Курсовая работа: Электропитание устройств

МПС РФ

ДВГУПС

Кафедра: Автоматика и телемеханика.

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

На тему: ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ УСТРОЙСТВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ  АВТОМАТИКИ ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ.

К. П.  2107 – 02 – 01 – 237

Выполнил: Воронков С.В.

Проверил: Иваненко Ю. М.

Хабаровск

2003

Содержание

1 Исходные данные

2 Краткая характеристика аппаратуры связи и общие требования к электроустановке

3 Выбор системы электропитания дома связи по способу резервирования, построения и эксплуатации ЭПУ.

4 Выбор вида выпрямительных устройств и способа поддержания напряжения на входе питаемой аппаратуры в заданных пределах.

5 Расчёт основного электрооборудования ЭПУ.

6 Расчёт нагрузки электроустановки на внешние сети и выбор ДГА.

7 Структурная схема электроустановок.

1.1 Исходные данные

Проектируемый дом связи представляет собой одноэтажное с подвалом здание, размещаемое на двухкабельной магистральной линии связи, и являющееся обслуживаемым усилительным пунктом (ОУП). Место расположения дома связи – промежуточная станция.  Здание II типа. Характеристика внешнего электроснабжения: круглосуточное, но с перебоями аварийного характера по одной линии от одного пункта распределительной подстанции, электросетей общего назначения. Номинальное напряжение переменного тока на выводах ЭПУ дома связи  220 В, его колебания находятся в пределах 187-242 В. Отклонения частоты переменного тока не превышают плюс-минус 5%, не синусоидальность формы кривой напряжения составляет не более 10%

1.2 В линейно аппаратном зале (ЛАЗ) дома связи размещаются обслуживаемые усилительные станции транзитных и каналообразующая аппаратура конечных пунктов высокочастотных систем передачи К-60п, аппаратура уплотнения ВЛС и КЛС примыкающих направлений, а также аппаратура оперативно-технологической связи. В доме связи размещаются АТС местной связи, коммутаторы междугородной (МТС) и узлы автокоммукации (УАК), дальней автоматической ТЛФ связи ДАТС.

1.3 Состав и кол-во оборудования в доме связи:

- Системы передачи по линиям связи:

К-60п (промежуточная станция ПК-60п с ДП) - 2 системы.

- Аппаратура выделения и ВЧ транзита первичных групп:

СВПГ – 1ПГ   -   2 стойки

Аппаратура  К – 24т «Астра» (оконечная станция) – 2 стойки.

- Оборудование служебной связи и телемеханики:

ССС-7     1 стойка

ТМ-ОУП 1 комплект

- Аппаратура оперативно-технологической связи:

МСС-2-1-60  -1 стойка

- Аппаратура междугородной и местной телефонной связи:

АТСК 50/200 -100 номеров.

УАК ДАТС - 3 канала (комплекта ДАТС)

М-60   -1 коммутатор

1.4 Дополнительные нагрузки дома связи  табл. 1

2. Краткая характеристика аппаратуры связи и общие требования к электроустановке.

2.1 Промежуточная 60 канальная обслуживаемая станция ПК-60п

служит для организации 60 телефонных каналов по симметричным непупинизированным двухкабельным линиям связи. Выполнена полностью на полупроводниковых приборах с использованием печатного монтажа . ПК-60п состоит из одной стойки линейных усилителей и корректорв СЛУК-ОУП-2, имеющей двухчастотную плоско-наклонную автоматическую регулировку уровня (АРУ) или СЛУК-ОУП-3 с трёхчастотной плоско-наклонной криволинейной АРХ. Кроме того, в состав обслуживаемой промежуточной станции входят: вводно-кабельное оборудование (2 стойки СВКО К-60п), две стойки дистанционного питания СДК-К-60п, унифицированная коммутационно-вызывная аппаратура служебной связи УКВСС  (ССС-8), оборудование телемеханики ТМ-ОУП, телеконтроля (один прибор на все системы), прибор для настройки косинусных корректоров (один прибор на все системы).

