курсовые,контрольные,дипломы,рефераты
Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения
Кафедра «Электрическая связь»
Курсовой проект
«Проектирование электропитающей установки дома связи»
Выполнила студентка
Проверил:
Санкт-Петербург
2010
СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………………………………….2
1 Разработка технических данных ЭПУ……………………………………………………..3
1.1 Объект электропитания и требования к ЭПУ………………………………………-
1.2 Исходные данные для проектирования ЭПУ………………………………………4
1.3 Надежность электроснабжения……………………………………………………..5
1.4 Данные разрабатываемой ЭПУ……………………………………………………...6
1.5 Назначение аккумуляторных батарей……………………………………………....7
2 Выбор системы бесперебойного питания постоянного тока……………………………8
2.1 Автоматизированная ЭПУ-24………………………………………………………-
2.2 Структурная схема проектируемой ЭПУ………………………………………….9
3 Расчет аккумуляторных батарей…………………………………………………………11
4 Выбор электропитающей установки……………………………………………………..13
5 Выбор преобразователей напряжения…………………………………………………...14
6 Расчет сечения жил кабелей……………………………………………………………….15
6.1 Расчет сечения жил кабеля подключения батарей………………………………...-
6.2 Расчет сечения жил кабеля подключения нагрузок………………………………16
7 Выбор ИБП и устройства ввода и коммутации цепей переменного тока…………...17
7.1 Выбор ИБП…………………………………………………………………………..-
7.2 Мощность, потребляемая ЭПУ в послеаварийном режиме……………………..18
7.3 Общая активная и реактивная мощности, потребляемые ЭПУ дома связи…....19
7.4 Полная мощность, потребляемая от внешних источников………………………-
7.5 Коэффициент мощности ЭПУ дома связи………………………………………..20
7.6 Величина полного тока……………………………………………………………...-
8 Проектирование резервной электростанции……………………………………………21
9 Разработка структурной схемы ЭПУ…………………………………………………….23
10 Сметно-финансовый расчет……………………………………………………………..24
Заключение…………………………………………………………………………………….25
ВВЕДЕНИЕ
Современная аппаратура связи, обеспечивающая эффективную работу всех подразделений железнодорожного транспорта, предъявляет жесткие требования к устройствам электропитания. Несоблюдение требований в отношении надежности, стабильности напряжения, величины пульсации и т.п. может привести к нарушению связи и управления технологическими процессами на железнодорожном транспорте и отразиться на безопасности движения поездов. Поэтому роль электроустановок и организации бесперебойного электропитания в обеспечении четкой и безаварийной работы железнодорожного транспорта весьма велика.
Целью данного проекта является проектирование электропитающей установки для дома связи.
1 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ ДАННЫХ ЭПУ
1.1 ОБЪЕКТ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ И ТРЕБОВАНИЯ К ЭПУ
Аппаратура связи объединяется территориально и организационно в узлы связи. На крупных станциях и железнодорожных узлах размещение технических средств узлов связи осуществляется в служебно-технических зданиях – домах связи, созданных по типовым проектам, где с целью уменьшения эксплуатационных расходов аппаратура связи устанавливается в отдельных цехах (ЛАЦ, АТС, телеграфный).
Для нормального функционирования аппаратуры связи и другого оборудования, расположенного в домах связи, требуется электрическая энергия, которая обеспечивается электроустановками (ЭУ). Основными элементами ЭУ являются:
1) устройства электроснабжения (энергосистемы: районные, объединенные, государственные). Ввод электрической энергии в дома связи осуществляется с помощью фидеров, которые представляют собой силовой четырехпроводный кабель и, если необходимо, понижающие трансформаторы и трансформаторные подстанции;
2) стационарные резервные электростанции (ДГА);
3) устройства ввода и коммутации цепей переменного тока;
4) сети электросилового оборудования и освещения;
5) электропитающие установки (ЭПУ), являющиеся 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. В состав ЭПУ входят следующие элементы: выпрямительные и преобразовательные устройства, аккумуляторные батареи, устройства стабилизации напряжения и тока, распределительно-коммутационные устройства, распределительные сети, устройства защиты сигнализации и др.
