меньше 0,9,

Коэффициент нагрузки равен:

Частные значения КПД:

КПД преобразователя =

Величина тока, потребляемая преобразователем из аккумуляторной батареи определяется по формуле:

аккумуляторный преобразователь нагрузка электропитающий

Так как допустимая мощность Pдоп больше требуемой Pм, то загрузка преобразователя ППВ-1 находится в пределах нормы.



5. Расчёт аккумуляторной батареи

Расчет аккумуляторной батареи заключается в определении ее нагрузок, расчете емкости, выбора типа, а также количества аккумуляторов.

Расчетное время основного режима резервирования tро=2 ч установлено с учетом времени устранения возможных неисправностей ДГА.

1) Разрядный ток батареи в режиме основного резервирования:

Iро=Iрnс+Iпп+Iлт+Iп=0,262*40+0,61+11,7+21,7=45,5 (А)

I- ток реле на стативах поста ЭЦ, в среднем на стрелку составляет 0,262 А

n- число централизованных стрелок

I- ток питания панелей и пульта управления в целом на пост ЭЦ составляет 0,61 А.

I-ток питания ламп табло в аварийном режиме определяется на основании мощности нагрузки цепи С, панель ПР-ЭЦК и номинального напряжения аккумуляторной батареи( в данном случае)

I -ток потребляемый преобразователем ППВ-1 в аварийном режиме (в данном случае 21,7 А)

2) Разрядный ток батареи в дополнительном режиме резервирования рассчитывается:

I=I- In=45 -0,262*40=35,5 (A)

3) Для выбора типа аккумуляторов должна быть определена расчетная номинальная емкость с учетом реальных условий эксплуатации. Для этого пользуются следующим основным соотношением:

C=C+C=где:

I-ток разряда

t-время разряда

k- коэффициент снижения емкости аккумуляторов от старения для устройств СЦБ принято k=0,85

P - коэффициент интенсивности разряда (коэффициент снижения емкости при увеличении интенсивности разряда, коэффициент отбора емкости).

-температурный коэффициент емкости (для аккумуляторов типа С =0,008)

t -температура электролита во время разряда аккумуляторов (принята равной минимальной температуре аккумуляторного помещения, для зданий с центральным отоплением t= +15C, с печным t= +10C)

T -температура, для которой задается номинальная емкость аккумулятора (для всех типов стационарных кислотных аккумуляторов принимается равной +20С)

На основании полученной номинальной расчетной емкости выбирается аккумулятор с ближайшей большей номинальной емкостью. В данном случае СК-16 на 576 Ач

4) Возможное время разряда t выбранных аккумуляторов определяется по графику на основании вспомогательной величины:

=

5) Общее число аккумуляторов в батареи определяется исходя из условий обеспечения минимально допустимой величины напряжения на зажимах питаемой аппаратуры к концу аварийного режима.

N, где

U-минимально допустимое напряжение на зажимах питаемой аппаратуры ( для устройств СЦБ относительное изменение напряжения постоянного тока должно быть не более от номинального, т.е. )

U - падение напряжения в токораспределительной сети. Определяется расчетом. (При выполнении курсовой работы может быть принято равным 3% от номинального, т.е. 0,72 В).

На основании полученных данных мы подсчитали, что для работы аккумуляторной батареи нам потребуется 12 аккумуляторов СК-16 на 576 Ач.



6. Расчет выпрямительно-преобразовательной панели ПВП-ЭЦК

На основании расчета нагрузок панели ПВП-ЭЦК устанавливают режимы эксплуатации зарядного устройства ВП1 типа УЗАТ-24-30 и преобразователя- выпрямителя ПП типа ППВ-1, а также определяют необходимое число панелей ПВП-ЭЦК.

1) Нормальный режим.

Устройства ПВ1 и ПП работают в режиме выпрямления, обеспечивая питание нагрузок и подзаряд аккумуляторной батареи.

а) Ток нагрузок определяется:

I=I*n+ I=0,262*40+0,61=11,1 А

I- ток реле на стативах поста ЭЦ в среднем на стрелку составляет 0,262A

I-ток питания элементов панелей и пульта управления в целом на пост ЭЦ составляет 0,61А.

