Лекция 14

3.Системы электропитания предприятий связи

3.1.Источники внешнего электроснабжения

Предприятия связи получают электроэнергию от электростанции или энергосистемы.

Примерная схема энергосистемы изображена на рис.3.1.1. Электроэнергию вырабатывают ГЭС, ТЭС и теплоцентраль (ТЭЦ). Они соединены с районной сетью 110 кВ подстанциями и линиями электропередач.

Рис.3.1.1. Схема энергетической системы

Внутри кольцевой районной сети имеются понижающие подстанции и ТЭЦ, работающая на привозном топливе. ТЭЦ соединена с сетью повышающей подстанцией. От районной сети 110 кВ через понижающую подстанцию питается районная сеть 35 кВ, от которой через по­нижающие подстанции питаются местные сети 10 кВ или 6 кВ с понижающими трансформа­торами для распределительных сетей 380/220 В.

Кроме энергосистемы, электроэнергию на предприятиях связи получают от дизель-генера­торных установок с двигателями внутреннего сгорания. Они могут работать постоянно или запускаться автоматически в случае пропадания напряжения в местной электросети и оста­навливаться при появлении напряжения сети.

Для преобразования и распределения электроэнергии служат:

• главные понижающие подстанции (ГПП)

• центральные распределительные подстанции (ЦРП)

• распределительные пункты (РП)

• трансформаторные пункты (ТП)

• специальные подстанции, например преобразовательные (ПП).

Электроустановкой (ЭУ) называется комплекс сооружений, обеспечивающих электропи­тание аппаратуры связи, освещение, а так же работу установок хозяйственного назначения (вентиляция, отопление и т. д.). Основные элементы электроустановки: трансформаторная подстанция, собственная электростанция, электропитающая установка, электрооборудование и сеть освещения, сети других потребителей электроэнергии.

Электропитающей установкой (ЭПУ) называется часть электроустановки, предназначен­ная для преобразования, регулирования, обеспечения бесперебойного электропитания аппа­ратуры. В нее входят:

• выпрямительные устройства;

• аккумуляторные батареи;

• стабилизаторы;

• преобразователи;

• устройства гарантированного питания постоянным и (или) переменным током;

• устройство автоматического включения резерва (АВР);

• распределительно-коммутационные устройства.

Требования, предъявляемые к электроустановкам:

• ЭУ должны обеспечивать надежное и бесперебойное электропитание аппаратуры элек­троэнергией требуемого качества;

• иметь высокие КПД и и хорошие массогабаритные показатели;

• быть максимально автоматизированными;

• строиться на базе электрооборудования промышленного изготовления;

• иметь большой срок службы (20 лет) с возможностью развития и модернизации без за­мены основного силового оборудования.

3.2.Первичные источники электрической энергии

Для питания различных радиотехнических устройств находят широкое применение источ­ники электрической энергии постоянного тока. Они преобразуют химическую, тепловую, световую и т. д. энергии в электрическую. К таким источникам относятся гальванические элементы, аккумуляторы, термоэлементы, солнечные, атомные элементы и др. Эти источ­ники могут быть как основными источниками энергии для питания портативных радиоуст­ройств, аппаратуры на искусственных спутниках и космических кораблях, измерительной аппаратуры и т. д., так и резервными для питания аппаратуры при авариях в сети перемен­ного тока.

Наиболее распространенными являются химические источники.

Химические источники появились очень давно. В 1800 году итальянский ученый Алессан­дро Вольта доложил Лондонскому королевскому обществу о создании Вольтова столба и ба­тареи. С этого дня источники стали известны многим физикам и нашли широкое примене­ние. До настоящего времени они продолжают занимать видное место как в электропитании радиоустройств, так и в системах электропитания предприятий.

Ток в химическом источнике протекает за счет электрохимического процесса, обусловлен­ного переходом валентных электронов от одного электрода к другому вследствие разности концентраций валентных электронов в веществах разных электродов. Для выравнивания концентраций валентных электронов электродов используется электролит.

Анод - электрод, через который в электролит из внешней цепи втекает ток. На этом элек­троде протекает окислительный процесс, то есть идет реакция с выделением электронов. Та­ким образом, при разряде элемента анод является отрицательным электродом.

Все химические источники делятся на одноразовые и источники многократного использо­вания.

Одноразовые - гальванические элементы. В них активные вещества, вступающие в хими­ческую реакцию, приходят в негодность, и дальнейшее использование гальванических эле­ментов невозможно. Многократно используются аккумуляторы. В них возможно восстанов­ление израсходованной энергии при пропускании через них тока в направлении, противопо­ложном разрядному. Заряд с последующим разрядом называется циклом, количество циклов определяет срок службы аккумуляторов.

Основными параметрами источников первичного электропитания (ИПЭ) являются:

1. ЭДС Е, [В], среднее напряжение под нагрузкой ;

2. Емкость - количество электричества, которое может отдать заряженный химический ис­точник, :

или ;

3. Удельная емкость - количество емкости на кг массы:

;

4. Энергия, отдаваемая в нагрузку:

;

5. Удельная энергия, то есть количество энергии на единицу массы:

;

6. Удельная энергия на единицу объема:

;

7. Срок хранения;

8. Стоимость;

9. Диапазон температур;

10. Температурный коэффициент:

;

11. Внутреннее сопротивление, которое определяется в начале работы по формуле

.

Для аккумуляторов вводятся дополнительные параметры:

12. Отдача по емкости

,

где емкость, полученная аккумулятором при заряде;

13. Отдача по энергии

.

Аккумуляторы используются в двух основных режимах: