Проектирование электропитания устройств связи и автоматики

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Электропитание и электроснабжение нетяговых потребителей»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ УСТРОЙСТВ СВЯЗИ И АВТОМАТИКИ

Студентка

О.В. Пиндюк

Омск 2017



Реферат

УДК 621.316

Курсовой проект содержит 34 страницы печатного текста, 4 таблицы, 7 рисунков, альбом чертежей, использовано 5 источников.

Электропитающая установка, выпрямитель, аккумуляторная батарея, аварийное освещение, устройство гарантированного питания, стабильность напряжения, токораспределительная сеть.

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



Содержание

Введение

1. Выбор системы электропитания и составление предварительной структурной схемы

2. Выбор преобразователей для бесперебойного питания нагрузок в аварийном режиме

3. Расчет емкости и числа элементов аккумуляторной батареи

4. Расчет и выбор типа выпрямителей

5. Расчет параметров вводной сети переменного тока и дизель - генератора

5.1 Расчет мощности ДГУ и выбор его типа

5.2 Расчет потребления электроэнергии от внешней сети

6. Выбор вводных устройств переменного тока

7. Выбор устройств защиты

7.1 Защита по напряжению

7.2 Защита по току

8. Расчет токораспределительной сети

9. Расчёт сопротивления защитного контура заземления и измерительных электродов токам растекания

10. Размещение оборудования

11. Расчет надежности электропитающей установки

12. Составление функциональной схемы электропитания

13. Структурная и принципиальная схемы блока АТХ-300

14. Мониторинг системы

Заключение

Библиографический список



Введение

Система электропитания стационарных устройств связи и автоматики - сложный комплекс, на который приходится более 40 % количества повреждений и стоимости оборудования.

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

Основные источники электроэнергии ? внешнее электроснабжение по фидерам напряжением 380, 220 В 50 Гц, 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 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 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.



1. Выбор системы электропитания и составление предварительной структурной схемы

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

Основные источники электроэнергии - внешнее электроснабжение по фидерам напряжением 220 В 50 Гц, дизель-генераторная установка (ДГУ) и аккумуляторная батареи.

Таблица 1 - Оборудование, установленное на станции связи

Наимено-вание потребителя	Количес-тво	Тип напряже-ния	Номина-льная величина напряжения, В	Потребляемый ток одним устройством, А	Потре-бляемый ток, А	Габариты, мм2
АТС
BeeGee	1(1024 аб.)	Пост.	48	0,3	328	620х650хх300
Нагрузка 2
СМК-30	1(350 аб.)	Пост.	48	0,032	11,2	482х132хх310
МДК	1	Пост.	48	2,5	2,5	114,5х23хх99
SMS-600V	1	Пост.	48	0,5	0,5	600х300хх2200
PDH ENE-6012	3	Пост.	48	2,3	2,3	160х220хх445
Аппаратура ГО и ЧС, П-164	1	Пост.	48	2	2
Нагрузка3
Факсимильный аппарат	1	Перем.	220	0,6	0,6
СДПС-2М	1	Перем.	220	6	6	600х600
Коммутатор	1	Перем.	220	0,1	0,1	128х68,5хх25,4
АРМ механика АТС	4	Перем.	220	3,15	12,6
АРМ оператора	2	Перем.	220	1,6	3,2
АРМ тарификатора	2	Перем.	220	3,15	6,3
Система оповещения «Дозор»	1	Перем.	220	2,3	2,3
Комплекс СОРМ	1	Перем.	220	2,4	2,4	483х44х х284
АРМ РЦСС	1	Перем.	220	1,4	1,4

Рассчитаем ток первой нагрузки:

I1 = 0,3•1024 = 328 А

Рассчитаем ток второй нагрузки:

I2 = 0,032•350 +2,5•1+0,5•1+2,3•3+2•1 = 24 А

Рассчитаем ток третьей нагрузки:

I3 = 6•1 +0,6•1+0,1•1+1,6•2+2•1+3,15•4+3,15•2+2,3•1+2,4•1+1,4•1+20 = 55 А

В курсовой работе мы разрабатываем устройство электропитания для нагрузок: U1=48 В, I1=328 А; U2=48 B, I2=24 A; U3=220 B, I3=55 A. Категория надежности электроснабжения - I.