На ОУП можно выделить до двух 12-канальных групп для использования каналов ТЧ в данном пункте или передачи по ВЧ транзиту на другую систему. Для выделения и введения 12-канальных групп служит аппаратура СВПГ.

Электропитание аппаратуры К-60п осуществляется от источника постоянного тока: основные цепи – 21,2 В; цепи сигнализации – 24 В.

Оконечная станция ОК – 12+12 позволяет получить 12 типовых каналов по одной паре жил. 1 стойка содержит 1 систему. Стойка содержит усилительные устройства, 2 блока передачи дистанционного питания и оборудование выделяемых каналов – диспетчерского и служебного. Имеет вид металлического каркаса с размещёнными в нем кассетами оборудования. Электропитание аппаратуры К-12+12 осуществляется от источника постоянного тока: основные цепи – 21,2 В; цепи сигнализации – 24 В.

СВПГ – 1ПГ предназначена для выделения и введения на обслуживаемых промежуточных усилительных стонциях ПК-60п одной или двух нижних 12- канальных групп занимающих полосу частот 12,3-59,4 или 12,3-107,7 кГц и транзита выделенных каналов. Стойка выделения одной 12-канальной группы с преобразованием и генераторным оборудованием. Электропитание аппаратуры выделения, введения и ВЧ транзита групп каналов производят от стабилизированных источников постоянного тока напряжением 21,2 В и нестабилизированных 24 В(цепи сигнализации).

СВПГ рассчитана на работу в сухих отапливаемых помещениях при температуре от 10 до 40 С и относительной влажности воздуха 75%. Конструкция стоек базовая , заполнение стоек одностороннее.

К – 24т  «Астра» служит для получения 24 каналов и работает на полосе частот 12-108 кГц. Электропитание аппаратуры К-24т осуществляется от источника постоянного тока: основные цепи – 21,2 В; цепи сигнализации – 24 В. Конструкция аналогична К 60п.

ССС-7   предназначена для организации служебной связи на КЛС, уплотнённых системой передачи   К – 60п. В состав оборудования входят стойки для оконечных и промежуточных усилительных пунктов, комплекты МСС, ПСС-1  и  ПСС-2  предназначены для ОП и ОУП, конструктивно и схемно комплекты одинаковы. Каждый даёт возможность индивидуального и циркулярного вызова и выхода на аппарат электромеханика. Комплект имеет блок переходного устройства для включения в сквозную цепь. Два входа для переходного устройства используют для подключения к переходному каналу, а третий для подключения разговорных и вызывных приборов. Каждый комплект имеет приёмник индивидуального вызова (ПИВ), настроенный на соответствующую частоту. Блоком для циркулярного вызова снабжён ПСС-1. Электропитание аппаратуры ССС-7 осуществляется от источника постоянного тока: основные цепи – 21,2 В; цепи сигнализации – 24 В. ССС-7 рассчитана на работу в сухих отапливаемых помещениях при температуре от 10 до 40 С и относительной влажности воздуха 75%.

Аппаратура МСС 2-1-60  предназначена для подключения студий небольших узлов связи к сети к магистральной и дорожной связи совещаний. Аппаратура работает в качестве оконечного усилителя четырёхпроводной связи и узловой трансляции связи совещаний, позволяя включать два высокочастотных канала (распорядительное и исполнительное направления) по четырёхпроводной системе и одну физическую двухпроводную цепь. В качестве двухпроводных физических цепей можно использовать ВЛС и КЛС.