б) Ток подзаряда, компенсирующий саморазряд, рассчитывается:

I=0,0015*C=0,0015*576=0,861 А

в) Общий ток выпрямителей в нормальном режиме:

Ток выпрямителей в режиме непрерывного подзаряда равен 25>12 А. Ток выпрямителей не превышает 25 А, используется только выпрямительное устройство ПВ1, но ток выпрямителей меньше 42 А и след. используются одна панель ПВП-ЭЦК.

2) Послеаварийный режим.

При восстановлении напряжения источников переменного тока выпрямительные устройства ВП1 и ПП включаются в режиме стабилизации (ограничения) тока, обеспечивая питание нагрузок и форсированный заряд аккумуляторной батареи.

Включение выпрямителей в режиме стабилизации тока обуславливается необходимостью исключения большого скачка тока при подключении разряженной во время аварийного режима аккумуляторной батареи и срабатывании устройств защиты от перегрузки.

а) Ток форсированного заряда батареи определяется емкостью аккумуляторов и длительностью заряда:

,где

tз- время заряда, необходимого для восстановления емкости аккумуляторов (принимается равным 72ч)

- КПД кислотных аккумуляторов (принимается равным 0,8)

б) Общий ток выпрямителей в режиме форсированного заряда равен:

Общий ток выпрямителей в режиме форсированного заряда не превышает 50 А.

Наибольшая нагрузка на вводную панель ПВ-ЭЦК от панели ПВП-ЭЦК создается во время форсированного заряда, когда заряжается батарея и одновременно получают питание нагрузки.

в) Активная составляющая мощности этой нагрузки рассчитывается по формуле:



, где:

- напряжение батареи в конце форсированного заряда ( составляет 31 В)

- КПД выпрямителей (равен 0,6)

г) Реактивная составляющая мощности нагрузки Qпвп ориентировочно может быть принята равной 1180 ВАр на станциях с числом стрелок до 100.

.

В данном пункте работы мы рассчитали, что ток выпрямителей в режиме непрерывного подзаряда равен 12 А. Так как он не превышает 25 А, используется только выпрямительное устройство ПВ1, но ток выпрямителей меньше 42 А и следовательно используются одна панель ПВП-ЭЦК.



7. Расчет стрелочной панели ПСП-ЭЦК

Расчет панели ПСП-ЭЦК заключается в проверке соответствия тока потребляемого электроприводами при переводе, с допустимым током панели.

В случае, когда станция находится в зоне среднего и сурового климата проектируется электрообогрев автопереключателей стрелочных электроприводов. В этом случае дополнительным расчетом проверяется также мощность цепей обогрева. В данном курсовом проекте зона климата теплая.

Максимальный пусковой ток Iсп max, потребляемый от выпрямителей панели ПСПН-ЭЦК, зависит от типа рельсов, марок крестовин стрелочных переводов, числа одновременно переводимых стрелок и может быть определен по формуле: ,

где I-ток, потребляемый одним электроприводом стрелочного перевода СП-6 на стрелочных переводах при типе рельсов Р65 составляет 3,2А

n-количество одновременно переводимых стрелок данного типа.

Нагрузка на вводную панель ПВ-ЭЦК от ПСП-ЭЦК определяется суммарной мощностью, потребляемой рабочими цепями стрелок при их переводе и мощностью, необходимой для электрообогрева контактов стрелочных приводов:

, где

Sс-мощность цепей перевода стрелок с учетом потерь может быть принята в целом на пост ЭЦ на станциях до 60 стрелок-Pс=2,1 кВт, Qс=0,9 квар.

Так суммарный пусковой так 16 А и не превышает 30 А, а мощность цепей обогрева не превышает 4,5 кВА, то нам нужна одна панель ПСП-ЭЦК.



8. Расчет преобразовательных панелей ПП25-ЭЦК

Целью расчета панелей ПП25-ЭЦК является определение необходимого числа преобразователей частоты и числа панелей, а также определение нагрузки, создаваемой на вводную панель ПВ-ЭЦК.

Число преобразователей частоты и панелей.

