Курсовая работа: Проектирование электропитания устройств связи и автоматики

.

.

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

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