1.2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭПУ
Таблица 1 - Внешнее электроснабжение (вариант №9)
|
Основной |
Вид источника |
Районная энергосистема (РЭС) |
|
Напряжение, В |
380 |
|
|
Резервный 1 |
Вид источника |
Тяговая подстанция |
|
Напряжение, В |
380 |
|
|
Резервный 2 |
Вид источника |
ДГА |
|
Напряжение, В |
380 |
Таблица 2 - Нагрузка цехов дома связи (ЛАЦ – вариант № 10; АТС, телеграфные станции – вариант № 9, 10)
|
Нагрузка |
Номинальное напряжение, В |
Ток нагрузки, А |
|
Аппаратура линейно-аппаратного цеха (ЛАЦ) |
24 48 60 ~220 |
45 47 40 12 |
|
Телефонные станции (АТС) |
48 60 ~220 |
34 31 10 |
|
Телеграфные станции |
~220 |
10 |
|
Система электропитания |
Централизованная |
|
Таблица 3 - Дополнительные нагрузки (вариант №12)
|
Дополнительные нагрузки |
Мощность S, кВт/ коэффициент мощности |
|
Освещение (гарантированное) |
12,0 |
|
Освещение (негарантированное) |
35 |
|
Силовое оборудование |
50,0 / 0,75 |
1.3 НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Характеристика электроснабжения приведена в таблице 4.
Таблица 4 – Характеристика электроснабжения
|
Объект электроснабжения |
Категория объекта электроснабжения |
Количество источников электрической энергии |
Дополнительные источники электрической энергии |
|
|
1. ЛАЦ |
Особая группа 1-ой категории |
3 |
2 |
ДГА |
|
2. АТС |
Особая группа 1-ой категории |
3 |
2 |
|
|
3. Телеграфные станции |
Особая группа 1-ой категории |
3 |
2 |
|
|
4. Гарантированное освещение |
1-ая категория |
2 |
2 |
- |
|
5. Негарантированное освещение |
3-я категория |
1 |
2 |
- |
|
6. Силовое оборудование |
3-я категория |
1 |
2 |
- |
Электроприемники 1-й категории надежности электроснабжения – электроприемники, перерыв энергоснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса и т.п. (устройства связи и автоматики, сети гарантированного освещения и др.). Эти электроприемники должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.
Из состава электроприемников 1-й категории выделена особая группа электроприемников, электроснабжение которых требует еще большей надежности для предотвращения угрозы жизни людей (дома связи, обслуживаемые усилительные пункты и т.д.). Для их энергоснабжения должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания. В исходном задании дано только 2 источника питания, следовательно, необходимо выбрать третий источник для электроснабжения приемников особой группы. В качестве него выбран дизель-генераторный агрегат.
1.4 ДАННЫЕ РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ ЭПУ
Намеченные данные разрабатываемой ЭПУ приведены в таблице 5.
Таблица 5 – данные разрабатываемой ЭПУ
|
Цех дома связи |
Напряжение, в |
Ток нагрузки, А |
Допустимая пульсация, мВ/мВ. псоф. |
Число групп аккумуляторов |
Время работы аккумул. ч |
Тип аккумулятора |
Система электропитания |
Мощность, кВт |
||
|
Номинальное |
Рабочее |
Точность стабилизации в % |
||||||||
|
ЭПУ-24 |
24 |
21,6-26,4 |
1 |
45 |
- |
2 |
2 |
А400 |
Ц |
2 |
|
ЛАЦ |
24 |
21,6-26,4 |
1 |
45 |
10/2 |
2 |
2 |
|
|
|
|
ЭПУ-48 |
48 |
43-52,8 |
1 |
81 |
- |
2 |
2 |
А400 |
Ц |
- |
|
ЛАЦ |
48 |
43,2-56 |
1 |
47 |
- |
2 |
2 |
|
|
|
|
АТС |
48 |
43-52,8 |
1 |
34 |
15/5 |
2 |
2 |
|
|
|
|
ЭПУ-60 |
60 |
54-66 |
1 |
71 |
- |
2 |
2 |
А400 |
Ц |
10,9 |
|
АТС |
60 |
54-66 |
1 |
40 |
- |
2 |
2 |
|
|
|
|
ЛАЦ |
60 |
54-72 |
1 |
31 |
15/5 |
2 |
2 |
|
|
|
1.5 НАЗНАЧЕНИЕ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
Аккумуляторные батареи в ЭПУ домов связи выполняют следующие функции:
1. Являются источником резервного питания наиболее ответственной аппаратуры дома связи при отключении источников переменного тока.
