2.5. Графики электрической нагрузки аэропорта

Режим работы потребляемой электроэнергии (служб аэропорта) не остается постоянным в течение года, сезона и суток.

Изменение нагрузки изображают в виде графиков нагрузки, на которых по оси ординат откладывают потребляемую мощность электроэнергии за определенный промежуток времени.

Графики нагрузки подразделяются нагрузку

- суточные (рис. 2.12 -изменение нагрузки по часам в течение суток);

- годовые (рис. 2.13 - изменение максимальных суточных нагрузок в течение года).

В зависимости от технологического процесса работы основного оборудования аэропорта с течением времени изменяются величины активной и реактивной мощности потребителей электроэнергии* Поэтому на графиках откладывают активную , реактивную

и полную мощности. Соотношение между мощностями:

Суточный график нагрузки при эксплуатации строят на основании величины нагрузки потребителей, которая определяется то показаниям, ваттметров через одинаковые промежутки времени (30 мин, 60 мин, 2 ч, 6 ч). Нагрузка между соседними измерениями принимается неизменной, поэтому график получается ступенчатым.

Наибольшее по суточному графику значение нагрузки продолжительностью не менее получаса представляет собой максимальную нагрузку

По суточным графикам нагрузки можно определить ряд важных величин и коэффициентов, характеризующих работу потребителей электроэнергии.

Площадь графика нагрузки представляет собой количество электроэнергии, потребляемой электроустановкой или службой авиапредприятия за соответствующее время

где - количество потребляемой электроэнергии за время ♦

Годовой график нагрузки отроится на координатных осях: ордината- максимальные ежесуточные нагрузки в течение месяца); абсцисса - время (месяцы).

2.6. Расчет электрических сетей аэропорта. 2.6.1. Потеря напряжения в линии трехфазного тока Для примера рассмотрим один провод длиной 3-фазной линии электропередач, обладающий активным и индуктивным сопротивлением, по которому додается питание к нагрузке индуктивного характера (рис. 2.14).

Полное сопротивление линии

На рисунке 2.14 приняты следующие обозначения:

Для определения потери напряжения в линии предполагаем, что известно напряжение в конце линия

Построим векторную диаграмму напряжений для одной фазы (рис. 2.15) при условии симметрии нагрузок по фазам (симметричная нагрузка в приемнике электрической энергии).

Рис. 2.15

Откладываем вектор фазового напряжения в конце линии на положительном направлении действительной оси +1. Tак как нагрузка в линии индуктивная, ток отстает от напряжения на угол Под углом к вектору строим вектор тока Далее, у конца вектора строим треугольник падения напряжения в линии.

Вектор (падение напряжения на активной составляющей сопротивления линии) проводим от конца вектора параллельно вектору (т. к. падение напряжения на активном сопротивлении совпадает по фазе с током).

От конца вектора строим вектор - падение напряжения на реактивном сопротивлении. Так как реактивная нагрузка носит индуктивный характер, то откладываем вектор под углом по отношению к вектору в сторону вращения векторов. Замкнув треугольник, получим вектор

Сложив геометрически и вектор , получаем век-гор искомого разового напряжения в начале линии

Для определения потери напряжения в линии необходимо алгебраически вычесть из , т.е.

На векторной диаграмме эта разность выражается отрезком (т.к. - это проекция вектора на вещественную ось +1 ).

В практических расчетах для упрощения вычислений вместо истинной потери напряжения берут величину продольной составляющей падения напряжения - отрезок . Реально разница между отрезками и то величине небольшая Погрешность при такой замене не превышает 0,5% номинального напряжения сети, что допустимо при расчетах внутренних сетей аэродрома.

Величина потери напряжения в фазе определится как:

Аналогичная векторная диаграмма может быть построена для линейных напряжений, из которой величина потери линейного напряжения определится как

Относительная потеря напряжения определится по формуле:

В случае подключения нескольких нагрузок вдоль линии (рис. 2.16) величина потери напряжения равна сумме потерь напряжения на отдельных участках, линии, т.е.

Обозначения:

Допустимые потери напряжения в сетях аэропорта установлены следующие.

I. Для распределительных сетей низкого напряжения 220/127 В, 380/220 В (рис. 2. 17);

от шин ТП до последнего приемника-6%;

на зажимах электродвигателя +-5%;

на осветительных лампах + 5%...12%.