Требования, относящиеся к устройствам электропитания I категории надежности: 2 надежно работающих фидера; - надежно работающий ДГУ.

В помещении для размещения оборудования необходимо поместить щитовую, дизельную, выпрямительную, аккумуляторную и автозал.



Рисунок 1.1 - Предварительная структурная схема ЭПУ I категории надежности



2. Выбор преобразователей для бесперебойного питания нагрузок в аварийном режиме

Тип стоек стабилизаторов ССПН осуществляем по табл.П.1 [1] с учетом 75 % их загрузки и необходимости наличия резерва. Выбираем две стойки ССПН-3 48-48/240 на первую нагрузку, одну стойку ССПН-6 48-48/40 на вторую нагрузку, поскольку I1=328 А, I2 = 24 А, и по одной резервной стойки на каждую нагрузку.

В задании требуется обеспечить питание нагрузки переменного тока 220 В 50 Гц, для нее в соответствии с необходимой мощностью выбираем 2 инвертора УИЦ-9000 основных и один резервный, устанавливающихся в шкаф с габаритами 962600600ммм.



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. Опорная АБ питает нагрузку, где находится АТС. Вторая АБ питает две оставшиеся нагрузки.

Если колебания напряжения АБ в процессе заряда/разряда не выходят за пределы 10 - 12 % Uном, то число последовательно соединенных элементов (блоков) в каждой группе:

,

где выбираем в соответствии с максимальной нагрузкой по заданию ();

выбираем в пределах , приняли значение равное 2.

В процессе заряда и разряда аккумуляторов напряжение на каждом элементе, блоке изменяется. Так, для выбранного типа аккумулятора с номинальным напряжением элемента 2 В максимальное, зарядное напряжение составляет Uэл.max = 2,35 В, минимальное напряжение Uэл.min=1,79 В, буферное напряжение Uэл.буф = 2,25 В.

Напряжение всей батареи будет меняться в пределах:

,



,

Подставим заданные значения в формулы и получим:

В,

В,

В.

Найдем суммарный ток, потребляемый от батареи в аварийном режиме минимальном напряжении батареи в конце разряда с учетом коэффициента полезного действия (КПД) каждого преобразователя.

Произведем расчёт АБ. Принимаем КПД стойки ССПН зсспн1 = зсспн2 = 0,92.

Тогда:

где Ui - номинальное напряжение нагрузок по заданию,

Uтрс ? допустимое падение напряжения в токораспределительной сети, Uтрс=1,4 В для напряжения 48 В, Uтрс=5 В; для напряжения 220 В.

Ii - максимальный ток нагрузок оборудования.

А.



А.

Суммарный ток инвертора определим, как:

где

А.

Ток аварийного освещения определяем по заданию: IАО=27 А. Общий ток разряда для первой АБ в течение десяти часов аварийного режима для первой нагрузки рассчитаем по формуле:

.

А.

Для второй АБ общий ток разряда:

А.

Тогда:

где - коэффициент кратности, определяемый для гелевых АБ, для восьми часов =1,15, для двух часов =3,05.

Проведя расчет для первой АБ получим:

А.

А.

Необходимая номинальная емкость батареи Сприв, приведенная к условному десяти часовому режиму разряда и температуре среды равной 25о С, зависит от ряда факторов: тока разряда Iр, времени разряда tр и соответствующего ему коэффициента отдачи по емкости зG, от температуры окружающей среды tср.

Фактическую разрядную мощность рассчитаем по формуле:

Для первой АБ:

А•ч.

Для второй АБ:

А•ч.

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

,

где б = 0,0008 - температурный коэффициент изменения емкости аккумулятора.

Значение зG зависит от выбранного tр = 8 ч, для первой АБ зG =0,94.

А•ч.

Для второй АБ tр = 2 ч, зG =0,61.

А•ч.

Т.к Сприв>3000, то емкость элементов группы находим:

Тогда для первой АБ:

А•ч.