2. Обеспечивают безобрывность цепей питания при переключении фидеров питания и запуска ДГА.
3. Обеспечивают дополнительное сглаживание пульсации напряжения на выходе выпрямителей.
Ранее в аккумуляторных батареях использовались кислотно-свинцовые аккумуляторы открытого тапа С, имеющие наибольшее количество градаций номинальных емкостей.
В настоящее время широкое применение находят аккумуляторы нового поколения, малоуходные и герметизированные.
Аккумуляторные батареи в большинстве случаев состоят из двух групп. Это повышает надежность ЭПУ, так как при отключении одной группы батареи для профилактики вторая остается подключенной к ЭПУ и обеспечивает резервирование электроснабжения. Запас емкости аккумуляторных батарей в узлах связи должен обеспечивать (при аварии в сети) электропитание аппаратуры связи в часы наибольшей нагрузки, цепей аварийного и эвакуационного освещения и устройств пожарной сигнализации в основном в течении 2-х часов.
2 ВЫБОР СИСТЕМЫ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
2.1 АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЭПУ-24
На рис. 1 приведена структурная схема ЭПУ-24 на номинальное напряжение 24 В и ток нагрузки от 40 до 500 А, а также показано токопрохождение линиями различных цветов и формы (нормальный режим: ток нагрузки – зеленый, ток подзаряда – зеленый пунктир; аварийный режим: ток нагрузки – красный; послеаварийный режим: ток нагрузки – синий, ток заряда – коричневый разной формы для ОЭ-ДЭ, ОЭ, ДЭ).
Рис. 1 – Функциональная схема ЭПУ-24 с АКАБ-24/500-2
2.2 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭПУ
Структурная схема системы бесперебойного электропитания постоянного тока представлена на рис. 2.
Рис. 2 – Структурная схема системы бесперебойного электропитания
Основным элементом ЭПУ является выпрямительный модуль, обеспечивающий питание нагрузки постоянным током, а также подзаряд и заряд аккумуляторной батареи. Каждый выпрямительный модуль имеет встроенное устройство контроля и управления. Количество выпрямительных модулей зависит от типа стойки и требуемой мощности (тока) для питания нагрузки.
Конверторы (DC/DC- преобразователи) предназначены для электропитания потребителей с малым допуском входного напряжения или с другим номиналом, инверторы (DC/AC-преобразователи) – для обеспечения бесперебойного электропитания потребителей переменного тока.
Защита в различных цепях обеспечивается предохранителями (ПР) или автоматическими выключателями.
Аккумуляторная батарея (АБ) входит в комплект устройств электропитания и используется в качестве резервного источника при пропадании напряжения сети. Аккумуляторы могут устанавливаться в шкафу с выпрямителями или размещаться в стеллажах.
Аккумуляторные батареи защищены от глубокого разряда. Контактор К1 предназначен для отключения аккумуляторной батареи от нагрузки при ее разряде до минимально допустимой величины (обычно 1,8 В/Эл) и управляется от модуля контроля и управления.
Шунты Ш1 и Ш2 используются для измерения тока нагрузки и аккумуляторной батареи соответственно. Разъединители Р1 и Р2 позволяют отключить АБ для проведения профилактических работ.
Модуль контроля и управления (МКУ) в устройствах различных фирм-производителей отличается набором функциональных возможностей. Режим работы, основные данные о работе ЭПУ (ток, напряжение нагрузки и др.) контролируются, измеряются и индицируются на мологабаритном жидкокристаллическом (ЖКИ) дисплее.
В нормальном режиме аппаратура получает питание от выпрямителей В1…ВN, одновременно осуществляется подзаряд групп аккумуляторной батареи АБ1…АБN.
В случае пропадания напряжения в сети аппаратура начинает получать питание от аккумуляторной батареи АБ1…АБN. В процессе разряда напряжение батареи относительно быстро с 2,23 В/Эл понизится до типового значения в 1,9..2,0 В/Эл. Напряжение 1,9В/Эл является наиболее близким к среднему значению и принимается за среднее напряжение разряда Uср при расчетах. Время резервного питания от батареи в основном зависит от величины тока разряда, поэтому необходимо знать ток и конечное напряжение разряда.
