Расчет первой строки ТРС:

Рассчитаем сечение проводника на первом участке по формуле:

(9.1)

где - проводимость ТРС;

- суммарный токовый момент, А·м;

- удельная проводимость алюминиевых жил кабеля типа АВВГ составляет 33 м/(мм² ·Ом), кабеля типа ВВГ с медными жилами - 57 м/(мм² ·Ом);

- допустимое падение напряжения на первом участке.

На вводах ЭПУ рекомендуется использовать силовые кабели типа АБВбшв, АПВБ.

Для всех участков токораспределительной сети выбираем медный проводник для снижения нагрева проводников.

По расчетным значениям q - сечения проводника выбираем стандартный проводник из ряда: 1.5; 2.5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 625; 800; 1000; 1200 мм².

Рассчитаем фактическое падение напряжения для первого участка:

(9.2)

где - токовый момент первого участка [А·м];

- стандартное сечение проводника, мм².

Дальнейший расчет параметров ТРС ведется для участка с наибольшим токовым моментом.

Воспользуемся формулой (9.1), (9.2)

Выбираем стандартный проводник сечением 120 мм²

Остальные расчеты сведены в таблицу 9.1.

Произведем проверку правильности расчета ТРС. Суммируем действительную потерю напряжения на участках 1, 5, 7, 9, 10, 11 и сравниваем полученное значение с допустимым:

1,5263 В < 1.6 В

Отсюда следует, что расчёт токораспределительной сети сделан правильно.

10. Расчет надежности ЭПУ

Согласно нормам технологического проектирования надежность - это свойства объекта сохранять свои функции во времени.

Надежность ЭПУ называется способность обеспечивать электропитание потребителей в определенных условиях эксплуатации в установленном промежутке времени.

Определение показателей надежности элементов ЭПУ производится с помощью расчетной схемы надежности, которая составляется на основе структурной функциональной схемы ЭПУ. В этой расчетной схеме все элементы (блоки), при повреждении которых нарушается заданный режим работы потребителей, включаются последовательно, а элементы, резервирующие друг друга, - параллельно.

В качестве расчетной схемы надежности ЭПУ, рассмотрим рисунок 10.1, где была выбрана первая нагрузка. Показатели надежности рассчитываются для одной из нагрузок ЭПУ с меньшим числом резервного оборудования. Расчетная схема надежности должна учитывать все режимы работы ЭПУ (нормальный, аварийный, послеаварийный).

Исходными данными для расчета показателей надежности служат интенсивности отказов элементов ЭПУ и надежности внешнего электроснабжения:

При экспоненциальном законе распределения и временной независимости отказов надежность ЭПУ вычисляется по формуле:

(10.1)

где - интенсивность отказа элемента или средняя интенсивность элементов ЭПУ, 1/ч;

t - время безаварийной работы ЭПУ или интервал времени, за которое определяется вероятность отказов согласно заданию, 5 лет.

Надежность последовательно включенных элементов ЭПУ

(10.2)

Надежность параллельно включенных элементов ЭПУ

(10.3)

где n и m - число элементов, включенных последовательно и параллельно.

Рисунок 10.1. Схема надежности ЭПУ

Из таблицы 10.1 мы выбираем вероятность безаварийной работы для каждого элемента ЭПУ

Таблица 10.1. Вероятности безаварийной работы ЭПУ

Выпрямители:

P_ВУ =1 - (1-0.96979)²) = 0.999087

Конверторы:

P_DC/DC =1 - (1-0.9201)⁴ = 0.999959

Аккумуляторные батареи:

P_DC/DC =1 - (1-0.9783)² = 0.999531

Питание от сети:

P_сеть =0,9•0,93231•0,67421= 0.656729

Питание от ДГА:

P_АДЭС =0,7044•0,67421•0,93231•0,04009= 0.017751

ДГА+сеть:

P =1 - (1-0.656729) (1-0,017751) = 0.662822

Нормальный режим:

P_Н.Р. =0.662822·0.999087·0.99827=0.661199

Аварийный режим:

P_А.Р. =0.999531·0.999959·0.999087·0,99827=0.99685

Послеаварийный режим:

P_ПА.Р. =0,9•0,93231•0,67421· 0.999087·0,99827=0.564221

Все режимы:

P_Ф = (1 - (0.661199) (1-0,99685) (1-0,564221))=0.999535

Общая надежность + ЩРЗ:

P_общ =0,999535•0,97834= 0.977885

Рассчитаем нормированное значение надежности всего ЭПУ по формуле:

В результате расчета P(t)_{ЭПУ факт} > P(t)_{ЭПУ норм,} то из этого следует, что надежность ЭПУ в норме.

