1.5 Характеристика існуючих систем електроживлення

Надійність та безперебійність роботи дистанції сигналізації та зв’язку забезпечується комплексною роботою установок електроживлення та обладнання зовнішнього і внутрішнього електропостачання.

До складу установки електроживлення підприємства зв’язку входять: споруди та обладнання зовнішнього електропостачання; електричні мережі та обладнання внутрішнього електропостачання; установка електроживлення (ЕЖУ); електротехнічне обладнання та засоби забезпечення життєдіяльності.

Зовнішнє електропостачання і система забезпечення передачі та перетворення електроенергії від точок підключення до електричних мереж енергопостачальної організації до технічних будівель та споруд зв’язку. До зовнішнього електропостачання належать: розподільне устаткування (РУ) 10(6), 35 кВ; лінії електропередач (ЛЕП); власні трансформаторні підстанції (ТП) 10(6)/0,4 кВ; лінії електропередачі 0,4 кВ технічних територій; пристрої обліку електроенергії.

Внутрішнє електропостачання і система забезпечення розподілу, комутації,

передачі та резервування електроенергії напругою 220/380 В у будівлях та на

технічних територіях. До системи внутрішнього електропостачання належать:

головний ввідно-розподільний щит (ГРЩ) споруди; електророзподільна мережа напруг 220/380 В; автономні джерела електропостачання (ДГА, акумулятори); пристрої автоматичного переключення живлення споживачів на автономні джерела електроживлення; пристрої компенсування реактивної потужності.

До складу ЕЖУ входять: випрямні пристрої; акумуляторні батареї; обладнання гарантованого та безперебійного живлення змінним струмом; стабілізатори напруги та струму; перетворювальні пристрої постійного струму; розподільно-комутаційні пристрої; струморозподільчі мережі.

Під електротехнічним обладнанням та засобами забезпечення життєдіяльності розуміють електрообладнання, пристрої та системи, що забезпечують необхідні умови для обслуговуючого персоналу та роботи технологічного обладнання зв’язку. До них належать: робоче, аварійне та ремонтне освітлення; електрична частина систем вентиляції та кондиціювання повітря, водопостачання, каналізації , опалення; пристрої автоматизованих сантехнічних систем.

Дистанції та споруди зв’язку у складі яких є електроприймачі особливої групи І категорії повинні забезпечуватися електропостачанням від трьох незалежних джерел: двох незалежних електромереж енергопостачальних організацій та автономного джерела (автономна електростанція, агрегат безперебійного живлення, АБ ємність яких забезпечує роботу протягом 24 годин).

Для дистанції сигналізації та зв’язку необхідно застосовувати двопроменеву схему зовнішнього електропостачання: власна двотрансформаторна підстанція 10(6)/04 кВ з двома силовими трансформаторами (обидва робочі), з секційними шинами 10(6) кВ та 0,4 кВ, яка одержує електропостачання від двох незалежних енергопостачальних організацій. Від ГРЩ живлення технологічних електроприймачів слід здійснювати за радіальною схемою.

В залежності від структури обладнання, яке застосовується в пристроях електропостачання розрізняють наступні системи електроживлення, зображено на рисунку 4, це: автономна; буферна; без акумуляторна; комбінована.

Рисунок 4 - Системи електроживлення

Автономна система живлення від первинних елементів в основному застосовується для забезпечення роботи переносної апаратури.

При буферній системі живлення паралельно випрямлячу та навантаженню ввімкнена акумуляторна батарея (АБ). В разі аварії в мережі змінного струму або випрямляча подальше живлення забезпечує батарея без перерви в подачі енергії. За складом обладнання ЕЖУ та способом підключення акумуляторної батареї системи електроживлення напругою постійного струму поділяють на:

- буферну з несекціонованою АБ, підключеною до навантаження у всіх режимах;

- буферну з несекціонованою АБ та вольтододатковими перетворювачами

постійної напруги (конверторами) для стабілізації напруги на виході ЕЖУ; з АБ

відокремленою від навантаження, та перетворювачами постійної напруги для стабілізації вихідної напруги ЕЖУ.

ЕЖУ із застосуванням акумуляторної батареї повинні забезпечувати роботу в таких режимах:

- нормальний режим: за наявності електропостачання від мереж змінного струму. Технологічні електроприймачі живляться від випрямляючих пристроїв, АБ перебувають в режимі підзаряду від буферного або випрямляча утримання;

- аварійний режим: при пошкодженні зовнішніх електромереж. АБ розряджається забезпечуючи живлення апаратури зв’язку та аварійного навантаження.

При без акумуляторній системі живлення, електроенергія поступає від джерел змінного струму через випрямлячі. Забезпечення безперебійності живлення досягається за рахунок різних схемних та конструктивних рішень. В даній системі живлення акумуляторна батарея відсутня, а живлення здійснюється від трьох незалежних джерел змінного струму (два незалежних фідера та ДГА).

Сутність комбінованих систем живлення полягає в тому, що установки електроживлення на різні номінальні напруги, окрім однієї (основної), нормально працюють по без акумуляторній системі живлення. Основна ЕЖУ працює по буферній системі. В разі аварії джерел змінного струму електрична енергія, необхідна для живлення всіх типів апаратури, отримується за рахунок розряду АБ основної ЕЖУ. Перетворення постійного струму в інші номінали здійснюється за рахунок перетворювачів постійної напруги в постійну та постійної напруги в змінну.