Емкость АБ выбираем по таблице П.4 [1]:

А•ч.

Для второй АБ:

А•ч.

Емкость АБ выбираем по таблице П.4 [1]:



А•ч.

Выберем для первой АБ ЭПУ стационарные герметизированные по AGM-технологии аккумулятор марки «20OPzV3000» типа А602/3000 с габаритами 775215580мм. Аккумуляторы располагаются в стойках типа УЭПС-2 А1 с полезной площадью 545589мм2 и наружными габаритами 600600 мм2 , высота 1950 мм. 6 стоек УЭПС-2 А1 в каждом по 4 штуки.

Выберем для второй АБ ЭПУ стационарные герметизированные по AGM-технологии аккумулятор марки «20OPzV2500» типа А602/2500 с габаритами 775215400мм. Аккумуляторы располагаются в стойках типа УЭПС-2 А1 с полезной площадью 545589мм2 и наружными габаритами 600600 мм2 , высота 1950 мм. 6 стоек УЭПС-2 А1 в каждом по 4 штуки.

Всего 12 стоек.



4. Расчет и выбор типа 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:

,

где Iзар.АБ = САБ /tзар; tзар = 10 ч.

С учетом 75 % загрузки выпрямителей их максимальный ток на выходе:

,

где Iзар.АБ = САБ /tзар; tзар = 10 ч.

Для первой АБ:

.

Для второй АБ:

.

В качестве основных типов выпрямителей в проекте используем выпрямители с бестрансформаторным входом ВБВ, используемые как самостоятельные изделия, так и в составе устройств электропитания аппаратуры связи - УЭПС.

Выбираем устройства по номинальному напряжению и значению Imax вб.

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

.

Количество выпрямителей:

,

где - выходной ток выпрямителя, А.

Для первой АБ:

.

.

Таким образом, по току выбираем 2 стойки УЭПС-2 48/480-88 и одну стойку УЭПС-2 48/480-81 с максимальным выходным током (током нагрузки) 480 А, и с максимальной выходной мощностью 26880 Вт. Диапазон регулировки выходного напряжения ,, формулы (3.2), (3.3). В состав стойки входят выпрямители ВБВ 48/60-2 с номинальным током 60 А и габаритами - 236506397 мм.

Для второй АБ:

.

.

Таким образом, по току выбираем 1 стойку УЭПС-2 48/480-88 и одну стойку УЭПС-2 48/480-87 с максимальным выходным током (током нагрузки) 480 А, и с максимальной выходной мощностью 26880 Вт. Диапазон регулировки выходного напряжения ,, формулы (3.2), (3.3). В состав стойки входят выпрямители ВБВ 48/60-2 с номинальным током 60 А и габаритами в мм - 236506397

Габариты стойки УЭПС - 2250х600х600 мм.

Рассчитаем количество выпрямителей, отведенных на резерв (для I категории - 20% от основных ВУ) для первой АБ:

.

Количество резервных выпрямителей - 4 штук, количество УЭПС - 1 стойка УЭПС-2 48/480-84.

Рассчитаем количество выпрямителей, отведенных на резерв для второй АБ:

.

Количество резервных выпрямителей - 3 штук, количество УЭПС - 1 стойка УЭПС-2 48/480-83.



5. Расчет параметров вводной сети переменного тока и дизель - генератора

5.1 Расчет мощности ДГУ и выбор его типа

Максимальная нагрузка ДГУ при аварийном отключении питающих фидеров переменного тока:

Вт.

Мощность, потребляемая выпрямителями ВБВ УЭПСа:

Вт,

где зУЭПС = 0,9 - КПД выпрямителей.

Для расчетов воспользуемся данными из таблицы 5.1.

Таблица 5.1 - Условная мощность дополнительных нагрузок сети переменного тока для одного из вариантов ЭПУ

Вид нагрузки	Потребляемая активная мощность, Вт
Мастерские (моторная нагрузка)	5600
Нормальное освещение	4300
Вентиляция помещений узла связи и автоматики (моторная нагрузка)	4000
Кондиционер автозала	1000
Собственные нужды ДГУ	1600

.

