Схемы бесперебойного электроснабжения

Контрольная работа

По дисциплине: «Электропитание устройств

и системы телекоммуникаций»

Выполнил: Батраченко К.А.

Группа: М-41

Вариант:19

Проверил: Рогулина Л.Г.

Новосибирск, 2016 г

ВВЕДЕНИЕ

Предприятия электросвязи относятся к потребителям первой категории и их энергоснабжение должно обеспечиваться от трех независимых источников. Два внешних ввода должны быть от отдельных электростанций, а третий – от собственной дизельной электростанции.

Структурная схема электроснабжения предприятия связи включает в себя такие устройства:

- трансформаторные подстанции (ТП1 и ТП2);

- дизель – генераторную установку (ДГУ);

- автомат ввода резерва (АВР);

- шкаф вводный распределительный переменного тока (ШВР);

- электропитающую установку (ЭПУ);

- систему вентиляции и кондиционирования (СВ и К);

- электросети освещения;

- систему мониторинга и управления (СМ и У).

Получение бесперебойного энергоснабжения на стороне постоянного тока может быть обеспечено различными способами.

На предприятиях связи используются пять модификаций системы: буферная система электропитания; буферная система электропитания с вольтодобавочным конвертором (ВДК); буферная система с конвертором; система с отделенной от нагрузки АБ; безаккумуляторная система.

При выполнении контрольной работы производится выбор основного оборудования электропитающей установки (ЭПУ) и расчет качественных и количественных показателей отдельных устройств.

Задание:

- рассчитать количество и емкость элементов аккумуляторных батарей и выбрать их тип; найти ток выпрямителя и мощность, потребляемую ЭПУ от внешней сети; выбрать типовое выпрямительное устройство; выбрать вводный шкаф; рассчитать заземляющее устройство и выбрать автомат защиты.

- составить функциональную схему системы электропитания (см. рис. П1) и перечень элементов с указанием всех типов выбранного оборудования (рис. П2).

Исходные данные к расчету выбираются из таблиц 1 и 2 в соответствии с номером зачётной книжки.

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки: 1
Напряжение питания основного канала цепи постоянного тока, U₀, В
Максимальный ток нагрузки, I₀, А
Ток аварийного освещения, I_ОСВ, А
Полная мощность потребления на хозяйственные нужды, S_ХОЗ, кВА
Коэффициент мощности нагрузки на хоз. нужды, cos j_хн, отн.ед.	0,93
Время разряда аккумуляторных батарей, t_р, час
Рабочая температура окр. среды, t_ср, ˚ С	+18
Последняя цифра номера зачетной книжки	Последняя цифра номера зачетной книжки: 9
Удельное сопротивление грунта, r₀, Ом×м /7,14/
Длина шинопровода (кабеля) l _ф, км	2.6
Место прокладки шинопровода (кабеля)	воздух
Первичная сеть трехфазная, четырехпроводная, U_Ф=220В, f_С=50Гц по ГОСТ 13.109 - 97

Схемы бесперебойного электроснабжения

Система электроснабжения – это комплекс сооружений на территории предприятия связи и в производственных помещениях, обеспечивающий функционирование предприятия связи, как в нормальных, так и в аварийных режимах его работы. Структурная схема электроснабжения предприятия связи приведена на рисунке 1.

Схема включает в себя такие устройства:

- трансформаторные подстанции (ТП1 и ТП2);

- дизель – генераторную установку (ДГУ);

- автомат ввода резерва (АВР);

- шкаф вводный распределительный переменного тока (ШВР);

- электропитающую установку (ЭПУ);

- систему вентиляции и кондиционирования (СВ и К);

- электросети освещения;

- систему мониторинга и управления (СМ и У).

Рисунок 1 – Структурная схема электроснабжения предприятия связи

Трансформаторная подстанция обеспечивает понижение напряжения от (6…10) кВ до 220/380 В трехфазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц. Вторичные цепи трансформаторов подстанций должны быть включены по схеме звезда с нулевым проводом и иметь систему заземления.

АВР - автомат ввода резерва, осуществляет переключение на резервный ввод 2 (фидер) в случае пропадания напряжения на основном вводе 1 (фидере). При пропадании напряжения на обоих фидерах осуществляется подключение дизель- генераторной установки (ДГУ).Ее запуск выполняется автоматически сжатым воздухом или с помощью электрического стартера. Запуск дизеля должен произойти за (1…3) минуты. Разрешается запускать его с помощью стартера до 3-х раз (по 5…6 с). Это обусловлено возможностью выхода из строя стартерных аккумуляторов. Мощность ДГУ лежит в пределах от 8 до 1500 кВт. В системах электроснабжения чаще всего используется два ДГУ, один – основной, другой – резервный.