2. Для сетей высокого напряжения 6,3 кВ, 10,5 кВ, 15,75 кВ. (рис. 2.18.):

в кабельных сетях - 6% (10%)

в воздушных сетях - 8% (12%).

В скобках даны значения при аварийном режиме работы СЭС аэропорта.

2.6.2. Выбор сечений проводов и кабелей

При экономических расчетах электрических сетей необходимо выбрать сечение проводов таким, чтобы при этом потери энергии в сетях не превосходила допустимые значения. В связи с этим, по экономическим соображениям, потери энергий не должны превышать 10..12% от всей энергии передаваемой по линии, т.е.

Правила устройства электроустановок (ПЗУ) рекомендуют для практических расчетов пользоваться следующей формулой для определения экономического сечений проводов линий:

где - максимальная нагрузка в сети при номинальном режиме её работы, ;

- экономическая плотность тока, А/мм2. Экономическая плотность тока определяется в зависимости от материала и конструкции проводов и кабелей и времени использования максимальной нагрузки (табл.2.1),

- время использования максимума активной нагрузки в год, ч.

Таблица 2.1

Условие

электроснабжение аэропорта осуществляется по воздушной линии длиной = 10 км со сталеалюминевыми проводами, напряжением 35 кВ (проводник— алюминий, стальной трос для укрепления провода). Напряжение в начале линии =35кВ.

Максимальная мощность потребителей напряжения 10 кВ составляет 1100 кВ*А ( =1100 кВ*А) при коэффициенте мощности = 0,8

Продолжительность использования максимума активной годовой нагрузки

= 3500 ч.

Необходимо определить сечение проводов линии исходя на эконооческой плотности тока. Алгоритм решения задачи 1. Вычислим номинальный ток в линии:

2. Определим из табл.2.1. экономическую плотность тока для сталеалюминевых проводов, у которых проводящей частью является алюминий при = 3500 ч/год; = 1,1 А/мм2.

3. Вычислим экономическое сечение провода линии:

Полученное значение округляем до ближайшего стандартного значения и выбираем провод АС - 16 (по справочным данным). Примечание. Следующий стандарт провода по сечении АС-25.

Пример 2 (рис. 2.20)

У словие

От вводной подстанции аэропорта получает питание по линии Л-1 напряжением 10 кВ трансформаторная подстанция TП-1 с трансформатором номинальной мощностью 180 кВ*А, расположенная в районе ближнего маяка.

От ТП-1 по линиям Л-2 и Л-3 осуществляется питание огней приближения (линии Л-4, Л-5 и Л-6) и световых горизонтов (линии Л-7, Л-8 и Л-9) напряжением = 220 В.

Необходимо определить:

- сечение кабеля с алюминиевыми жилами всех линий по условиям нагрева, если температура почвы в летнее время = + 20°С,

Алгоритм решения задачи.

1. Определяем сечение кабеля линии Л-I по номинальной мощности трансформатора ТП-1.

Предварительно вычислим номинальный ток в линии Л-1:

с

С учетом поправочного коэффициента на температуру почвы +20 °С и допустимую температуру жилы кабеля = 60 С) допустимый номинальный ток кабеля равен.

Исходя из допустимой температуры жилы кабеля ( = 60°С);

по таблице справочника выбираем стандартное сечение алюминиевого кабеля по вычисленной допустимой токовой нагрузке.

( этот кабель может пропускать ток до 55 А, т.е. =55А,

т. к. меньшего стандарта кабеля нет).

2. Определяем сечение кабеля линии Л-2

Предварительно определим ток линии Л-2

С учетом поправочного коэффициента на температуру почвы при номинальной температуре жилы кабеля 80°С допустимый номинальный ток по линии Л-2 определится как:

Согласна данным таблицы справочника выбираем четырех жильный кабель со стандартным сечением жил 50 мм2 и длительно допустимой токовой нагрузкой в 165 A:

Сечение нулевого провода этого кабеля 25 мм2. Определяем сечение кабеля линии Л-3

9

По таблице выбираем четырех жильный кабель с сечением жил 25 мм2 , сечение нулевого провода этого кабеля 16мм2, длительно допустимая токовая нагрузка

Определяем сечение линий Л-4, Л-5, Л-6, Л-7, Л-8, Л-9 данные сведем в табл. 2.2.

I

2.7. Аэродромные средства электроснабжения ВС .

Они предназначены:

- для проверки бортового электрооборудования ВС в процессе их технического обслуживания,

для электростартерного запуска авиадвигателей. в авиапредприятиях ГА применяется.