.



Мощность, потребляемая выпрямителями ВБВ УЭПСа для 1 АБ:

Мощность, потребляемая выпрямителями ВБВ УЭПСа для 2 АБ:

Вт.

Рассчитаем мощность ДГУ, как:

.

Активная составляющая длительной нагрузки ДГУ РУЭПС должна составлять 50

75 % номинальной мощности агрегата, тогда:

.

Вт.

Выбираем дизель - генератор типа ДЭС мощностью 200 кВт. Длина - 6000 мм, ширина - 2340 мм, высота - 2400 мм, расход топлива - 35 л/ч.

ДГУ укомплектовывается помимо дизель-генератора щитом управления основными операциями ЩДГА, щитом вспомогательных операций ЩДГВ, стартерной батареей 24 В (САБ), щитом заряда и разряда батарей и питания автоматики ЩЗРБ 24-М, баками для воды, масла и топлива.

В щите ЩЗРБ 24-М установлены три выпрямителя ВБВ 24/20-2М - один для питания щита автоматики в буфере с АБ автоматики и два для заряда стартерной батареи. Щит имеет дистанционную сигнализацию о состоянии выпрямителей и АБ.

Габариты ЩЗРБ - длина - 450 мм, ширина - 250 мм, высота - 1800 мм.

Рассчитаем количество топлива, необходимое для 8 часов работы:

л.

Бочка для хранения топлива - объем 127 л, высота 810 мм, диаметр 492 мм, лощадь 190116,62 мм2.

Бочки для хранения воды и масла выбираем такие же, как и для хранения топлива.

5.2 Расчет потребления электроэнергии от внешней сети

Максимальная активная мощность Рmax, потребляемая от сети, больше мощности РДГУ на величину дополнительных негарантированных нагрузок: мастерских РМ, нормального общего освещения РОСВ, общей вентиляции помещений узла связи и автоматики РВЕНТ , определяемых по таблице 5.1:

,

где - мощность ДГУ без учета активной составляющей , Вт;

- потребляемая активная мощность мастерских, Вт;

- потребляемая активная мощность нормального освещения, Вт;

- потребляемая активная мощность вентиляции помещений узла связи и автоматики, Вт.

Вт.

Годовая стоимость электроэнергии без учета реактивной составляющей мощности Qmax при стоимости одного кВт-часа Z руб. составляет:

Возьмем Z=2 руб.

руб.

Реактивная мощность, потребляемая от сети, может быть вычислена через активную для отдельных групп нагрузок, имеющих одинаковый коэффициент мощности соsц (для освещения соsц = 1, для моторной и вентиляторной нагрузки соsц = 0,7):

, Ач.

Производим расчет:

Для моторной нагрузки (соsц =0,7):

.

Для УЭПС, в соответствии с таблицей «Технические характеристики выпрямителей ВБВ» [1], и выбранным нами устройством - ВБВ 48/60 - 2 (соsц = 0,98):



Вар.

Для вентиляционной нагрузки (соsц =0,7):

ВАр.

Полная мощность, потребляемая от сети:

где - сумма всех активных мощностей;

- сумма реактивных мощностей групп нагрузок.

ВА.

Максимальный ток по одной фазе, потребляемый из 3-х фазной сети переменного тока при равномерном распределении нагрузки по фазам:

где Uф=220 В.

А.

Полную мощность и максимальный ток фазы используем для выбора шкафов и щитов коммутации на стороне переменного тока, для выбора предохранителей и автоматических выключателей.



6. Выбор вводных устройств переменного тока

Систему электроснабжения выбираем по системе ТN-S, когда с питающей подстанции на ЭПУ связи и автоматики питание осуществляется по пятипроводной линии (Т - три фазы, N - нейтраль . S - защитный провод).

По фидерам внешнего электроснабжения 380/220В 50 Гц напряжение подается к вводным устройствам питания, т.е. к щитам ВЩ-1, ВЩ-2, ЩАВР, ЩПТА, ЩДГА, ЩДГВ.