При восстановлении напряжения в сети выпрямителей В1…ВN на начальном этапе включаются в режим стабилизации тока, обеспечивая питание нагрузки и заряд батарей.
3 РАСЧЕТ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
В аварийном режиме питание нагрузки и аварийных потребителей обеспечивается от аккумуляторной батареи, расчет которой заключается в определении номинальной расчетной емкости и выборе типа аккумулятора и их количества.
Аварийный ток складывается из тока, необходимого для питания аппаратуры связи Iн (тока нагрузки), и токов аварийных потребителей Iап (в среднем 3% от тока нагрузки). В данном случае,
Iав = Iн + Iап = 197 + (197·0,03) = 202,91 А (1)
Номинальная расчетная емкость аккумуляторов определяется по основной расчетной формуле:
, А·ч, (2)
где - аварийный ток, А;
tр – время разряда аккумуляторной батареи, ч (2 ч);
P – коэффициент интенсивности разряда, определяется по графику (рис.3);
α – температурный коэффициент емкости, 1/°С (для кислотных аккумуляторов α = 0,008);
t – минимальная температура электролита, °С (+15);
T – температура, для которой задана номинальная емкость, °С (+20);
nг – число групп АБ.
Рис. 3 – График определения коэффициента интенсивности разряда
Для ЭПУ-24
Снр = 74,27 А·ч, по таблице технических данных аккумуляторов был выбран аккумулятор типа А412/90 А.
Для ЭПУ-48
Снр = 129,8 А·ч, по полученной номинальной емкости был выбран аккумулятор типа А406/165 А.
Для ЭПУ-60
Снр = 113,78 А·ч, по полученной номинальной емкости был выбран аккумулятор типа А412/120 А.
Таблица 6 – Технические характеристики аккумуляторов
|
Тип (стандартное исполнение) |
Номинальная емкость (С10), А·ч |
Ток разряда (I10), А |
Габаритные размеры (Д×Ш×В), мм |
Вес, кг |
Стоимость |
|
А412/90 А |
90 |
9 |
353×175×190 |
24,6 |
1830 |
|
А406/165 А |
165 |
16,5 |
518×274×216 |
69,5 |
7316 |
|
А412/120 А |
120 |
12 |
518×274×216 |
65,5 |
6842 |
Количество аккумуляторов принимают в соответствии с градацией номинального напряжения и среднего напряжения разряда кислотных аккумуляторов:
для ЭПУ-24 Nэл = 12;
для ЭПУ-48 Nэл = 24;
для ЭПУ-60 Nэл = 30;
Аккумуляторы выполнены в виде моноблоков на 12 В.
4 ВЫБОР ЭЛЕКТРОПИТАЮЩЕЙ УСТАНОВКИ
Наибольшая нагрузка на выпрямительные модули создается в послеаварийном режиме, когда необходимо питать нагрузку и заряжать аккумуляторы. Следовательно, общий выходной ток выпрямителей складывается из тока нагрузки (Iн) и тока заряда батарей (Iз):
Ic = Iн + Iз, А (3)
Для герметизированных аккумуляторов наилучшим режимом заряда является режим непрерывного подзаряда, т.е. аккумуляторы заряжаются при стабилизации напряжения. От величины зарядного тока зависит время заряда аккумуляторов:
, ч, (4)
где – коэффициент отдачи по емкости для кислотных аккумуляторов (= Cp/Cз = 0,84);
С10 – номинальная емкость выбранного аккумулятора, А·ч;
Iз – диапазон зарядных токов для герметизированных аккумуляторов рекомендуется выбирать в пределах Iз = 0,1…0,3 С10.
Для ЭПУ-24:
Iз = 0,2· С10 = 0,2·90 = 18 А
Ic = 45 + 18 = 63 А
tз = 11,9 ч
Для ЭПУ-48:
Iз = 0,2· С10 = 0,2·165 = 33 А
Ic = 81 + 33 = 114 А
tз = 11,9 ч
Для ЭПУ-60:
Iз = 0,2· С10 = 0,2·120 = 24 А
Ic = 71 + 24 = 95 А
tз = 11,9 ч
На основании общего тока системы Iс и номинального напряжения были выбраны типы ЭПУ:
- для номинального напряжения U=24 В выбрана установка УЭПС-2 24/120-44-1;
- для номинального напряжения U=48 В выбрана установка УЭПС-2 48-140-44;
- для номинального напряжения U=60 В выбрана установка УЭПС-2 60/200-44.