Аппаратура состоит из распределителя на четыре направления, студийных усилителей приема и передачи, усилителей двухпроводных линий Л1 и Л2, преобразователя напряжения для питания цепей прямого и обратного управления от источника постоянного тока напряжением 24В, приёмника обратного управления для приёма и транслирования обратного управления от распорядительной станции при включении по четырёхпроводному каналу или для приёма и транслирования прямого управления от исполнительного направления, включенного по четырёхпроводному каналу при включении распорядительного направления по двухпроводной физической цепи; переговорно-вызывного устройства, которое позволяет контролировать качество связи совещаний и вести переговоры по четырёх и двухпроводным каналам, а также по служебной линии со студией. Электропитание установки осуществляется от источника постоянного тока напряжением 24 В.

Автоматическая координатная телефонная станция  АТС К-50/200    предназначена для организации телефонной связи между абонентами предприятий или учереждений и внешней связи этих абонентов с городскими и ведомственными АТС. Электропитание станции осуществляется от источника постоянного тока напряжением 60 В. Допускаются колебания от 54 до 72 В. Станция собрана на реле и полупроводниковых приборах. Оборудование станции размещено в однотипных двухсторонних пыленепроницаемых шкафах массой 290 кг. Аппаратура АТСК-50/200 рассчитана на работу в сухих отапливаемых помещениях при температуре от 15 до 35 С и относительной влажности воздуха 45-80%. Оконечные станции рассчитаны на работу без постоянного присутствия технического персонала. В состав их оборудования входят сигнальные комплекты (СК), обеспечивающие передачу по свободным соединительным линиям на обслуживаемую станцию сигналов о повреждениях.

Система дальней автоматической телефонной связи ДАТС с четырёхпроводным транзитом  разработана с целью дальнейшего совершенствования автоматической телефонной связи на железных дорогах. Комплекты дальнего набора применяют в УАК магистральной и дорожной сетях ДАТС. Электропитание установки осуществляется от стационарной батареи напряжением 60 В с допустимыми отклонениями напряжения от 52 до 66 В и источника постоянного тока напряжением 24 В +2 -2 В. Аппаратура  рассчитана на работу в сухих отапливаемых помещениях при температуре от 15 до 35 С и относительной влажности воздуха 45-75%.

Междугородный коммутатор М-60  предназначен для индивидуальной установки и комплектации междугородных станций до 60 каналов. Коммутатор имеет 2 рабочих места и 10 шнуровых пар. Оформлен в деревянном двухпанельном корпусе и содержит комплекты линий: междугоролных-6, соединительных – 8, прямых абонентов – 5, заказных – 2, служебных – 2, служебных передаточных (двусторонних) – два. Электропитание коммутатора осуществляется от источника постоянного тока напряжением 24 В.

2.2 Требования, предъявляемые аппаратурой связи к устройствам электропитания.

Так как у нас электроснабжение проектируемого дома связи имеет возможность использовать лишь один внешний источник электроэнергии, то для повышения надёжности электроснабжения прокладываем две питающих линии, подключенных к различным точкам электросети. В доме связи устанавливаем два ДГА. Параметры электропитания аппаратуры связи представлены в табл. 2

Расчётные данные потребления тока  аппаратурой  связи в  аварийном режиме  приведены в табл.3

3.  Выбор системы электропитания дома связи по способу резервирования, построения и эксплуатации ЭПУ.

Выбираем выпрямительно-аккумуляторную систему питания  по способу резервирования. При частых отключениях сети переменного тока, автоматизированные ЭПУ не применяются, поэтому по способу эксплуатации выбираем неавтоматизированные (обслуживаемые) ЭПУ. Так как ток при 24 В соответствует 32,805 А, то разрешено, в соответствии с рекомендациями ГТСС использование одногруппных аккумуляторных батарей.

4.  Выбор вида выпрямительных устройств и способа поддержания напряжения на входе питаемой аппаратуры в заданных пределах.