Учитывая особенности фазочуствительных рельсовых цепей, связанных с двумя цепями питания, в панелях устанавливают местные и путевые преобразователи частоты (ПЧ).

Мощность местных элементов S и путевых трансформаторов рельсовых цепей S определяют по формулам:

, где:

- полные мощности, соответственно, местных и путевых трансформаторов в расчете на одну стрелку ( берутся из таблицы).

n-количество стрелок на станции.

2) На основании полученной мощности, необходимой для питания РЦ рассчитывают требуемое число местных и путевых преобразователей:

где:

S, S- расчетные мощности путевого и местного преобразователей (S=300 ВА, S=290 ВА).

3) Средняя мощность загрузки каждого из местных и путевых преобразователей частоты:

4) Нагрузка на вводную панель при автономной тяге.

Местные и путевые преобразователи частоты будут включены противофазно, а путевые - синфазно друг к другу.

а) Фактическая мощность загрузки для пары противофазно включенных преобразователей, местного и путевого:

б) Составляющие нагрузки, создаваемой парой преобразователей частоты на вводную панель определяют по графикам

Общая нагрузка на вводную панель от всех противофазно включенных пар:

P=P*n=720*1=720 Вт

Q=Q*n=430*1=430 ВАр

в) Общая нагрузка от всех оставшихся синфазно включенных путевых преобразователей:

P=P(n- n)=350*(3-1)=700 Вт

Q=Q(n-n)=530*(3-1)=1060 вар

P=350 Вт, Q=530 Вар определяются графически.

5) Полная нагрузка от панелей ПП25-ЭЦК на вводную панель:

Требуется 1 панель ПП25-ЭЦК(так как число путевых преобразователей меньше 4). На нее мы разместим один местный и три путевых преобразователя.



9. Расчет вводной панели ПВ-ЭЦК и нагрузки на внешние источники тока

Целью расчета вводной панели является проверка загрузки ее по мощности, определение необходимого числа панелей и расчет номинальных токов плавких вставок в фидерах, которые должны быть указаны в заказной документации.

Наименование нагрузок	Мощность отдельных нагрузок
	Активная Вт	Реактивная ВАр	Полная В А
Панель ПР-ЭЦК	3275	1325	3663
Панель ПВП-ЭЦК	1090	1180	1607
Панель ПСПН-ЭЦК	2100	900	2300
Панель ПП25-ЭЦК	1420	1490	2059
Итого СЦБ	7885	4895	9629
Резерв СЦБ-10%	788,5	489,5	962,9
Всего СЦБ с резервом	8673,5	5384,5	10591,9
Устройства связи	3570	3643	5100
Освещение	Гарантированное	3200	-	3200
	Негарантированное	3600	-	3600
Вентиляция аккумуляторной	2400	1800	3000
Силовое оборудование	8000	6000	10000
Всего на вводную панель	29444	16828	35492

В данном случае используется одна вводная панель и один щит ЩВП-73, так как расчетная мощность не превышает 80 кВА.

Для оценки качества нагрузки определяют коэффициент мощности:

Расчет плавких вставок:



Выбираем панель ПВ-ЭЦК с плавкой вставкой на 63 А.



10. Резервная электростанция

На крупных станциях в качестве резервного источника переменного тока всегда предусматривается местная электростанция, в качестве которой чаше всего используют дизель-генераторные агрегаты ДГА.

При отключении внешних источников переменного тока автоматически должен запускаться ДГА и обеспечивать работу устройств СЦБ, связи и всех потребителей гарантированного питания. Потребители негарантированного питания отключаются.

1) Мощность нагрузки ДГА определяется по формуле:

, где

S-полная мощность нагрузки вводной панели,

S, S- полная мощность, соответственно негарантированного освещения и силовой нагрузки.

На основании расчетов я выбрал ДГА-3-24М с 3 степенью автоматизации, поскольку время необслуживаемой аботы на нем составляет порядка 150 часов, что обеспечивает надежную работу станции при внезапном отказе, первых двух источников питания.