Габариты ЩПТА - 2250х600х600, ЩДГА, ЩДГВ - длина - 2200 мм, ширина - 650 мм, высота - 500 мм, ВЩ - 600х600 мм , ЩАВР - 600х400 мм.



7. Выбор устройств защиты

Систему электроснабжения переменным током выбираем по системе ТN-S, когда с питающей подстанции на ЭПУ связи и автоматики питание осуществляется по пятипроводной линии (Т - три фазы, N - нейтраль . S - защитный провод). преобразователь аккумуляторный батарея ток

7.1 Защита по напряжению

На вводе в здание ЭПУ - используются разрядники Epcos B88069-X 410-T502 с амплитудным напряжением пробоя 400 В.

Защита УЭПС - используются варисторы фирмы JVR-07N621K c напряжением срабатывания 385 В.

Рисунок 7.1 - Защита ЭПУ

7.2 Защита по току

На вводе в здание по значению тока Iф выбираем автоматический выключатель ВА 52-37 с номинальным током 320 А типа С, т.к нет двигателей и станков. Предохранитель выбираем по току Iф, увеличенного в три раза, т.е 855 А. Выбрали ПН-150 с временем срабатывания 2,5 с по рисунку 7.2.



Рисунок 7.2 - Зависимость времени плавления от тока

Рисунок 7.3 - Выключатели типа С

Для батарей:

,

где Сгр - уточненная величина емкости одной группы АБ;

- время разряда батареи (для опорной батареи - 8 ч, второй АБ - 2 ч);



.

.

Выключатель для первой АБ выбираем один типа ВА 51-39 на 630 А.

.

.

Выключатель для второй АБ выбираем типа ВА 51-39 на 500 А, при этом две фазы выключателя включаем последовательно, чтобы можно было сложить токи.

Для первой нагрузки:

,

А,

,

А.

По данным расчетов, выбираем ВА 52-37 на 400 А, и предохранитель ПН-100 с временем срабатывания 5 с (рисунок 7.2).

Для второй нагрузки:

,

А,



,

А.

По данным расчетов, выбираем ВА 57-35 на 25 А, и предохранитель ПН-10 с временем срабатывания 6 с (рисунок 7.5).

Рисунок 7.4 - Зависимость времени плавления от тока



Для третьей нагрузки:

,

А,

,

А.

По данным расчетов, выбираем ВА 57-35 на 63 А, и предохранитель ПН-15 с временем срабатывания 4 с (рисунок 7.4).



8. Расчет токораспределительной сети

Токораспределительная сеть (ТРС) рассчитывается по заданию на курсовой проект для нагрузки U1 = 48 В (I1 = 328 А) при аварийном режиме питания от АБ или от стоек стабилизаторов напряжения до распределительных щитов или пунктов ПР и от последних на 10 участков длиной 77 м.

ТРС должна:

а) быть безопасной для здоровья обслуживающего персонала;

б) иметь хорошую изоляцию и надежные контакты мест присоединений;

в) обеспечивать наименьшие эксплуатационные затраты;

г) потери не должны превышать допустимых уровней.

Построим структурную схему токораспределительной сети (рисунок 4).

Рисунок 8.1 - Структурная схема токораспределительной сети

Первый участок берем 9,5 м (до ПР), остальные участки - 7,5 м, Расчет производим для каждого участка длиной li c током Ii.

Расчет сечения проводов в токораспределительной сети проводился по формуле:



мм2

где - расчетное значение i-го сечения;

- ток при максимальном напряжении, равный 328 А;

- длина i-го участка;

- допустимое падение напряжения в ТРС, для В В

- проводимость материала (Cu: = 57 См).

Фактическое падение напряжения для i-го участка рассчитывается по формуле:

В

где - фактическое падение напряжения до i-го участка;

- фактическое сечение i-го провода, полученное при округлении расчетного значения до стандартного;

- фактический ток i-го участка.

Расчет для первого участка ТРС до ПР длиной 9,5 м:

мм2

Берем стандартное значение сечения 120 мм2.

С учетом этого:



В.