централизованные системы электроснабжения стоянок ВС (ЦСЭ);

мотор-генераторные установки (МГУ);

автомобильные передвижные электроагрегаты (АПА);

аккумуляторные зарядные станции (АЗС).

2.7.1. Централизованные системы электроснабжения стоянок ВС

ЦСЭ предназначены для обеспечения ВС на стоянках всеми необходимыми видами электроэнергии достаточной мощности» Централизованные системы электроснабжения делятся на стационарные, подвижные.

Стационарные ЦСЭ (СЦСЭ) используются в стационарных аэропортах высокого класса (рис. 2.21) СЦСЭ состоит из.

- трансформаторной подстанции ( ТП ЦСЭ), обеспечивающей пре образование напряжения высоковольтной сети 10 кВ, 50 Гц в трёхфазное 380/220 В, 50 Гц.

- преобразовательной подстанции, в которой электроэнергия промышленной частоты преобразуется в электроэнергию переменного

тока с параметрами бортовой сети переменного тока 200/115 В, 400 Гц и постоянного тока напряжением 28,5 В;

- распределительных колонок» от которых с помощью специальных электросиловых жгутов электроэнергия подводится к бортовым штепсельным разъемам аэродромного питания (ШРАП;

- кабельной сети питания стоянок для подвода электроэнергии, Передвижные ЦСЭ (ПЦСЭ) - используются на временных аэродромах, а также на дополнительных стоянках ВС стационарных аэродромов, не оборудованных еще стационарными ЦСЭ

В передвижной ЦСЭ преобразовательная подстанция, комплект кабельной сети с распределительными коробками (вместо колонок) размещаются на одноосных автомобильных прицепах. Станция обеспечивает электроснабжение нескольких стоянок ВС электроэнергией со следующими параметрами:

- постоянный ток { = 28,5 в);

- переменный однофазный ток (115 В 400 Гц)

- трехфазный ток, (36 В, 400 Гц),

Передвижная ЦСЭ обеспечивает также запуск авиадвигателей по схеме 24/48 В с плавным повышением напряжения до 70 В.

Питается ПЦСЭ от аэродромной сети низкого напряжения 380/220 В, 50 Гц.

2.7.2. Мотор-генераторные установки

Мотор-генераторные установки используются:

на нестационарных аэродромах;

на стоянках ВС стационарных аэродромов не оборудованных ЦСЭ;

на преобразовательных подстанциях ЦСЭ.

В аэропортах ГА широкое распространенна нашли установки • АЭМГ-50М и АЭМГ-60/30М.

Агрегат АЭМГ-50М обеспечивает питание потребителей постоянным и переменным током следующих параметров;

постоянным током напряжением 28,5; 57 и 70 В,

переменным однофазным током напряжением 115В, 400 Гц;

переменным трехфазным током напряжением 36 в, 400 Гц. Агрегат АЭМГ-50М может обеспечивать питанием одновременно

два воздушных судна. Мотор-генераторная установка представляет собой четырехколесную платформу-прицеп, на которой смонтировано электротехническое оборудование (рис, 2.22).

Питание к МГУ подводится от низковольтной сети аэропорта через штепсельный разъем (ШР). С помощью понижающего трансформатора (Тр.) и блока выпрямителей (БВ) получается постоянный ток напряжением 28,5 В, который служит для питания электромашинных преобразователей -однофазного ПО-6000 и трехфазного ПТ-1000 ЦС,

Постоянный ток для питания бортовых потребителей и запуска авиадвигателей получается с помощью двигатель-генератора МГ-600-2М, у которого двигатель (М) представляет собой асинхронную электрическую машину, вращающую вал двух коллекторного генератора постоянного тока(Г). Каждый коллектор генератора обеспечивает напряжение генератора 28,5 В, которое регулируется угольным регуляторам напряжения (УРН)

При питании бортовых потребителей постоянного тока от каждого коллектора генератора питание подается на борт одного ВС (т.е. АЭМГ-50М может одновременно питать два ВС). При запуске авиадвигателей с переключением питания электростартеров с 28,5 В на 57 В коллекторы генератора с помощью переключающих контакторов (П) соединяются последовательно» Источниками переменного тока для питания соответствующих бортовых потребителей электроэнергии служат самолетные преобразователи ПО-6000 и ПТ-1000 ЦС. Защитная, коммутационная и регулирующая аппаратура, используемая в АЭМГ-50М,

представляет собой серийную бортовую авиационную аппаратуру, которая применяется и на ВС (АРУЗ).