Тип ДГА	Мощность Вт	Ток А	Степень Автоматизации	Емкость топливной системы, л	Щит дизель-генератора автоматики
ДГА-3-24М	48000	90	3	300-500	ЩДГА-24Б

Степень загрузки ДГА составляет 92% и удовлетворяет требованиям, которые составляют 50-100% от номинальной мощности.



11. Функциональная схема электропитающей установки

Схемы приведены в однониточном изображении за исключением цепей нагрузок выпрямителей ВП1 и ПП на панели ПВП-ЭЦК и цепей питания преобразователей на панели ПП25-ЭЦК.

Число проводов цепей в различных частях схемы обозначено числом штрихов. Обозначение цепей приведено только для прямых проводов цепей переменного тока и проводов, имеющих положительный потенциал для цепей постоянного тока.

Функциональная схема поста ЭЦ

Функциональная схема распределительной панели ПР-ЭЦК



12. Размещение оборудования ЭПУ

При размещении оборудования ЭПУ в помещениях поста ЭЦ следyeт придерживаться определенных, требований. Щит выключения питания ЩВП-73 устанавливают ближе к выходу из здания поста ЭЦ, в месте доступном для быстрого выключения всех источников тока при возникновении пожара. Панели ЭПУ на относительно небольших станциях размещают в стативной, а на больших выделяют отдельное помещение- выпрямительную. Аккумуляторы размещают в специально оборудованном помещении - аккумуляторной. Резервные электростанции обычно располагают на первом этаже или в подвале здания или в отдельном небольшом одноэтажном здании вблизи поста ЭЦ.

При распределении помещений для устройств ЭПУ необходимо стремиться к минимальным расстояниям между ними. Особенно большое значение имеет сокращение коммуникаций в низковольтных цепях (щит выключения питания: батарея, выпрямительные панели, релейные стативы). Удлинение коммуникаций может привести к такому увеличению сечения кабеля (шин), что это послужит препятствием к реализации проекта.

Для сокращения сечений кабеля следует стативы и распределительные устройства наиболее крупных потребителей (пусковых блоков стрелочных электроприводов, стативы рельсовых цепей и т.п.) размещать вблизи питающих установок.

При размещении оборудования в отдельных помещениях следует выполнять требования, указанные ниже.

Выпрямительная.

Панели электропитающей установки располагают в рядах перпендикулярно стене с окнами. В рядах оборудование размещают так, чтобы соединительные провода и шины имели минимальную длину и одновременно обеспечивалось удобство обслуживания. Оборудование устанавливают непосредственно у стены или задней стороной, друг к другу при одностороннем обслуживании или на расстоянии 1,2 м от стены при двустороннем обслуживании.

При размещении оборудования следует соблюдать следующие минимально допустимые расстояния: между лицевыми сторонами аппаратуры-1,5 м, между лицевой стороной одного ряда и задней другого-1,2 м, между торцами ряда и стеной -0,5 м. Длина ряда должна быть не более 7 м. Площадь выпрямительной определяется в зависимости от устанавливаемого оборудования с запасом 20% на развитие.

2)Аккумуляторная.

Батареи аккумуляторов размещают в специально оборудованном помещении, которое располагают рядом или вблизи выпрямительной. Вход в аккумуляторную должен быть через тамбур с двумя дверями, открывающимися из помещения.

Площадь аккумуляторного помещения определяется в зависимости - от количества и типа аккумуляторных батарей, для приготовления электролита, хранения запасов серной кислоты и получения дистиллированной воды рядом с аккумуляторной выделяют помещения площадью 5-10 м, называемые "кислотная" или "дистилляторная". Аккумуляторы в аккумуляторной устанавливают на стеллажах, конструкция и размеры которых должны строго соответствовать типам устанавливаемых аккумуляторов. Стеллажи изготовляют четырех видов: одноярусные двухрядные, одноярусные однорядные, двухъярусные однорядные и двухъярусные двухрядные.