Расчет для остальных участков производится аналогично. Результаты расчетов сведем в таблицу 8.1.

Таблица 8.1 - Результаты расчетов токораспределительной сети

Участок	Длина i-го участка l, м	Толщина провода g, мм2	Фактическое падение напряжения для i-го участка , В
1	9,5	120	0,456
2	7,5	50	0,095
3	7,5	50	0,095
4	7,5	50	0,095
5	7,5	50	0,095
6	7,5	50	0,095
7	7,5	50	0,095
8	7,5	50	0,095
9	7,5	50	0,095
10	7,5	50	0,095
11	7,5	50	0,095
12	7,5	50	0,105
Итог	1,39

В, В, .

Можно сделать вывод о том, что падение напряжения в ТРС не превышает допустимой нормы, равной 1,4 В. Следовательно, расчет и выбор сечения проводов сделаны правильно.



9. Расчёт сопротивления защитного контура заземления и измерительных электродов токам растекания

Для защиты обслуживающего персонала проведем расчет защитного контура заземления и двух измерительных электродов.

Сопротивление токам растекания контура нормируется (ГОСТ 464-79) величиной не более 4 Ом.

По заданию Ом•м.

Контур должен состоять из уложенной в грунт на глубину м горизонтально в виде замкнутого прямоугольника или квадрата стальной шины длиной сечением 404 мм2 и вертикальных электродов в виде стальных труб диаметром мм и длиной м, углубленных в землю с расстоянием 3 м между ними и приваренных верхними концами к горизонтальной шине.

Сопротивление одного вертикального электрода рассчитаем по формуле:

Ом,

где - удельное сопротивление грунта в районе электроустановки, Ом•м..

Ом.

Принимаем контур в горизонтальном плане в виде прямоугольника со сторонами

9 м и 15 м, с n = 24. Тогда сопротивление токам растекания такого горизонтально расположенного контура из стальной шины:

Ом,

где м,

- периметр горизонтальных электродов, м Ом

Ом.

Общее сопротивление такого контура:

Ом,

где - сезонный коэффициент;

n - число вертикальных электродов в контуре;

, - коэффициенты использования (экранирования) соответственно вертикальных электродов и горизонтальной полосы квадрата, равные , .

Ом.

Данное значение не превышает норму 4 Ом, следовательно, расчет сделан верно.

Rи=Rв=33,2, меньше 100 Ом.



Подсоединение защитного контура к главной заземляющей шине (ГЗШ) ЭПУ осуществляется кабелем или стальной шиной сечением 254 мм2 или оцинкованным проводом диаметром более 6 мм. Подключение к ГЗШ измерительных электродов, удаленных от защитного контура и друг от друга на расстояние трех-пяти диагоналей контура производится кабелем или проводом с хорошей (чаще двойной) изоляцией. Корпуса оборудования ЭПУ и автозала подключаются к ГЗШ напрямую.

Подключение одного из полюсов постоянного тока (чаще положительного) с выхода выпрямителей к шине ГЗШ производится только в одном месте. Соединение этого полюса далее с корпусами оборудования автозала запрещается.

Шина ГЗШ должна располагаться в непосредственной близости от места ввода защитного и измерительных контуров, вблизи от ввода фидеров переменного тока, ввода кабелей связи, автоматики и места расположения кросса.

Основная система уравнивания потенциалов ЭПУ и автозала выполняется медным проводом сечением не менее 6 мм2 или алюминиевым ? 16 мм2 или стальным ? 50 мм2.



10. Размещение оборудования

В узловых центрах связи и автоматики для размещения оборудования ЭПУ необходимы помещения: щитовая, дизельная, выпрямительная, аккумуляторная, автозал.

Ширина проходов между шкафами, щитами, стенами помещения (при установке напольного оборудования) должна быть не менее 0,7-0,8 м, высота - не менее 1,9 м. Между дизель-электрическим агрегатом (ДГА) со стороны управления и соседним агрегатом и стеной проход должен быть не менее 1 м, а между ДГА и фасадом щита - не менее 1,2 м.