Агрегат АЭМГ-60/30М смонтирован на четырехколесном прицепе ИАПЗ-738, крытом металлическом кожухом с дверцами. На его платформе установлены преобразователь ВПЛ-50 аппаратура управления, защиты, регулирования напряжения и контроля. Электромашинный преобразователь ВПЛ-50 представляет собой электродвигатель переменного тока (Д), вращающий синхронный генератор с возбудителем (Г), Структурная схема АЭМГ-60/30М представлена на рис. 2.23.

Синхронный генератор имеет мощность около 60 кВ*А. Регулирование его напряжения осуществляется, с помощью блока регулирования напряжения (БРН),

По трем фидерам осуществляется питание 2-х ВС (каждый фидер состоит из 2-х кабелей, всего их шесть):

- фидер №1: трехфазное напряжение 208/120 В, 400 Гц;

- фидер №2: однофазное напряжение 208 В, 400 Гц; - фидер №3: однофазное напряжение 120 В, 400 Гц.

2.7.3 Автомобильные передвижные электроагрегаты.

В гражданской авиации используется ряд АПА, которые отличаются друг от друга видами, источниками и мощностями производимой электроэнергии, типам автомобилей, электрическими схемами и составом аппаратуры управления; АПА-2МП, АПА-3МП, АПА-4, АПА-35-2М,

АПА-50М.

Основные энергетические характеристики АПА приведены в табл.2.3. Во всех типах АПА электроагрегаты смонтированы На шасси грузового автомобиля повышенной проходимости.

В электроагрегатах АПА-2МП, АПА-3МП основным источником электроэнергии является генератор постоянного тока с приводом от двигателя автомобиля. Структурная схема АПА-2МП приведена на рис. 2.24

Стабилизация напряжения генератора осуществляется электромагнитным регулятором, который, воздействуя на дроссельную заслонку двигателя автомобиля, регулирует его обороты, тем самым восстанавливает номинальное напряжение.

В качестве вспомогательного источника постоянного тока используются четыре аэродромные аккумуляторные батареи.

В качестве источника переменного однофазного тока напряжением 115 в и частотой 400 Гц используется авиационный преобразователь ПО-4500, который читается от генератора постоянного тока,

АПА-2МП обеспечивает электростартерный запуск авиадвигателей по схеме 24 в и 24/48 В. При запуске по схеме 24/48 В последовательно с генератором включается блок аккумуляторных батарей.

В электроагрегате АПА-4 двух коллекторный генератор постоянного тока ПР-600х2 имеет привод от автомобильного двигателя. Регулирование напряжения постоянного тока осуществляется с помощью угольного регулятора (УРН), Структурная схема АПА-4 представлена на рис. 2.25.

Для получения однофазного переменного тока По В, 400 Гц в кузове АПА-4 установлена двигатель-генераторная система, в которой в качество электродвигателя (Д) используется самолетный генератор ГС-12Т, а генератора (Г) - самолетный однофазный генератор СГО-8. Электродвигатель(Д)получает питание с одного коллектора • генератора постоянного тока АПА. Регулирование выходных параметров (напряжений и частоты переменного тока) осуществляется с помощью специальных регуляторов.

АПА-4 обеспечивает электростартерный запуск авиадвигателей по схемам 24 В, 24/48 В с плавным повышением напряжения до 70 В.

В электроагрегате АПА-35-2М двух коллекторный генератор постоянного тока ПР-600х2 имеет привод от автономного дизельного двигателя, установленного на месте кузова автомобиля Зил-164. Стабилизация напряжения постоянного тока обеспечивается угольным регулятором (УРН) типа РУГ-82. Структурная схема АПА-35-2М представлена на рис. 2.26.

Источником переменного однофазного тока напряжением 115 В и частотой 400 Гц служит самолетный преобразователь ПО-6000. Для защиты и управления системы постоянного тока используется самолетная аппаратура (АРУЗ): дифференциально-минимальное реле ДМР-400Д, автомат защиты от перенапряжения АЗП-8М, а' также тугоплавкие предохранители, контакторы и реле.

АПА-35-2М обеспечивает электростартерный запуск авиадвигателей по схемам: 24 В, 24 х 48 В с повешением до 70 В.

В АПА-50М агрегаты электроэнергетической системы располагаются в специальном металлическом кузове.