Количество выпрямительных модулей рассчитываются по формуле:
(5)
Для ЭПУ-24 = 2,15 = 3 шт.
Для повышения надежности ЭПУ предусматривают резервирование (nв + 1). Следовательно, полный комплект выпрямительных модулей равен:
Nв = nв + 1 = 3 + 1 = 4 шт.
Для ЭПУ-48 = 1,9 = 2 шт.
Для повышения надежности ЭПУ предусматривают резервирование (nв + 1). Следовательно, полный комплект выпрямительных модулей равен:
Nв = nв + 1 = 2 + 1 = 3 шт.
Для ЭПУ-60 количество выпрямительных модулей равно:
= 1,9 = 2 шт.
Полный комплект:
Nв = nв + 1 = 2 + 1 = 3 шт.
Таблица 7 – Технические данные электропитающих установок
|
Тип ЭПУ |
Выходной ток (ток нагрузки) мак/мин |
Тип выпрямителя |
Количество выпрямителей, шт. |
Коэффициент мощности ВБВ |
КПД |
Максимальная мощность ЭПУ, Вт |
Цена, руб. |
|
УЭПС-2 24/120-44-1 |
120/6 |
ВБВ 24/30-2МК |
4 |
0,98 |
0,9 |
3360 |
61830 |
|
УЭПС-2 48-140-44 |
240/12 |
ВБВ 48/60-2 |
3 |
0,85 |
0,9 |
13440 |
111500 |
|
УЭПС-2 60/200-44 |
100/5 |
ВБВ 60/50-2 |
3 |
0,85 |
0,9 |
14400 |
115600 |
5 РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ ЖИЛ КАБЕЛЯ
В электропитающих установках неизбежны потери напряжения на отдельных участках цепей питания. Наиболее тяжелый момент наступает в конце аварийного режима, когда аккумуляторная батарея полностью разряжена до напряжения Uбmin и должна быть отключена.
Если питаемая аппаратура еще работает и позволяет уменьшать напряжение до Uнmin, то разницу напряжений можно использовать как норму для общего падения напряжения на участке аккумуляторная батарея – питаемая аппаратура.
6.1 РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ ЖИЛ КАБЕЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ БАТАРЕЙ
На рис. 4 приведены нормы падения напряжения на отдельных участках ЭПУ.
Рис. 4 – Нормы падения напряжения на отдельных участках ЭПУ
Для ЭПУ-24:
Минимально допустимое напряжение на аккумуляторной батарее:
Uбmin = Uкр*Nэл = 1,8*12 = 21,6 В (7)
Минимально допустимое напряжение на аппаратуре связи согласно техническим требованиям
Uнmin = 18,9 В
Общее допустимое падение напряжения на элементах ЭПУ-24
?U = 2,7 В (8)
Минимальное сечение жил батарейного кабеля рассчитывается для каждой группы на ток полной нагрузки на случай отключения других групп
, (9)
где L – длина кабеля;
Ic – максимальный ток в кабеле( в послеаварийном режиме), А;
удельное сопротивление материала жил кабеля; медь - =0,0175 (Ом·мм2/м); алюминий – =0,0294( Ом·мм2/м) при 20°С;
U – допустимое падение напряжения на кабеле, равное 0,5 В.
По расчетам минимального сечения жил кабеля и после проверки на допустимую токовую нагрузку был выбран кабель с сечением 16 мм2.
Для ЭПУ-48:
По расчетам выбираем кабеля с сечением 35мм2.
Для ЭПУ-60:
По расчетам выбираем кабеля с сечением 16мм2.
6.2 РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ ЖИЛ КАБЕЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ НАГРУЗОК
Производится аналогичный расчет с учетом максимального падения напряжения не более 0,9 В.
Для ЭПУ-24 (ЛАЦ):
Выбираем кабель с сечением 25 мм2.
Для ЭПУ-48:
Выбираем кабель с сечением 25 мм2.
Для ЭПУ-60:
Был выбран кабель с сечением 25 мм2.