При расчете площадей помещений SП допускаем, что SП = 5SОБ, где SОБ - площадь размещаемого оборудования в плане.

Схема размещения оборудования представлена в альбоме чертежей, лист 3.



11. Расчет надежности электропитающей установки

Для расчета надежности ЭПУ на основании структурной схемы составим расчетную схему, на которой отразим последовательные и параллельные цепи установки.

Рисунок 11.1 - Схема для расчета надежности (1нагрузка)

При экспоненциальном законе распределения и взаимной независимости отказов:

Р(t) = е -л t ? 1? лt,

где л - 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 - 1час.

Расчет надежности параллельных цепей производится по формуле:



Таблица 11.1 - Условная интенсивность отказов отдельных блоков, узлов ЭПУ

Наименование блока, узла	лЧ106, 1/ч	P(8)	P(1)
Сеть	3,0	0,999976	0,999997
Вводной щит ВЩ	1,6	0,999987	0,999998
Щит переменного тока ЩПТА	8,0	0,999936	0,999992
ЩАВР	9,0	0,999928	0,999991
ЩЗРБ	1,0	0,999992
ДГА	530	0,99576
ЩДГА	8,0	0,999936
УЭПС мощностью выше 10 кВт	2,1	0,999983	0,9999979
Автоматический выключатель ВА для АБ	0,2	0,999998	1
АБ	0,4	0,999997	1
Преобразователь ССПН	1,7	0,999986	0,999998
ЩРЗ или ПР	1,0	0,99999	0,99999

Алгоритм расчета трактов: Надежность последовательно соединенных элементов рассчитывается по формуле:

где - число блоков, включенных последовательно.

Надежность параллельных цепей производится по формуле:

где - число блоков, включенных параллельно.

Надежность всего тракта:



Интенсивность отказа тракта:

Время наработки на отказ:

Коэффициент готовности тракта:

где - время восстановления, для 1, 2, 3 и 4 трактов по заданию ч.

Найдем для остальных трактов. Тогда коэффициент готовности всей ЭПУ c учетом всех параллельных трактов:

Наработка на отказ всей системы параллельных трактов:

, ч,



где ч - коэффициент тракта.

Выполним расчет надежности своей установки.

1й тракт - нормальный режим эксплуатации:

1/ч;

ч;

.

2й тракт - питание от ДГУ при отсутствии внешнего электроснабжения:

;

1/ч;

ч;

.

3й тракт - питание от АБ от момента исчезновения внешнего электроснабжения до запуска и введения в стабильный режим работы ДГУ:



;

1/ч;

ч;

.

4й тракт - послеаварийный режим восстановления работоспособности ЭПУ:

1/ч;

ч;

.

Находим по формуле 11.9 коэффициент готовности всей ЭПУ c учетом четырех параллельных трактов:

Определяем наработку на отказ всей системы по формуле 11.10:

лет.



12. Составление функциональной схемы электропитания

Составленная функциональная схема электропитания находится в альбоме чертежей, лист 2.

Используются 2 батарея, состоящие из одной групп аккумуляторов, чтобы обеспечить питанием необходимую нагрузку и исключить при этом больших токов.

На функциональной схеме ЭПУ I-й группы надежности приняты следующие обозначения:

- Ф - фидер внешнего электропитания;

- ВЩ- вводные щиты;

- ЩПТА, ЩАВР - щиты аварийного включения резерва, переменного тока автоматический, вводно-распределительный автоматический;

- ЩДГА, ЩЗРБ, ЩДГВ - щиты дизель-генератора автоматический, заряда и разряда стартерных батарей и питания автоматики, дизель-генератора вспомогательный;

- ДГА - дизель-генераторный агрегат;

- ГЗШ - главная заземляющая шина;

- И - измерительные электроды;

- ЗК - защитный контур;

- АБ - аккумуляторная батарея;

- АО - аварийное освещение;

- ВБВ - выпрямитель с бестрансформаторным входом;

- ССПН - стойки стабилизаторов постоянного напряжения;

- ШР - шкаф распределительный;

- ПР - пункт распределительный.