2 Концепції побудови систем електроживлення сучасних мереж зв’язку

2.1 Електроживлення сучасного обладнання зв’язку та вимоги до установ живлення

Для сучасного електронного обладнання зв’язку необхідні і сучасні джерела живлення. При проектуванні ЕЖУ необхідно виконувати наступні основні вимоги[3, с. 50]:

- максимальне енергозбереження, тобто застосування обладнання з високим коефіцієнтом корисної дії та коефіцієнтом потужності;

- надійність та неперервність електроживлення апаратури зв’язку електроенергією необхідної якості при мінімальних матеріальних витратах;

- максимальна автоматизація в усіх режимах роботи, тобто система має бути не обслуговуваною або такою, що вимагає мінімального догляду;

- строк служби - не менше 15 років;

- мінімальні малогабаритні показники;

- економічність в процесі будівництва та експлуатації.

До складу ЕЖУ може входити наступне обладнання:

- випрямляючі пристрої;

- акумуляторні батареї;

- пристрої гарантованого та безперервного живлення змінним струмом;

- перетворюючі пристрої

- розподільно-комутаційні пристрої;

- пристрої автоматики та контролю роботи ЕЖУ в усіх режимах.

Установки електроживлення мають забезпечувати надійне електроживлення апаратури зв’язку, як в нормальних умовах так і при аварії електропостачання дистанції сигналізації та зв’язку.

Вибір системи живлення виконується залежно від типу апаратури зв’язку,що застосовується та вимог по її електроживленню.

При проектуванні ЕЖУ керуються такими положеннями:

- вибір основного обладнання має здійснюватися залежно від величини струму, що споживається апаратурою зв’язку в години найбільшого навантаження з урахуванням коефіцієнту попиту щодо технологічного обладнання;

- передбачати до 20% резервних площ для ЕЖУ з урахуванням розвитку об’єкту.

Пристрої, що застосовуються в ЕЖУ повинні забезпечувати автоматичну роботу установки електроживлення без постійної присутності обслуговуючого персоналу у всіх режимах роботи окрім контрольного циклу заряд-розряд акумуляторних батарей. Роботу ЕЖУ необхідно контролювати системою комп’ютерного контролю та управління.

ЕЖУ проектується на одну напругу, а незначні струмові навантаження на

нші напруги отримуються за допомогою перетворювачів. Нове обладнання ЕЖУ проектується по принципу модульної архітектури. Нові модульні системи електроживлення мають складатися із:

- модулів перетворювачів змінного струму в постійний (АС/DC перетворювачі) з високочастотними активними коректорами коефіцієнта потужності на вході з високим ККД (0,92...0,95). Ці модулі включаються

паралельно по схемі N+1, що забезпечує високу надійність системи з напрацюванням на відмову, можливість нарощування потужності та зручності в сервісному обслуговуванні;

- модулів перетворювачів постійної напруги в постійну (DC/DC перетворювачі) для отримання різних номіналів постійної напруги;

- модулів перетворювачів постійної напруги в змінну (DC/АС перетворювачі) для отримання змінного струму з частотою 50 Гц для живлення управляючих комплексів сучасних комутаційних систем на базі персональних

комп’ютерів;

- модуля пристрою контролю та сигналізації на базі сучасного процесора з можливістю підключення комп’ютера управління безпосередньо або через модем.

Випрямляючі пристрої ЕЖУ призначені для перетворення напруги змінного струму в напругу постійного струму та автоматичного підтримання напруги та струму в заданих межах. Випрямляючі пристрої (ВУ), що проектуються мають будуватися на основі високочастотних перетворювачів та розрахованими на роботу від джерел однофазного змінного струму 220В або трьохфазної напруги 220/380В з допустимими межами зміни напруги +10%...-15% від номінального значення та частотою 50 Гц з межами зміни +5%...-5%.

Випрямні пристрої в режимі утримання АБ повинні забезпечити вихідну напругу та її стабільність згідно технічних вимог на акумулятори. Підключення ВУ по змінному струму повинно бути індивідуальним для кожного пристрою. ВУ повинні забезпечувати контроль за струмом та напругою кожного модуля.

ВУ повинні комплектуватися пристроями:

- що обмежують кінцеву напругу заряду не вище 2,3В на елемент АБ;

- що обмежують струм заряду не вище допустимого значення для обраного типу акумулятора;

- що забезпечують автоматичне зниження зарядного струму при підвищенні температури вище 25С.

Для забезпечення гарантованого та безперервного електроживлення апаратури зв’язку при відключенні мережі змінного струму передбачаються резервні джерела постійного струму - акумуляторні батареї. В дистанції сигналізації та зв’язку повинні застосовуватися стаціонарні свинцеві акумуляторні батареї закритого типу або герметичні з клапанами збиткового тиску. Термін служби акумуляторів повинен бути не менше 10-15 років при температурі оточуючого середовища до 25С. Акумуляторна батарея, як правило має бути двогруповою. В установці має забезпечуватися автоматичне відключення від навантаження при зниженні напруги на ній нижче допустимої

межі (≈1,8 В на елемент). Для герметичних акумуляторів необхідно передбачати можливість регулювання напруги заряду батареї в залежності від температури акумуляторів. Якщо навантаження незначні, то вся ЕЖУ монтується в одній шафі. При значних потужностях акумулятори встановлюють в окремих шафах.

Для безперервного живлення апаратури змінним струмом можуть застосовуватися джерела безперервного живлення (UPS) з акумуляторним резервом або інверторами з живленням від опорної акумуляторної батареї .

Для забезпечення гарантованого живлення змінним струмом, залежно від допустимого часу перерви між поданням електроенергії слід застосовувати: 1. автоматизовані дизель електростанції (до 30с); 2. інвертори з авто запуском (1с); 3. електромагнітні комутаційні пристрої автоматичного вмикання резерву (0,4-0,8 с); 4. тиристорні пристрої для ввімкнення резерву ( до 5 мс).