11. Размещение оборудования ЭПУ

На постах ЭЦ, ДЦ, в домах связи и в других подразделениях ШЧ и РЦС для размещения оборудования ЭПУ необходимы следующие помещения:

При батарейной системе электропитания - аккумуляторная и ее вспомогательные помещения (тамбур и электролитная); дизельная и ее вспомогательные помещения; щитовая для размещения вводно-распределительных и преобразовательно - выпрямительных панелей СЦБ, шкафов и щитов связи ЭПУ;

При безбатарейной системе электропитания - дизельная и ее вспомогательные помещения; щитовая - с размещением АБ в одном помещении с преобразовательно - выпрямительным оборудованием.

Ширина эксплуатационных проходов между панелями, шкафами и стенами зданий - не менее 0.8 м; между АДЭС со стороны управления и соседним агрегатом, стеной - 1 - 1.2 м. Вводные щиты переменного тока устанавливаются на одной из внешних стен щитовой ЭПУ со стороны ввода фидеров внешнего электроснабжения. Коммутационные устройства по постоянному току устанавливаются в одном ряду по нагрузкам в помещении щитовой. Устройства гарантированного питания кинетического типа устанавливаются в помещениях дизельной, статического типа - в помещениях щитовой. При буферной многобатарейной системе электропитания оборудуются специальные помещения - аккумуляторные.

Стеллажи для размещения АБ могут быть деревянными или металлическими, одно- и двухрядными, одно- и двухъярусными. Для предохранения соседних помещений от вредных газов оборудуется тамбур с общей площадью не менее 1.5 м^2.

Рядом с аккумуляторной располагается электролитная для хранения запасных инструментов и принадлежностей (ЗИП) аккумуляторных батарей.

Аккумуляторные имеют центральное отопление, естественное и искусственное освещение, приточно-вытяжную вентиляцию.

12. Составление технического паспорта ЭПУ

Электроснабжение

1. Электроснабжение ЭПУ идет от ТП ОАО «РЖД».

2. Напряжение внешней сети: 110 кВ.

3. Напряжение фазы: 220 В, количество фаз: 3.

4. Мощность собственной электростанции АДЭС: P = 42825 В·А.

5. Система электропитания постоянным током: комбинированная схема питания.

6. Категория надежности электроснабжения: II

Линии электропередачи

Таблица 12.1. Параметры

Электрооборудование

Таблица 12.2. Состав оборудования

Таблица 12.3. Ведомость аккумуляторов

13. Организация мониторинга и администрирования ЭПУ

Для обеспечения эффективного функционирования ЭПУ домов связи, а так же непрерывного контроля электрических параметров и режимов эксплуатации в реальном масштабе времени должна применяться СМА ЭПУ. СМА ЭПУ создана как единая часть мониторинга и администрирования на Ж.Д ЕСМА. СМА ЭПУ охватывает не только собственные оборудования ЭПУ домов связи, но и мониторировать электроснабжения, собственную АДЭС, а также системы жизнеобеспечения, например датчики и контроллеры ИБП и КСУ (компрессоры), генераторы КСС, производить контроль пожарной безопасности и охранной сигнализации, кондиционеров. И просто контролировать температуру и влажность в помещениях РЦС.

Система ЕСМА имеет иерархическую структуру, состоит из иерархического ЦСС и дорожного ЦТУ и регионального ЦТО РЦС, и дорожных уровней и т.д. И выполняет следующие функции:

- Обработка, сбор, хранение и предоставление пользователем информации поступившей после датчиков и контроллеров ЭПУ, а также систем жизнеобеспечения. Поступают на программном уровне модули ЦТУ.

- Формирование передачи на модули ЭПУ команд управления, на пример переключение на резервный фидер, отключается аккумуляторная батарея, выключается выпрямители, выключается кондиционер и т.д.

- СМА ЭПУ режимы работы:

а) местные (управление и контроль где расположено ЭПУ). Устанавливает ведущий электрик

б) дистанционное управление ЭПУ с того же здания где находится ЭПУ, например с ЦТО.

в) ЦТО с ЦТУ оборудования расположено на объектах РЦС.

