Проектирование электропитающей установки дома связи

При расчете мощности, потребляемой ЭПУ, следует учесть, что наибольшая мощность, потребляется при послеаварийном режиме, когда необходимо обеспечить питание аппаратуры и заряд аккумуляторных батарей. Общая мощность, потребляемая от выпрямителей в данном режиме, будет :

Р_Н = Р_Б + Р_З ,

где Р_Б и Р_З - мощности, потребляемые от выпрямителей в буферном и зарядном режимах.

Активная и реактивная мощности (кВт, кВАр), потребляемые отдельными устройствами от источников внешнего электроснабжения, определяют по формулам :

Р_У = Р_Н / ,

Q = Р_У ( 1-Сos² / Сos ),

где - КПД установки (выпрямителя, преобразователя и др.);

Cos - коэффициент мощности установки.

При расчете мощности, потребляемой дополнительными устройствами, следует учесть неодновременность включения нагрузок данного типа. Величины коэффициентов одновременности выбирают самостоятельно.

Общая активная и реактивная мощность, потребляемая ЭПУ дома связи от внешних источников электропитания, определяется как сумма мощностей, потребляемых отдельными устройствами.

Р = Р_У ,

Q = Q_У

Полная мощность, потребляемая от внешних источников электропитания, и коэффициент мощности ЭПУ дома связи определяются по формулам :

S = P² + Q²

Cos = P / S

Полученные величины S, кВА и Cos представляют организациям внешнего электроснабжения для учета нагрузки и оплаты электроэнергии.

Величину полного тока, А, определяют по формуле :

I_П = (S*10^-3) / U,

где U - номинальное напряжение питающей сети, В. Для трехфазной системы соединения звездой при равномерной нагрузке фаз к определению фазного тока

U = U_Л3 ;

где U_Л - линейное напряжение, равное 380 В.

При однофазное сети U = 220 В.

Величину I_П используют для выбора устройств коммутации переменного тока. К основным устройствам этого вида относятся : панели распределения переменного тока РППТ-65, щиты переменного тока автоматизированные ЩПТА 4 / 200 - 2,

ЩПТА 380 / 600 и др.

ЭПУ-24 :

Р_Н = 16,27 + 1,435 = 17,705 (кВт)

Р_У = 17,705 / 0,8 = 22,13 (кВт)

Q_У = 22,13 ? (1 - 0,66² ) / 0,66 = 25,188 (кВАр)

ЭПУ-60 :

Р_Н = 20,04 + 1,766 = 21,806 (кВт)

Р_У = 21,806 / 0,85 = 25,654 (кВт)

Q_У = 25,654 ?(1 - 0,69² ) / 0,69 = 26,91 (кВАр)

ЭПУ+60 :

Р_Н = 1,97 + 0,294 = 2,264 (кВт)

Р_У = 2,264 / 0,62 = 3,651 (кВт)

Q_У = 3,651 ? (1 - 0,75² ) / 0,75 = 3,218 (кВАр)

Общая мощность ЭПУ :

Р = 22,13 + 25,654 + 3,651= 51,435 (кВт)

Q = 25,188 + 26,91 + 3,218 = 55,316 (кВАр)

S = = 75,53 (кВА)

№	Наименование нагрузки	Коэффициент одновременности	Мощность
			Общая активная кВт	С учетом коэффициента одновременности
				Р, кВт	Q, квар	S, кВА
1	Устройства связи.	1	51,43	51,43	55,31	75,53
2	Гарантированное освещение	0,7	12	8,4	-	8,4
3	Вентиляция аккумуляторной	0,55	13,26	7,293		9,35
4	Негарантированное освещение	0,5	50	25	-	25
5	Негарантированное силовое электрооборудование.	0,5	75	37,5		50
	Итого от внешних вводов.		201,69	129,62		168,28
	Итого от ДГА		76,69	67,12		93,28

ЭПУ дома связи :

Cos = 129,62/ 168,28 = 0,77

I_П = 168,28 ? 1000 / 220 = 764,9 (А)

Используя величину I_П было выбрано устройство коммутации переменного тока ЩПТА 4 / 200 - 2 .

Технические данные ЩПТА-4/200:

Число линий:

входящих - 2

отходящих - 5

Ток предохранителей в линиях :

входящих - 200 А

отходящих - 60 А

Напряжение - 220 или 380 В

Щиты переменного тока автоматические ЩПТА-4 / 200-2 и

ЩПТА-380 / 600

Предназначены для распределения тока по потребителям, защиты и контроля распределительных цепей. Схема щита ЩПТА-4 / 200-2 приведена в приложении 4.

