9. Защита эпу от внешних перенапряжений

Грозозащита и защита от импульсных коммутационных перенапряжений должна осуществляться согласно зоновой системе: на вводе фидеров между каждой фазой и заземлением, между нейтралью и заземлением нужно установить мощные разрядники с напряжением срабатывания выше максимально допустимого амплитудного рабочего (около 310 В для каждой фазы) примерно в 1,5 раза, а в шкафах выпрямителей – варисторы с таким же или несколько меньшим классификационным напряжением срабатывания (при токе ≥ 1 мА).

Наиболее совершенная система организации питания узла переменным током - TN-S [1]. Цель такой системы – не допустить распространение внешних перенапряжений по цепям устройств связи и автоматики, направив их по кратчайшему пути по шине РЕ на ГЗШ и контур заземления.

10. Расчет надежности эпу

Под надежностью ЭПУ понимают его способность обеспечить электропитание потребителей в определенных условиях эксплуатации в течение заданного времени.

Для определения надежности электроснабжения на основании функциональной схемы ЭПУ составляем расчетную схему надежности. В этой схеме все блоки, при повреждении которых нарушается заданный режим работы потребителей (U_Н, U_Н, I_Н) включаются последовательно, а блоки, резервирующие друг друга, – параллельно.

В качестве примера на рис. 6 дана упрощенная расчетная схема надежности ЭПУ, структурная схема которой изображена на рис. 1. На схеме индексы блоков _О , _Р означают принадлежность их к основным или резервным.

ВЩ

ЩДГВ

АБ гр2

Сеть

Рис. 6. Расчетная схема надежности ЭПУ

В схеме рассмотрены четыре режима работы ЭПУ:

- нормальный режим эксплуатации;

- питание от ДГУ при отсутствии внешнего электроснабжения;

- питание от АБ от момента исчезновения внешнего электроснабжения до запуска и введения в стабильный режим работы ДГУ;

- послеаварийный режим восстановления работоспособности ЭПУ.

Надежность рассчитываем для одной наихудшей с точки зрения надежности нагрузки с большим числом включенных последовательно блоков (например, с конвертором КВ и ПР).

Основными показателями надежности являются вероятность безотказной работы за определенное время Р(t), среднее время безотказной работы (Т), коэффициент готовности (К_г). В свою очередь, эти показатели зависят от вероятностных характеристик элементов системы. При экспоненциальном законе распределения и взаимной независимости отказов:

Р(t) = е ^{–λ t} ≈ 1− λt, (28)

где λ – 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 – 1ч.

Примерные значения λ даны в табл.6. Они в значительной степени будут зависеть от частоты и длительности отключений внешней сети, от температуры помещений, от грамотной эксплуатации оборудования ЭПУ, автозала и т.д.

Таблица 7

Условная интенсивность отказов отдельных блоков, узлов ЭПУ

Наименование блока, узла	λ×106, 1/ч
Сеть	3,0
Вводный щит ВЩ	1,6
Щиты переменного тока ВЩ,ЩПТА, ЩДГА	8,0
Шкаф ШВРА, ШАВР	9,0
ДГУ	530
УЭПС мощностью до 10 кВт	1,7
УЭПС мощностью выше 10 кВт	2,1
АБ	0,4
Автоматический выключатель ВА для АБ	0,2
Преобразователь ССПН	1,7
Преобразователь СУЭП	2,8
Конвертор КВ или КУВ	2,0
Инвертор ИТ	3,0
ЩРЗ или ПР	1,0

Надежность последовательно включенных блоков

, (29)

где n – число блоков, включенных последовательно.

Надежность параллельно включенных блоков

, (30)

где m – число блоков, включенных параллельно.

Надежность всего тракта

Р_тр (t) = Р_посл (t)*P_парал (t). (31)

Интенсивность отказа тракта

λ_тр1 = λ₁ + λ₂ + λ₃ + ... +λ_n , 1/ч. (32)

Время наработки на отказ

, ч. (33)

Коэффициент готовности тракта:

, (34)

где _в1 – время восстановления. Например, для первого тракта _в1 = 1 ч.

Аналогично по формулам (34), (35), (36) найдем К_тр для остальных трех трактов. Тогда коэффициент готовности всей ЭПУ c учетом четырех параллельных трактов:

(35)

Например, при одном полном отказе за 1год непрерывной работы ЭПУ

П (1- К_i) = 2,8538х10^-5 ,

за 10 лет - П (1- К_i) = 2,85387х10^-6 .

Наработка на отказ всей системы из четырех (k = 4) параллельных трактов:

, ч. (36)

Например, при К_эпу =0,999971462 Т_эпу = 8760 ч.= 1год,

при К_эпу =0,99999714613 Т_эпу = 87600 ч.= 10 лет,

при К_эпу =0,99999809742 Т_эпу = 131400 ч.= 15 лет,

при К_эпу =0,99999857306 Т_эпу = 175200 ч.= 20 лет.