Все. генераторы (постоянного и переменного тока) имеют привод от автономного дизельного двигателя. Структурная схема АП-50М показана на рис. 2.27.

Основными агрегатами системы постоянного тока являются два генератора (Г №1 и Г №2) ГАО-36. Аппаратура регулирования, управления и защиты (АРУЗ) состоит из самолетных агрегатов: дифференциально-минимальных реле ДМР-800Д и автоматов защиты от перенапряжения А3П-8М.

С помощью пускорегулирующей коробки ПРК-36 и регулятора постоянного тока РПГ-1300 осуществляется запуск авиадвигателей с переключением генераторов с параллельного на последовательное соединение (для получения напряжения в 48 В) и с плавным повышением напряжения до 70 В.

Система переменного трехфазного тока 208 В, 400 Гц состоит из генератора ГТ-60ПЧ8АТВ и аппаратуры регулирования, управления и защиты (АРУЗ), в которую входят блок регулирования напряжения, (БРН), блок защиты и управления (БЗУ), блок трансформаторов тока (БТТ) для защиты генератора от коротких замыканий.

Система переменного однофазного тока напряжением 208 В и частотой 400 Гц состоит из генератора Г (типа СГ0-30У) и аппаратуры регулирования управления и защиты (АРУЗ), в которую входят: регулятор напряжения РН-600, коробка регулирования напряжения КРН-О коробка включения и переключения КВД-1А, коробка программного механизма ПМК-1У, автомат защиты АЗП1-1СД коробка отсечки частоты КОЧ-1А.

Для получения однофазного напряжения 115 В, 400 Гц используется трансформатор Т-15.

В схемах АРУЗ электроагрегата АПА-50М используется бортовая коммутационная и защитная аппаратура.

Так как электрические кабели, подключаемые к борту ВС имеют большую массу, на АПА-50М имеется трех секционная телескопическая штанга (стрела) для облегчения подключения кабелей к воздушному судну, При этом предусмотрены электромеханическая и ручная системы управления стрелой.

2.7.4. Аккумуляторные зарядные станции.

АЗС делятся на стационарные и передвижные.

В стационарных АЗС оборудуются помещения для технического обслуживания аккумуляторных батарей. для размещения зарядной аппаратуры, зарядки аккумуляторов, приготовления и хранения электролита, получения дистиллированной воды. Для кислотных и щелочных аккумуляторов должны быть отдельные помещения.

Передвижные АЗС располагаются в кузовах автомобилей иди автоприцепов. Структурная схема такой АЗС представлена на рис. 2.28.

В качестве источников постоянного тока применяются, как правило, выпрямительные устройства (ВУ), питаемые от низковольтной распределительной сети аэропорта промышленной частоты 220В, 50 Гц (иногда используются для получения постоянного тока двигатель-генераторные системы).

В выпрямительных устройствах (ВУ) старого образца используются селеновые выпрямители ВСА-5 и ВСА-11 мощностью 2 кВ'А. Они обеспечивают выпрямленное напряжение соответственно в диапазоне 0...64 В и 0...80 В, ток нагрузки до 12 А и до 80 А. В АЗС последних лет выпуска, помимо селеновых выпрямителей, уже применяются кремневые управляемые диоды. В этих неавтоматизированных АЗС все операций контроля и регулирования процесса заряда-разряда аккумуляторов выполняются вручную с помощью амперметров, вольтметров и регулировочных реостатов.

В настоящее время все шире применяются автоматические зарядно-разрядные установки типов П-142-69 и ЗУ-СЦ, которые обеспечивают заряд и контрольный разряд, различных типов аккумуляторных батарей емкостью до 70 А*ч в автоматизированном режиме контроля и регулирования. В состав таких АЗС входят: регулируемый выпрямитель на кремниевых управляемых вентилях (ВКС), контрольно-отключающее устройство (КОУ), разрядное устройство. КОУ обеспечивает автоматический контроль напряжения на каждом аккумуляторе, световую индикацию номера контролируемого аккумулятора, отключение аккумуляторов в конце заряда-разряда,

В ЗУ-СЦ дополнительно установлена приставка асимметричного тока для осуществления заряда аккумуляторов асимметричным переменным током.

Питание установок производится от сети переменного тока 220 В, 50 Гц, потребляемая мощность до 2 кВ'А.

Оба типа автоматизированных зарядных устройств могут применяться на стационарных и передвижных АЗС.