Устройства щита обеспечивают следующее :

Подвод и контроль электрической энергии от одного внешнего источника тока (сеть 380/220 В, индикаторная лампа Н1, вольтметр, амперметр А). При наличии двух вводов от внешних источников последние подключают через устройства, имеющие автоматическую коммутацию входящих линий (ПРПТ-65, ПВ-60 и др.).

Автоматический запуск через контакты реле К11 (реле на схеме не показано) местной резервной электростанции (ДГА) при отключении напряжения, подводимого от внешних источников (обеспечивается К1); подвод этого напряжения к шинам гарантированного питания и отключение шин негарантированного питания.

Подключение сети аварийного освещения к батарее аккумуляторов при отключении напряжения на шинах гарантированного питания (реле К6).

Контроль напряжения источников 24 и 60 В (устройство контроля напряжения УКН-1 и УКН-2). При понижении напряжения ниже заданного включается местная (лампы Н3, Н4 и звонок Н5) и внешняя (от контактов К7 и К8) сигнализация.

Дублирование сигналов неисправности различных устройств (лампы Г7, Н8, Н9).

Щит переменного тока ЩПТА 380 / 600 имеет аналогичные устройства. Щиты выполнены в виде шкафов, устанавливаемых в ряд или пристенно.

8. Проектирование резервной электростанции

Во время аварии источников внешнего электроснабжения запускается местная резервная электростанция, которая обеспечивает питанием основные устройства дома связи. В качестве резервной электростанции обычно используют дизель-генераторные автоматизированные установки (ДГА).

ДГА должны обеспечивать электроэнергией следующие устройства : всю аппаратуру связи, питаемую постоянным и переменным током ; сеть гарантированного освещения ; устройства вентиляции аккумуляторных помещений ; собственные нужды электростанции (освещение, отопление, вентиляцию). Кроме того, в домах связи с автоматизированными ЭПУ должна быть предусмотрена возможность заряда всех аккумуляторных батарей, а при неавтоматизированных ЭПУ - заряд хотя бы одной группы наиболее мощной батареи. Заряд остальных групп может быть произведен в другое время. Часть потребителей во время аварии источников внешнего электроснабжения отключается. К таким устройствам относятся негарантированное освещение и силовое оборудование.

Определяют общую активную и реактивную мощность, а также полную мощность, потребляемую от ДГА. На основании общей активной мощности выбирают ДГА .

Длительная активная нагрузка ДГА должна находиться в пределах 50-100% от номинальной мощности. Допускается перегрузка на 10% в течение часа, а на 15-20% - не более 5с. Запуск ДГА осуществляется автоматически при пропадании напряжения на фидерах питания. Через 25-30 с после отключения фидеров к ДГА подключается нагрузка. При появлении напряжения в одном из фидеров ДГА автоматически отключается и останавливается.

Р = Р_У + Р_ГАР.ОС + Р_ВЕН.АК.

Р = 51,43 + 8,4 + 7,293 = 67,12 (кВт)

I_П = 67120/220 = 305 (А)

Используя Р и I_П были выбраны комплекты резервных электростанций.

Технические данные комплектов.

Тип дизель-генератора	Мощность Квт	Ток, А	Степень автоматизации	Емкость топливной системы, л	Щит дизель- генератора автоматики	Щит автоматики вспомогательной
ДГА-3-48М	48	90	3	300-500	ЩДГА-48Б	ЩАВ-Б

Для резервирования электроснабжения устройств автоматики и связи на ж.-д. транспорте в качестве местных электростанций применяются дизель-генераторные автоматизированные установки типа ДГА на номинальные мощности 12,24,48 и 72 кВт. Обычно они размещаются в отдельных помещениях на первом этаже или в подвале здания, где расположен узел связи, или в отдельном небольшом одноэтажном здании вблизи узла связи.

Агрегат резервной электростанции устанавливается на прочном бетоном фундаменте, изолированном от стен здания. Выхлопная труба выводится за пределы здания. В состав установки входят дизель и генератор с устройствами автоматики, смонтированные на общей раме, щиты автоматического управления, аккумуляторные батареи для пуска дизеля и питания цепей автоматики, выпрямительное устройство для заряда аккумуляторных батарей, топливный бак, бак для воды и устройства отопления и вентиляции помещения. В зависимости от степени автоматизации делятся на три группы.

П е р в а я с т е п е н ь а в т о м а т и з а ц и и. Установка запускается персоналом, находящимся в машинном зале. Время необслуживаемой работы не менее 4 часов. Автоматически выполняются операции: поддержания частоты вращения, температуры охлаждающей жидкости и смазочного масла; остановка агрегата с выдачей аварийного сигнала при повышении температуры охлаждающей жидкости, понижении давления масла, повышении частоты вращения вала двигателя выше допустимых величин; подзаряд аккумуляторов.