Таблица 9 – Данные для кабелей подключения батарей и нагрузок
|
Тип устройства |
Батарейная цепь |
Нагрузочная цепь |
|||||
|
Ток в цепи, А |
Длина кабеля, м |
Сечение жил, мм2 |
Наименование цеха |
Ток в цепи, А |
Длина кабеля, м |
Сечение жил, мм2 |
|
|
ЭПУ-24 |
66 |
3 |
16 |
ЛАЦ |
30 |
20 |
25 |
|
ЭПУ-48 |
114 |
2 |
35 |
ЛАЦ АТС |
47 34 |
20 15 |
25 25 |
|
ЭПУ-60 |
95 |
3 |
16 |
ЛАЦ АТС |
40 31 |
16 17 |
25 25 |
6 ВЫБОР ИБП И УСТРОЙСТВА ВВОДА И КОММУТАЦИИ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
6.1 ВЫБОР ИБП
ИБП выбирается на основании активной(полной) мощности потребляемой нагрузкой переменного тока:
PИБП = I~·220 Вт, (10)
где I~ - ток питания аппаратуры и вычислительной техники в различных цехах.
PИБП = I~·220 = 28·220 = 6160 Вт.
Таблица 10 – Технические данные ИБП
|
Номинальная мощность (кВА/кВт) |
9/6,3 |
|
Номинальное входное напряжение, В |
220/230/240 |
|
Диапазон входного напряжения, В |
От 176 до 276 |
|
Частота |
50/60 Гц(±3Гц) |
|
Входной коэффициент мощности |
0,98 |
|
КНИ входного тока |
3% |
|
Номинальное выходное напряжение |
220/230/240 |
|
Регулировка выходного напряжения |
3% |
|
КПД |
88% с номинальной нелинейной нагрузкой |
|
Время автономной работы при 100% (50%) нагрузке, мин. |
8 (24) |
|
Габариты В×Ш×Г (мм) |
800×432×645 |
|
Вес, кг |
163 |
|
Цена, руб. |
58875 |
6.2 МОЩНОСТЬ, ПОТРЕБЛЯЕМАЯ ЭПУ В ПОСЛЕАВАРИЙНОМ РЕЖИМЕ
Следует учесть, что наибольшая мощность потребляется при послеаварийном режиме, когда необходимо обеспечить питание аппаратуры и заряд аккумуляторных батарей. Мощность, потребляемая от выпрямителей в данном режиме, будет определяться выражением:
P = Ucз·Ic, кВт, (11)
где Ucз = 2,33·Nэл
Активная и реактивная мощности, потребляемые отдельными устройствами от источников внешнего электроснабжения, определяется по формулам:
(12)
(13)
где P – мощность, необходимая для работы данной аппаратуры, кВт,
- КПД установки( выпрямителя, преобразователя и др.)
– коэффициент мощности установки.
Для ЭПУ-24
P = Ucз·Ic = 2,33·12·63 = 1,7 кВт
Рэпу-24 = 1,7/0,9 = 1,9 кВт
Qэпу-24 = 1,9*0,2 = 380 Вт
Для ЭПУ-48
P = Ucз·Ic = 2,33·24·114 = 6,4 кВт
Рэпу-48 = 6,4/0,92 = 7,1 кВт
Qэпу-48 = 4,05 кВт
Для ЭПУ-60
P = 2,33·30·95 = 6,7 кВт
Рэпу-60 = 6,7/0,9 = 7,4 кВт
Qэпу-60 = 4,2 кВт
6.3 ОБЩАЯ АКТИВНАЯ И РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТИ, ПОТРЕБЛЯЕМЫЕ ЭПУ ДОМА СВЯЗИ
Общая активная и реактивная мощности, потребляемые ЭПУ дома связи от внешних источников электроснабжения (с учетом коэффициента одновременности) определяется из выражения:
Pобщ = P∑ЭПУ + PИБП + Pго·k1 + Pно·k2 + Pсо·k3, кВт, (14)
где Pго, Pно, Pсо – мощности соответственно гарантированного и негарантированного освещения и силового оборудования;
k – коэффициент одновременности (обычно=0,5-0,7), пи расчете мощности, потребляемой дополнительными устройствами, учитывает неодновременность включения нагрузок данного типа;
P∑ЭПУ – суммарная активная мощность, потребляемая всеми ЭПУ.
Pсо = Sсо·= 50·0,75 = 37,5 кВт, (15)
где Sсо – полная мощность, потребляемая силовым оборудованием.