Схема мониторинга представлена на рисунке 13.1

Рисунок 13.1. Схема мониторинга

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы были получены навыки проектирования стационарных электропитающих установок (ЭПУ) для железнодорожного транспорта, изучение аппаратуры ЭПУ, а также углубление и закрепление полученных при изучении теоретической части знаний.

Была выбрана система электропитания в соответствии с II категорией надежности, данной по заданию. Исходя из надежности, была выбрана комбиниронная схема питания, которая предусматривает комбинацию буферной и безбатарейной системы. Составил структурную схему ЭПУ в приложении А.

Произведен расчет показателей резервных источников электропитания свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (АБ), которые могут комплектоваться в одну или две группы. Применен аккумулятор закрытого типа, который не обслуживается. Применена буферная система питания, при которой АБ размещается в отдельном помещении, под названием аккумуляторная.

Также ознакомился с источниками бесперебойного питания и их структурными схемами. В соответствии с заданной категорией ИБП и мощности гарантированного потребителя, был выбран статический ИБП с двойным и одноступенчатым преобразованием. ИБП с двойным преобразованием имеет высококачественные выходные показатели и высокую надежность.

Были выбраны выпрямители, преобразователи постоянного и переменного тока, в моем случае я выбирал конверторы. Их количество подтвердилось и проверилось сделанными расчетами.

Ознакомился со способами поддержания постоянного напряжения на выходе ЭПУ. Схемы регулировки выходного напряжения ЭПУ могут быть с использованием полупроводниковых преобразователей, вольтодобавочных конверторов, диодных сборок. Произвел проверку качества напряжения на выходе ЭПУ. Максимальное напряжение не входило в допустимые параметры, поэтому я выбрал диодную сборку

Произвел расчет выходной мощности АДЭС для всех потребителей гарантируемого питания ЭПУ при отсутствии внешнего электроснабжения.

Составил структурную схему разрабатываемого ЭПУ из отдельных элементов типовых схем, соответствующих принятым системам электропитания, категориям электроснабжения, регулирования, резервирования. На структурной схеме ЭПУ показаны коммутационные оборудования на стороне переменного и постоянного тока, основные и резервные выпрямители, конверторы, ИБП и другие преобразователи напряжения, аккумуляторные батареи, способ регулирования на выходе напряжения, заземление полюсов ЭПУ по заданию, где задана полярность определенного напряжения, подключение аварийного освещения и других негарантируемых потребителей: кондиционеры, питание мастерских, охранно-пожарная сигнализация и другие.

Рассчитал показатели надежности разработанной ЭПУ на основе расчетной модели, которая составляется на базе структурной схемы. В качестве показателя использовался коэффициент надежности при экспоненциальном законе распределения и временной независимости отказов. По схеме надежности рассчитывался фактический показатель, затем нормативный, значит надежность в норме. Фактическая рассчитанная надежность должна превышать нормативную.

Завершение расчетной части курсовой работы является построение токораспределительной сети (ТРС), количество участков которой и общая длина определялась по заданию. ТРС проектировалась для второй нагрузки и негарантированного питания. Падение напряжения на ТРС не превысила допустимую.

Так же выполнил размещение оборудования. Площадь ЭПУ определялась по заданию. Размещение оборудования ЭПУ происходила для батарейной системы электропитания с указанием эксплуатационных размеров.

При вводе в эксплуатацию объектов автоматики, телемеханики и связи на них составляется паспорт. В паспорте на ЭПУ были указаны основные показатели линий внешнего электроснабжения, применяемого оборудования, также составилась ведомость на аккумуляторы, приведенные в этой курсовой работе.

Библиографический список

1. Митрохин В.Е.; Бычков Е.Д.; Батраков С.А. «Проектирование электропитающих устройств телекоммуникационных систем, автоматики, телемеханики и радиосвязи» часть 1, ОмГУПС, 2012 г.

2. Митрохин В.Е.; Бычков Е.Д.; Батраков С.А. «Проектирование электропитающих устройств телекоммуникационных систем, автоматики, телемеханики и радиосвязи» часть 2, ОмГУПС, 2013 г.

3. Сороко В.И. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник / В.И. Сороко, Е.Н. Розенберг. М.: Планета, 2000. Кн. 2. 1008 с.

4. Электропитающие устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: Учебник / В.В. Сапожников, Н.П. Ковалев и др. М.: Маршрут, 2005. 453 с.

5. Багуц В.П. Электропитание устройств ЖАТС / В.П. Багуц, Н.П. Ковалев, А.М. Кастроминов. М.: Транспорт, 1991. 286 с.

Размещено на Allbest.ru