ШВР – шкаф вводный распределительный обеспечивает ввод и распределение энергии по потребителям с помощью различных токоведущих шин, а также защиту потребителей от перегрузок по напряжению и токов короткого замыкания. На передней панели ШВР расположены измерительные приборы для контроля коэффициента мощности (cosj)и полной потребляемой мощности (S), а такжеавтоматы защиты. Иногда в ШВР монтируют и АВР.

Система вентиляции и кондиционирования воздуха (СВ и К) обеспечивает нормальное функционирование (что также повышает надежность системы) ЭПУ,

ДГУ, аккумуляторных батарей. СВ и К регулирует температурный режим отдельных устройств. При зарядке аккумуляторной батареи происходит выделение газов в окружающую среду, поэтому необходимо производить очистку воздуха для обеспечения нормальной жизнедеятельности персонала. СВ и К обеспечивает циркуляцию воздуха и его очистку от вредных примесей.

Система мониторинга и управления осуществляет контроль состояния всех основных узлов и передачу этой информации в сервисный центр. Для этого используется контроллер (устройство логического управления) и модем для передачи информации по телефонным каналам.

Электропитающая установка – это комплекс устройств, предназначенных для распределения электрической энергии, её регулирования, резервирования, стабилизации и контроля качества питающих напряжений. Она включает в себя основное и резервное выпрямительные устройства (ВУ), инверторы (И) и конверторы (К) напряжения, аккумуляторную батарею (АБ), токораспределительную сеть (ТРС) и систему заземления.

ВУ – выпрямительное устройство - преобразует напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока и может состоять из нескольких параллельно включенных выпрямителей для увеличения тока нагрузки. ВУ могут работать в двух режимах: в режиме стабилизации напряжения для питания аппаратуры связи и подзарядки АБ (нормальный режим); в режиме стабилизации тока заряда АБ после их разряда на нагрузку в условиях отсутствия напряжения переменного тока (аварийный режим).

И - инвертор напряжения - преобразует напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока заданной частоты прямоугольной или синусоидальной формы и обеспечивает его стабилизацию.

К - конвертор напряжения – преобразует постоянное напряжение одного уровня в постоянное напряжение другого уровня. Конвертор напряжения включает в себя инвертор напряжения и выпрямитель. Промежуточным звеном является высокочастотный трансформатор. Конвертор напряжения может выполнять одну из двух функций в системе электропитания:

- формировать дополнительные градации (уровни) напряжения;

- обеспечивать вольтодобавку к аккумуляторной батарее при ее разряде в аварийном режиме работы.

АБ - аккумуляторная батарея – химический источник постоянного тока. Используется в качестве резервного источника энергии в аварийном режиме до момента запуска ДГУ. После аварии происходит восстановление элементов АБ в режиме стабилизации тока от одного из источников переменного тока.

В контрольной работе производим расчет буферной системы электропитания:

В буферной системе электропитания АБ постоянно подключена к нагрузке (рис. 2).

- 8 -

Рисунок 2 – Буферная система электропитания

Преимуществом буферных систем электропитания является использование сглаживающих свойств АБ, что значительно уменьшает габаритные размеры сглаживающих фильтров, установленных на выходе ВУ. Недостаткомданной системы являетсявоздействие импульсной нагрузки на АБ, что снижает срок службы, особенно герметичных аккумуляторов в нормальном режиме работы. При повышенных требованиях к качественным показателям напряжения питания и длительной работе от АБ в аварийных режимах используется буферная система питания с вольтодобавочным конвертором – ВДК (рис.3).

Рисунок 3 – Буферная система электропитания с ВДК

В нормальном режиме контактор К1 разомкнут, элементы АБ поддерживаются в нормальном состоянии от ВУ. Одновременно обеспечивается питание основного оборудования от выпрямителя. В аварийном режиме замыкается контактор К1 и выход ВДК соединяется последовательно с АБ, вход ВДК при этом подключается к АБ. При разряде АБ ВДК добавляет недостающую долю напряжения для обеспечения постоянства напряжения на нагрузке.

Диод VD необходим для обеспечения непрерывного протекания тока в момент срабатывания контактора К1. Он приводит к дополнительным потерям мощности и снижению к.п.д. устройства. Существуют схемы подключения конвертора напряжения и с двумя контакторами без использования диода. В такой схеме имеет место более высокий КПД, но при этом снижается надежность системы.