Pго = Sго·= 12·0,75 = 9 кВт;
Pно = Sно· = 35·0,75 = 26,3 кВт;
Pобщ = 16,4 + 6,2 + 37,5·0,7 + 9·0,7 +26,3·0,66 = 72,5 кВт
Qобщ = Q∑ЭПУ + Qсо·k3, квар.,
где Q∑ЭПУ – суммарная реактивная мощность, потребляемая всеми ЭПУ.
Qсо = (502 – 37,52)^(1/2) = 33,1 кВт
Qобщ = 8,6+ 33,1·0,66 = 30,5 кВт
6.4 ПОЛНАЯ МОЩНОСТЬ
Полная мощность, потребляемая от внешних источников электропитания будет определяться с помощью выражения:
(16)
S = (72,52 + 30,52)^(1/2) = 78,7 кВА
6.5 КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ ЭПУ ДОМА СВЯЗИ
Коэффициент мощности ЭПУ дома связи рассчитывается по формуле:
= Робщ/S (17)
= 72,5/78,7 = 0,92
Полученные величины S(кВА) и представляют организациям внешнего электроснабжения для учета нагрузки и оплаты электроэнергии.
6.6 ВЕЛИЧИНА ПОЛНОГО ТОКА
Величина полного тока определяется по формуле:
Iп = S*10^3/U (18)
Iп = 78700/220 = 357 А
Iп-3ф = 78700/658,1 = 119,5 А
где U – номинальное напряжение питающей сети, В.
Для трехфазной системы соединения звездой при равномерной загрузке фаз:
U = Uл·,
где Uл – линейное напряжение, равное 380 В.
Величину используют для выбора устройств коммутации переменного тока. Для проектируемой ЭПУ выбираем шкафы вводные распределительные(ШВР) переменного тока Юрьев-Польского завода. ШВР должны иметь следующие функциональные возможности:
- номинальное напряжение – 220/380 в;
- число внешних источников – три (два фидера, третий – ДГА);
- число выходов – два (гарантированное снабжение и негарантированное, отключаемое при запуске ДГА);
- приоритет подключения нагрузок к первому (основному) внешнему источнику как более надежному;
- отдельная регулировка верхнего и нижнего порогов срабатывания по каждому входу;
- регулировка времени задержки подключения к первому источнику тока при восстановлении напряжения после аварии, для защиты от переходных процессов в сети;
- защита от коротких замыканий;
- блокировка подключения нагрузки к двум источникам тока одновременно;
- отключение негарантированных нагрузок при запуске ДГА;
- возможность ручного переключения внешних источников питания.
По расчетному значения полного тока из существующих номиналов выбираем подходящий: 400 А, 125 А.
Таблица 11 – Данные по расчету мощности
|
№ |
Наименование нагрузки |
Коэффициент одновременности |
Мощность |
|||
|
Общая активная, кВт |
С учетом коэфф. k |
|||||
|
P, кВт |
Q, кВт |
S, кВт |
||||
|
1 |
ЭПУ-24 |
1 |
1,9 |
1,9 |
- |
- |
|
2 |
ЭПУ-48 |
1 |
7,1 |
7,1 |
- |
- |
|
3 |
ЭПУ-60 |
1 |
7,4 |
7,4 |
- |
- |
|
4 |
ИБП |
1 |
6160 |
2,765 |
6,1 |
6,7 |
|
5 |
Гарантированное освещение |
0,7 |
7,9 |
5,53 |
3,07 |
6,3 |
|
6 |
Негарантированное освещение |
0,7 |
18,2 |
11,99 |
14,1 |
18,5 |
|
7 |
Силовое оборудование |
0,66 |
46,5 |
36,42 |
- |
- |
|
8 |
Итого от внешних вводов |
- |
2 |
2 |
- |
- |
7 ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЗЕРВНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Во время аварии источников внешнего электроснабжения основные устройства дома связи обеспечивает питанием местная резервная электростанция. В качестве резервной электростанции выбрана дизель-генераторная автоматизированная установка(ДГА).
ДГА должны обеспечивать электроэнергией следующие устройства:
-вся аппаратуру связи, питаемую постоянным и переменным током;
-сеть гарантированного освещения;
-устройства вентиляции аккумуляторных помещений;
- собственные нужды электростанции( освещение, отопление, вентиляцию).
Часть потребителей во время аварии источников внешнего электроснабжения отключаются. К таким устройствам относятся приборы негарантированного освещения и силовое оборудование.