В т о р а я с т е п е н ь а в т о м а т и з а ц и и. Установка запускается автоматически или дистанционно. Работает при отсутствии обслуживающего персонала в машинном помещении. Время необслуживаемой работы не менее 16 ч. Автоматически выполняются операции, предусмотренные первой степенью автоматизации, а кроме того : поддержание двигателя в «горячем» состоянии, подготовленным к быстрому приему нагрузки; прием нагрузки через 25-30 с после запуска; остановка с выполнением послеостановочных операций; защита; сигнализация.

Т р е т ь я с т е п е н ь а в т о м а т и з а ц и и. Установка запускается автоматически или дистанционно. Время необслуживаемой работы в течение 150 ч. Автоматически выполняются операции, предусмотренные второй степенью автоматизации, а кроме того : пополнение топливных и масляных баков; управление работой системы вентиляции и отопления помещения станции.

При необходимости обеспечить параллельную работу агрегатов друг с другом или сетью предусматриваются устройства синхронизации. На предприятиях связи в основном применяют установки со второй и третьей степенью автоматизации.

9. Разработка структурной схемы ЭПУ

После расчета и выбора всех основных элементов составляется общая структурная схема ЭПУ объекта (см. Приложение 5), на которой указывают следующее.

Вводы от внешних источников электроснабжения и от местной резервной электростанции.

Основное оборудование (устройства ввода и коммутации цепей переменного тока, выпрямительные устройства, устройства коммутации постоянного тока, группы аккумуляторных батарей с указанием номера группы, количества и типа аккумуляторов).

Места подключения основной нагрузки (аппаратуры связи) и дополнительных потребителей (освещения, вентиляции, силового оборудования и др.).

Соединения между отдельными устройствами в однолинейном изображении с указанием числа проводов (указывают числом штрихов или штрихом и цифрой).

Места подключения нагрузочных сопротивлений (НС) и ящиков выключателей закрытых (ЯВЗ) для обеспечения защиты оборудования от токов перегрузки и короткого замыкания.

Общую земляную шину и место подключения щита трех земель (ШЗ) с указанием назначения заземлений.

Места включения шунтов для устройств индикации тока (УИТ).

Электроснабжение осуществляется от внешних источников по двум фидерам. В резервный фидер включен трансформатор Т, обеспечивающий получение напряжения 380 В на входе ЭПУ (при выполнении проекта расчет трансформатора Т не производят). Оба фидера подключены к шкафу управления (ШУ-8254), обеспечивающему автоматическое переключение с основного фидера на резервный при отключении напряжения на основном фидере. Резервное электропитание осуществляется от ДГА-3-48М. В качестве устройства коммутации переменного тока использованы щиты переменного тока ЩПТА-4/200-2 для основной нагрузки и ЩПТА-380/600 - для дополнительной.

Устройства электропитания аппаратуры связи содержат три автоматизированные установки на номинальные напряжения : 24 В, - 60 В и

+ 60 В. В ЭПУ -24 для подключения каждой из групп аккумуляторных батарей к нагрузочным сопротивлениям (НС) при контрольных разрядах и перезарядах использованы батарейные шунты ШБ2.

Дополнительные устройства :

Однолинейные ящики-выключатели ЯВЗ предназначены для неавтоматического замыкания и размыкания под нагрузкой электрических цепей переменного до 500 В и постоянного до 200 В тока и для защиты электрооборудования от токов перегрузки и короткого замыкания. В ящиках в качестве коммутационного устройства используются блоки предохранитель. Ящики в ЭПУ используют для подключения нагрузочных сопротивлений. В условных обозначениях первая цифра определяет количество полюсов (2 или 3), вторая - номинальный ток аппарата в сотнях ампер.

Нагрузочные сопротивления НС предназначены для настройки автоматики выпрямительных устройств и контрольных разрядов аккумуляторных батарей. Устройства НС представляют собой наборы резисторов, сопротивление которых регулируется ступенями.

Устройство индикации тока УИТ, предназначено для сигнализации о величине постоянного тока в цепях с устройствами АКАБ, представляет собой контактный милливольтметр, который подключается параллельно шунту, включаемому в контрольную цепь. Величина тока, при которой происходит замыкание или размыкание контактов, регулируется путем перемещения контактов.

Устройство контроля напряжения типа УКН-2 используется для контроля напряжения постоянного тока на номинальные напряжения 24 и 60 В. Пределы регулирования коэффициента возврата реле составляют 0,92-0,97, а нестабильность срабатывания 2%. Нагрузкой УКН может быть реле с рабочим током 55-60 мА.