Наиболее удобны в эксплуатации одноярусные стеллажи. Двухъярусные применяют лишь в случае необходимости сокращения площади аккумуляторной. Стеллажи устанавливают так, чтобы к аккумуляторам был свободный доступ для осмотра и ремонта. Непосредственно около стен можно установить только однорядные стеллажи. Ширина эксплуатационных проходов должна быть не менее 0,8м при одностороннем их расположении и не менее 1 м при двухстороннем. Для рационального монтажа целесообразно стеллажи устанавливать торцевой стороной к стене, желательно смежной с помещением выпрямительной.

В данной курсовой работе используются одноярусные двухрядные стеллажи типа СТ-2-1-1 для аккумуляторов типа СК- 16 его длина определяется:

А-длина стеллажа, отводимая для одного аккумулятора(равна 295)

N -аккумуляторов в батареи,

m- число рядов в стеллаже,

n-число ярусов стеллажа

3)Резервная электростанция.

В состав станции входит: дизельный двигатель и генератор переменного тока с устройствами автоматики, смонтированные на общей раме и устанавливаемые на прочном бетонном Фундаменте, изолированном от стен здания, щиты автоматического управления, аккумуляторные батареи для пуска дизеля и питания цепей автоматики (часто размешают в аккумуляторной), выпрямительные устройства для заряда аккумуляторных батарей (устанавливают в выпрямительной), баки для топлива, масла и воды, устройства отопления и вентиляции помещения.

При размещении оборудования должны соблюдаться минимальные расстояния: эксплуатационные проходы между агрегатом и частями здания или оборудования - 1 м, между агрегатом и щитом управления-2 м, между агрегатом и стеной или корпусами параллельно работающих агрегатов - 0,3 м.

Размещение оборудования электропитающей установки

№ поз.	Наименование	Тип	№ поз.	Наименование	Тип
01 02 11 12 13 14 15 15-20	Коридор Щит включения питания Стативная Трансформатор сухой Преобразовательная панель Стрелочная панель Выпрямительно-преобразовательная панель Распределительная панель Вводная панель Резервные панели	ЩВТ-7 ТС10\05 ПП25-ЭЦК ПСП ЭЦК ПВП ЭЦК ПР ЭЦК2 ПВ ЭЦК	1 2 1 2,3 4,5,6 7 1-3 4-7	Аккумуляторная Стеллаж батарей 6 ак. Стеллаж батарей 6 ак. Резервная электростанция Дизель-генератор Щит автоматики Баки для топлива, масла и воды Выпрямитель для заряда стартерных аккумуляторов Аппаратная Табло Манипулятор	СТ-2-1-I СТ-2-1-I ДГА-3-24М ЩДГА-24Б

13. Сметно-финансовый расчет электропитающей установки

Сметно-финансовый расчет определяет размер денежных средств, необходимых для осуществления проекта.

Стоимость строительства складывается из прямых затрат, накладных расходов и плановых накоплений.

Прямые затраты- это расходы непосредственно связанные с процессом строительства, к ним относятся: заработная плата рабочих, стоимость материалов и т.д.

Накладные расходы- это затраты, связанные с организацией, управлением и обслуживанием строительства.

Плановые накопления идут на расширение общественных фондов государства.

Спецификация

Оборудования к смете №1 на монтаж устройств Электропитания для поста ЭЦ на сумму 12697 руб.

Наименование оборудования и затрат	Единица измерений	Количество единиц	Стоимость руб
			Единичная	Общая
Аккумуляторы СК-16	Руб	12	82	984
Панель ПВ-ЭЦК		1	962	962
ПР-ЭЦК		1	600	600
ПСП-ЭЦК		1	1300	1300
ПП25-ЭЦК		1	700	700
Щит ЩВП-73		1	65	65
Трансформатор ТС-10/0,5		1	56	56
ДГА-3-24М		1	6830	6830
ПВП-ЭЦК		1	1200	1200
Итого:		20	11795	12697

Список используемой литературы

1. В.П. Багуц, Н.П. Ковалев «Проектирование электропитающей установки постов электрической централизации крупных станций», С-Пб, 2003г.

2. Коган В.П., Эткин З.П. «Аппаратура электропитания ж/д автоматики», 1987г.

3. Дмитриев В.Р., Смирнова В.И. «Электропитающие устройства ж/д автоматики, телемеханики и связи» 1983г.

Размещено на Allbest.ru