Так как ток в цепи 24 В больше 30 А и система неавтоматизированная – в качестве выпрямительного устройства (ВУ) выбираем ВУТ(Т-тиристорное)

В настоящее время метод гасящих нелинейных сопротивлений в ЭПУ 24 В почти не используется. Диапазон регулирования напряжений современных САРН 24В является достаточным для цепей 21,2 и 24 В. Поэтому при установке в неавтоматизированных ЭПУ 24В  ВУ типа ВУТ аккумуляторные батареи не секционируются, а нагрузки цепей  21,2 и 24 В включаются через отдельные САРН (Стойка автоматического регулирования напряжения).

Так как у нас система неавтоматизированная – выбираем САРН в качестве регулятора напряжения.

5.  Расчёт основного электрооборудования ЭПУ.

  Расчёт аккумуляторных батарей 24В.

Расчёт аккумуляторных батарей (АБ) заключается в определении их ёмкости, индексного номера аккумуляторов; а также их количества в батареях.

Необходимые данные:

1)  Аварийный ток нагрузки    Iав,   на  который должна быть рассчитана аккумуляторная батарея. Ток Iао  А, потребляемый лампами аварийного освещения,

Рсв – мощность ламп аварийного освещения, Uн – номинальное напряжение рассчитываемой цепи,

Ток Iав = Iапс + Iап + Iао = 20,205 + 32,805 +7,1 = 60,11 А

Где  Iапс , Iап  соответственно ток требующей и нетребующей стабилизации напряжения с точностью 3%.

2) Продолжительность питания аварийной нагрузки tав для железнодорожных узлов связи устанавливается равной 2 часа.

3)  На основании подготовленных данных рассчитывается ёмкость АБ.

Qр= А ч

р – коэффициент интенсивности разряда

Кt – температурный коэффициент ёмкости

t - фактич. Температура электролита во время разряда АБ.

По рассчитанной ёмкости Qp определяем индексный номер N аккумулятора и его паспортную номинальную ёмкость Qн.

При рассчитанной ёмкости 214,3 А ч выбираем АБ    СК-10. Qн =220 А ч., ток 60,11 соответствует 3,6 часовому разряду. При таком режиме разряда, напряжение на каждом аккумуляторе в конце разряда будет составлять 1,85 В, при 13 аккумуляторах в конце аварийного режима разряда напряжение будет составлять 13 · 1,85 = 24,05 В

Расчёт аккумуляторных батарей 60 В.

Расчёт аккумуляторных батарей (АБ) заключается в определении их ёмкости, индексного номера аккумуляторов; а также их количества в батареях.

Необходимые данные:

1)  Аварийный ток нагрузки    Iав,   на  который должна быть рассчитана аккумуляторная батарея.

Ток Iав = I60 + I24  = 8,64 + 2,496 = 11,136 А

Где  I60 ,    I24 соответственно ток потребляемый аппаратурой связи по напряжению 60 и 24 В .

2) Продолжительность питания аварийной нагрузки tав для железнодорожных узлов связи устанавливается равной 2 часа.

3)  На основании подготовленных данных рассчитывается ёмкость АБ.

Qр= А ч

р – коэффициент интенсивности разряда

Кt – температурный коэффициент ёмкости

t - фактич. Температура электролита во время разряда АБ.

По рассчитанной ёмкости Qp определяем индексный номер N аккумулятора и его паспортную номинальную ёмкость Qн.

При рассчитанной ёмкости 39,62 А ч выбираем АБ    СК-3. Qн =66 А ч., ток 11,136 соответствует 6 часовому разряду. При таком режиме разряда, напряжение на каждом аккумуляторе в конце разряда будет составлять 1,995 В, при 30 аккумуляторах в конце аварийного режима разряда напряжение будет составлять 30 · 1,995 = 59,85 В

Данные по расчёту АБ приведены в табл. 4

5.2  Расчёт элементов схемы поддержания напряжения на входе питаемой аппаратуры в заданных пределах.

Так как у нас питание аппаратуры ЛАЗа осуществляется через стойки САРН, расчёту подлежит количество требуемых полупроводниковых стабилизаторов типа СНП и стоек САРН.