На основании общей мощности
PДГА расч = Pобщ – Pно – Pсо, кВт, (19)
выбирается ДГА.
PДГА расч = 72,5 – 26,3 – 37,5 = 8,7 кВт.
Степень загрузки ДГА определяется по формуле:
Kз = PДГА расч/ PДГА (20)
Kз = 8,7/10 = 0.87
ДГА запускается автоматически при пропадании напряжения на фидерах питания.
Через 25-30 секунд после отключения фидеров ДГА принимает нагрузку. При появлении напряжения в одном из фидеров ДГА автоматически отключается и останавливается.
Таблица 12 – Технические данные ДГА фирмы «F.G.Wilson»
|
Серия «Lister Powered Gen Sets» |
380 В,50 Гц, 3ф |
||||||||
|
Модель |
Мощность |
Частота вращения, об./мин |
Расход топлива, л/час |
Расход масла, г/кВт·ч |
Объем топливного бака, л |
Габаритные размеры Д×Ш×В мм |
Масса, кг |
Цена, тыс.р. |
|
|
кВА |
кВт |
||||||||
|
L12,5 |
12,5 |
10 |
1500 |
4,3 |
?0,5% от расхода топлива |
44 |
1388×576×1185 |
505 |
229,9 |
8 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ЭПУ
Структурная схема проектируемой ЭПУ представлена на рис. 5.
Рис. 5 – Общая структурная схема ЭПУ дома связи
9 СМЕТНО- ФИНАНСОВЫЙ РАСЧЕТ
В данном разделе определяется размер денежных средств, необходимых для осуществления проекта.
Таблица 13 – Спецификация аппаратуры дома связи
|
Оборудование |
Ед.изм. |
Кол-во |
Стоимость, р. |
|
|
Единичная |
Общая |
|||
|
Стойка УЭПС-2 24/120-44-1 |
Блочный каркас-крейт |
1 |
42030 |
42030 |
|
Стойка УЭПС-2 48/140-44 |
Шкаф |
1 |
85900 |
85900 |
|
Выпрямители ВБВ 24/30-3К |
- |
1 |
19800 |
19800 |
|
Выпрямители ВБВ 60/25-3К |
- |
1 |
25600 |
25600 |
|
Аккумуляторы А412/65 А |
Моноблок на 12 В |
2 |
1830 |
3660 |
|
Аккумуляторы А412/180 А |
Моноблок на 12 В |
5 |
7316 |
36580 |
|
ДГА LH12,5 |
- |
1 |
229900 |
229900 |
|
ИБП серии Powerware 9170+ |
Модуль |
1 |
58875 |
58875 |
|
ШВРА 220/400-20(П) |
Шкаф |
1 |
8230 |
8230 |
|
ШВРА 380/125-21(П) |
Шкаф |
1 |
8230 |
8230 |
|
Итого |
597005 |
|||
|
Транспортно-заготовительные расходы |
% |
4,2 |
25074,21 |
|
|
Всего |
|
622079,21 |
||
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной курсовой работе была спроектирована электропитающая установка для дома связи в соответствии с техническими требованиями для нормальной работы аппаратуры связи. Был выбран рациональный вариант электропитающей установки (ЭПУ) для дома связи и рассчитаны ее составные элементы: выпрямительные и преобразовательные устройства, аккумуляторные батареи, стабилизаторы напряжения и тока, устройства ввода и коммутации цепей переменного тока, источники бесперебойного питания. Эти установки обеспечивают надежное питание аппаратуры автоматики и связи напряжением необходимой стабильности с допустимой амплитудой пульсации, экономичны, обладают достаточно высокими КПД и коэффициентами мощности, максимально автоматизированы.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сапожников Вл.В. Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. – Маршрут,2005.
2. Казакевич Е.В., Багуц В.П., Ковалев Н.П. Учебное пособие «Проектирование электропитающей установки дома связи». – ПГУПС, 2008.
3. Багуц В.П., Ковалев Н.П., Костроминов А.М. Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. – Транспорт,1991.
Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения Кафедра «Электрическая связь» Курсовой проект «Проектирование электропитающей установки дома связи» Выполнила студентка Проверил: Санкт-Петербург 2010
Copyright (c) 2024 Stud-Baza.ru Рефераты, контрольные, курсовые, дипломные работы.