А к к у м у л я т о р н а я.(см. Приложение 7) 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 3-10 м² , называемые «кислотная» и «дистилляторная».

Аккумуляторы устанавливают на стеллажах, конструкция и размеры которых должны строго соответствовать типам устанавливаемых аккумуляторов. Стеллажи изготавливают четырех видов : одноярусные однорядные, одноярусные двухрядные, двухъярусные однорядные, двухъярусные двухрядные. 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 устанавливать только однорядные стеллажи. Ширина эксплуатационных проходов должна быть не менее 0,8 м при одностороннем их расположении и не менее 1 м - при двухстороннем.

Для рационального монтажа оборудования целесообразно стеллажи устанавливать торцевой стороной к стене, желательно смежной с помещением выпрямительной.

Размеры стеллажей определяют в зависимости от типа и емкости аккумуляторов.

Длину стеллажей (мм) рассчитывают по формуле :

L_СТ = А?N_АК / m?n ,

где А - длина стеллажа, отводимая для одного аккумулятора, мм;

N_АК - количество аккумуляторов в батарее;

m - число рядов в стеллаже;

n - число ярусов стеллажа.

Ширину однорядных (b) и двухрядных (b') стеллажей определяют в зависимости от емкости аккумуляторов и типа стеллажей. При размещении стеллажей с аккумуляторами, емкости которых более 1728 (С-48) вместо ширины стеллажа (b) следует учитывать размеры аккумуляторов (L).

Д и з е л ь - г е н е р а т о р н а я с т а н ц и я (см. Приложение 8) обычно размещается вблизи выпрямительной и аккумуляторной. При размещении оборудования станции должны соблюдаться следующие минимальные расстояния : эксплуатационные проходы между агрегатами и частями здания или оборудования - 1 м, между агрегатом и шкафами управления - 2 м , между агрегатом и стеной здания и между корпусами параллельно работающих агрегатов - 0,3 м.

Аккумуляторная.

Стеллажи для аккумуляторов

Аккумуляторные стеллажи изготавливают и оборудуют в соответствии с ГОСТ 1226-67. Условные обозначения типовых стеллажей содержат следующие элементы :

стеллаж

число рядов

число ярусов

тип стеллажа

СТ - 2 - 1 - 1

Выбор оборудования для помещения аккумуляторной.

Тип аккумуляторов	Тип стеллажа	Размеры, мм
		А	b	b'
CК-6	CТ-1-1-2 СТ-2-1-1	260	300	665
CН-3	CТ-1-1-2 СТ-2-1-1	210	295	660
СН-1	СТ-1-1-2 СТ-2-1-1	110	295	660



Длина стеллажей (мм) :

L_СТ = 260?26 / 2?1 = 3380

L_СТ = 210?62 / 2?1 = 6510

L_СТ = 110?30 / 1 = 3300

Ширина стеллажей (мм) :

b' = 665

b' = 660

b' = 295

1,2 стеллажи для аккумуляторов ЭПУ +60

3,4 стеллажи для аккумуляторов ЭПУ - 60

5,6 стеллажи для 1 и 2 группы аккумуляторов ЭПУ - 24

11. Спецификация оборудования

Оборудование	Ед. изм	Кол-во	Стоимость, руб
			Единичная	Общая
Выпрямительная:
ПВ-60	шкаф	1	962	962
ЩПТА-4/200-2	шкаф	1	450	450
ВУТ-31/125	шкаф	2	1468	2936
ВУК-8/300	шкаф	1	1030	1030
АКАБ-24/500-2	шкаф	1	1360	1360
ВУТ-67/250	шкаф	2	1595	3190
ШК-60/150	шкаф	1	1480	1480
ВБ-60/10-3	шкаф	2	192	384
БАЗ-3	шкаф	1	460	460
ШБ2-1000	шкаф	2	355	710
Дизель-генераторная:
ДГА-3-24М	установка	1	6830	6830
ЩДГА	шкаф	1	980	980
Аккумуляторная:
СК-6	шт.	26	23.7	616.2
СН-3	шт.	62	20	1240
СН-1	шт.	30	10	300
Итого
Транспортные расходы	%	4	627	1125
Наценки ГУМТО	%	1	157	282
Заготов.-склад. расход	%	1,2	188	338
Всего				24673.2

Список литературы

«Проектирование электропитающей установки дома связи». Часть 1. «Разработка технических данных и функциональных схем ЭПУ». Методические указания к курсовому проектированию.

2.«Проектирование электропитающей установки дома связи». Часть 2. «Расчет элементов ЭПУ. Размещение оборудования. Сметно-финансовый расчет.». Методические указания к курсовому проектированию

Размещено на Allbest.ru

...