13. Структурная и принципиальная схемы блока АТХ-300

В альбоме чертежей принципиальная схема блока питания приведена на листе 4, а структурная - на листе 5.

Дан блок питания ATX-300. Мощность БП: 300 Вт.

БП выпрямляет и фильтрует переменное напряжение, а также здесь находится фильтр от помех которые создает сам БП. Далее идет блок, в который входят два трансформатора, и две группы транзисторных ключей.

Первый трансформатор формирует напряжение управления для выходных транзисторов.

1 группа транзисторов усиливает генерируемый сигнал TL494 и передает его первому трансформатору.2 группа транзисторов нагружена на основной трансформатор, на котором формируются основные напряжения питания.

Далее идет блок, в который входят диоды Шоттки для выпрямления выходного напряжения трансформатора, а также фильтр низких частот. В состав ФНЧ входят электролитические конденсаторы больших емкостей (зависит от производителя БП) и дросселей, а также резисторов для разрядки этих конденсаторов при выключенном БП.

Нижний блрк формирует +5VSB (дежурное напряжение), а также питает контролер ШИМ.

На ШИМ -- контролер 494 положены такие функции: управление транзисторными ключами; стабилизация выходных напряжений; защита от короткого замыкания.



14. Мониторинг системы

Главная задача мониторинга - оперативное получение информации о состоянии объекта. Удаленный мониторинг - это один из путей повышения надежности системы, а следовательно, снижения затрат на эксплуатацию и обслуживание. Оперативное получение объективной информации о состоянии критически важных узлов объекта позволяет быстро обнаружить и идентифицировать неполадки или потенциально опасные изменения режима работы оборудования, обеспечив при этом адекватное взаимодействие с нагрузкой.

Мониторинг осуществляется за следующими параметрами для блоков:

а) аккумуляторная батарея - датчики температуры, ток, напряжения на зажимах, внутреннего сопротивления;

б) выпрямительные устройства - датчик температуры;

в) стабилизаторы - индуктивный датчик;

г) фидеры;

д) дизель-генераторный агрегат - датчики уровня масла, топлива и датчики температуры двигателя;

е) тока распорядительная сеть- сбор данных;

ж) датчики пожарной безопасности - датчик дыма и температуры.

Данные этих параметров поступают в центр сбора данных (ЦСД) через Ethernet (если есть возможность) или через интерфейс RS-232.

Структурная схема мониторинга системы представлена на листе 6 альбома чертежей.



Заключение

В данной курсовом проекте была разработана система электропитания устройств автоматики и связи, обеспечивающая электроснабжение переменным током по группе, бесперебойное питание потребителей: 48В, 48В, 220В, а так же аварийное освещение и гарантированное питание I категории надежности с выходным напряжением 48 В.

В ходе работы была рассчитана емкость и число элементов аккумуляторных батарей САБ = 3090 Ач и САБ = 2580 Ач, выбраны 2 стойки ССПН-3 48-48/240 и одна резервная, для второй батареи стойка ССПН-6 48-48/40 и еще одна резервная, а также 2 инвертора УИЦ-9000 и один резервный.

Выбраны выпрямительные агрегаты, стойки УЭПС-2 48/480-88, выпрямители

ВБВ 48/60-2.

Проведено размещение оборудования и рассчитана токораспределительная сеть для нагрузки 48 В длиной 77 м, разбитая на 10 участков.

Также была рассчитана надежность работы электропитающей установки, ее время наработки на отказ 28,5 лет.

Произведен мониторинг оборудования, входящего в состав системы электропитания.

Библиографический список

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

2.Казаринов И.А. Проектирование электропитающих установок предприятий проводной связи. М.:Связь, 1974.

3.Поздняков Л.Г., Карпова Л.А., Митрохин В.Е. Расчет электропитающей установки для устройств автоматики и связи. Омск, 2009.

4.Поздняков Л.Г., Карпова Л.А., Митрохин В.Е. Технические характеристики электропитающего оборудования устройств связи и автоматики. Омск,1986.

5. Стандарт предприятия СТП ОМГУПС 1.2-2005.

Размещено на Allbest.ru