Каждая стойка САРН – П2 укомплектовывается шестью стабилизаторами, которые могут быть использованы для стабилизации напряжения отдельно для цепей 21,2 В и 24 В. Из расчётов – максимальный ток нагрузки составляет 60,11 А , а максимальный ток нагрузки САРН составляет 140 А, то устанавливаем одну стойку САРН с шестью стабилизаторами СНП: 3-стабилизатора подключаются к нагрузке и 3-стабилизатора  остаются в резерве.

5.3  Расчёт выпрямительных устройств.

Для ЭПУ 24 В.

Ток в А резервного ВУ, обеспечивающего заряд стационарных кислотных аккумуляторов определяется по формуле

Iз = iз · N · nг=6 · 10 · 1 = 60 А ,

где iз – зарядный ток на один индексный номер аккумулятора (для неавтоматизированных ЭПУ  -  6 А),  N – индексный номер аккумуляторов, nг – число групп АБ, одновременно заряжающихся от одного выпрямителя.

По известным значениям токов Iб  и  Iз  мощность выпрямительных устройств при буферной работе Рб и при заряде аккумуляторов Рз определяется в кВт как:

где Uб и  Uз напряжения на аккумуляторе в буферном режиме и в конце заряда,

nб и nз – количество аккумуляторов в группе.

Для ЭПУ 24 В выбираем ВУ типа ВУТ 31/125 – два рабочих и один резервный.

Для ЭПУ 60 В.

Ток в А резервного ВУ, обеспечивающего заряд стационарных кислотных аккумуляторов

определяется по формуле

Iз = iз · N · nг=6 · 3 · 1 = 18 А ,

где iз – зарядный ток на один индексный номер аккумулятора (для неавтоматизированных ЭПУ  -  6 А),  N – индексный номер аккумуляторов, nг – число групп АБ, одновременно заряжающихся от одного выпрямителя.

По известным значениям токов Iб  и  Iз  мощность выпрямительных устройств при буферной работе Рб и при заряде аккумуляторов Рз определяется в кВт как:

Для ЭПУ 60 В выбираем ВУ типа ВСП 60/60 – один рабочий и один резервный.

6  Расчёт нагрузки электроустановки на внешние сети и выбор ДГА.

Мощность резервной электростанции должна быть достаточной для обеспечения электроэнергией аппаратуры связи , питаемой в буферном режиме или непосредственно от сети переменного тока, после аварийного заряда батарей, гарантированного освещения, насосов топлива для ДГА. В этом случае активная и реактивная составляющие мощности ЭПУ в кВт, потребляемые от ДГА, составят:

где  - кпд ВУ, Ро  Qo –активная и реактивная мощности освещения, Рсил  Qсил активная и реактивная мощности силового оборудования.

Полная мощность ДГА в кВ·А

 15,1 +13,74 =20,41

По значению полной мощности выбираем тип ДГА – 24М. Данные расчёта ДГА удобно свести в

Табл. 5

7  Структурная схема электроустановок.

Для ввода, коммутации и распределения напряжения переменного тока, поступающего от сети внешнего электроснабжения и резервной электростанции, щит переменного тока типа ЩПТА, благодаря которому обеспечивается автоматическое включение автоматизированной резервной электростанции ДГА через щит автоматики ЩДГА, подключение сети аварийного освещения к АБ, защита питающих линий от перегрузок и короткого замыкания. Фидеры питания к щиту ЩПТА подключаются через устройства автоматического ввода резерва (АВР), установленные в шкафу управления ШУ, к которому вводные фидеры подводятся через вводные щитки ЩО.

Коммутация ВУ, АБ и нагрузки производится посредством батарейных щитов ЩБ2 и коммутирующих устройств КУ.

КУ обеспечивают:

Одновременное подключение нагрузки к батарее или ВУ, отключение батареи от нагрузки или ВУ при заряде на нагрузочное сопротивление НС.