Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Курсовая САШИ.doc
Скачиваний:
7
Добавлен:
22.08.2019
Размер:
1.48 Mб
Скачать

Введение

Электропитающие устройства играют важную роль в обеспечении надежной и бесперебойной работы системы железнодорожного транспорта. Они обеспечивают оборудование электрической энергией постоянного и переменного тока необходимых номиналов и с требуемыми характеристиками.

Все устройства автоматики, телемеханики и связи и входящие в их комплекс другие потребители энергии (электроприемники) по надежности функционирования и требованиям к электроснабжению подразделяются на три категории.

К I категории относятся потребители, нарушение электроснабжения которых может привести к возникновению аварийной ситуации или нарушить выполнение технологического процесса. Такими потребителями являются устройства ЭЦ стрелок и сигналов на промежуточных станциях (с числом стрелок до 30), устройства АБ и АПС, устройства связи, поездной и станционной радиосвязи, сети гарантированного освещения, вентиляция и освещение аккумуляторных помещений и др.

Ряд устройств выделен в особую группу I категории: посты ЭЦ станций с числом стрелок более 30, дома связи, центральные посты ДЦ, радиорелейные станции, приемные и передающие центры КВ радиосвязи.

К потребителям электроэнергии II категории относятся устройства станционной блокировки на малодеятельных линиях, пункты списывания вагонов на сортировочных станциях, аппаратура громкоговорящей связи (оповещения), аппаратура передачи данных.

К потребителям электроэнергии III категории относятся освещение необслуживаемых усилительных пунктов, сети общего освещения всех служебно-технических зданий, контрольно-испытательные пункты, электрооборудование мастерских, гаражей и других административных зданий.

К приемникам I категории электроэнергия должна подаваться от двух независимых источников. Перерыв в электроснабжении может быть допущен только на время автоматического ввода резервного питания (АВР) - не более 1,3 с.

К приемникам особой группы I категории электроэнергия должна подводиться от трех независимых источников. Для некоторых потребителей (релейные схемы ЭЦ, электронные АТС и др.) перерыв в питании недопустим.

Электропитание приемников II категории должно осуществляться от двух независимых источников. Перерывы в питании допустимы только на время включения резервного источника или на время устранения повреждений.

Электропитание приемников III категории может осуществляться от одного источника, если перерывы в питании не превышают одних суток.

Электроснабжение потребителей I и II категорий должно осуществляться от подстанций или ЛЭП, входящих в централизованную энергосистему. ЛЭП разбиваются на отдельные участки - плечи питания длиной не более 50 км, которые обеспечиваются двусторонней подачей электроэнергии. Для резервирования электроснабжения устройств СЦБ и связи в качестве местных электростанций применяют автоматизированные дизель-генераторные установки (АДГА).

Целью данного проекта являются: изучение системы электропитания устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи (АТС); ознакомление с требованиями, которые к ним предъявляются, и организацией эксплуатации, и правилами техники безопасности, соблюдаемыми при обслуживании устройств электропитания.

1 ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

1.1 Характеристика технической оснащенности станции

В данном курсовом проекте представлена станция с двухпутным участком железной дороги, расположенная в сухой климатической зоне, по обеспечению движения поездов на постоянном токе, и имеющая 5 подходов к ней. При этом внешнее электроснабжение осуществляется от двух независимых источников. Управление на станции ведется с помощью системы ЭЦ – БМРЦ с типом поста Сз-57, под контролем которой находятся 67 централизованных стрелок, 3 из которых имеют возможность перевода на местное управление. Перевод стрелок обеспечивают электроприводы СП-6 с электродвигателями типа МСТ-0,25. Число одновременно переводимых стрелок в маршруте наибольшей длины составляет: одиночных – 2, спаренных – 3. Р-50 – тип рельсов, проложенных на станции. А применяемые рельсовые цепи являются фазочувствительными с частотой 25 Гц и путевым реле типа ДСШ, кодируемые токами АЛСН частоты 50 Гц. Также на станции установлены маршрутные указатели направления и пути отправления.

1.2 Выбор системы электропитания станционных устройств.

Структурно-функциональный состав ЭПУ поста ЭЦ

Для питания устройств ЭЦ могут применяться два вида систем ЭПУ: батарейная и безбатарейная. Первая из них используется на промежуточных станциях, где число стрелок не превышает 30. Поэтому ее организация в нашем случае является нецелесообразной. Чтобы запитать крупную станцию с 67 стрелками, нам понадобится именно безбатарейная система, подача энергии в которой будет обеспечиваться от двух независимых источников и от местной электростанции (АДГА) с автозапуском при выключении обоих внешних источников. При этом питание основных объектов ЭЦ (светофоров, стрелок, рельсовых цепей) осуществляется только переменным током 220 В непосредственно от сети или через выпрямители (преобразователи частоты). Для исключения кратковременных перерывов в работе устройств ЭЦ будем использовать контрольную батарею напряжением 24 В.

При безбатарейной системе электропитания устройств ЭЦ используют щитовые электропитающие установки (ЭПУ), устанавливаемые на посту ЭЦ и комплектуемые типовыми панелями питания. Применяются панели серии ЭЦК следующих типов: ПВ-ЭЦК – вводная; ПР-ЭЦК – распределительная; ПВП-ЭЦК – выпрямительно-преобразовательная; ПСП-ЭЦК – стрелочная; ПП25-ЭЦК – преобразовательная рельсовых цепей.

При определении количества панелей руководствуются, как правило, необходимостью в установке дополнительной панели в следующих случаях: для ПВ-ЭЦК при числе стрелок более 100, ПВП-ЭЦК – более 80, ПР-ЭЦК – более 150. Количество панелей ПП25-ЭЦК – 1 панель на 60 стрелок при автономной тяге постоянного тока. Как видно, в первом приближении для нашей системы понадобятся одиночные панели всех типов, за исключением панели ПП25-ЭЦК (их нужно две). Однако выбранное количество панелей еще будет уточнено в результате выполнения расчетов питающих панелей.

Функциональная схема ЭПУ поста ЭЦ показана в однониточном изображении, за исключением цепей питания преобразователей частоты на панели ПП25-ЭЦК. Число фаз цепей межпанельных соединений и нагрузок обозначается на схеме количеством штрихов на ней.

При разработке функциональной схемы учитывается, что на участках с электротягой постоянного тока во избежание подмагничивания блуждающими токами преобразователей частоты типа ПЧ50/25 панели ПП25-ЭЦК изолируются от сетей переменного тока трансформатором типа ТС3. Трансформатор ТС3 подключается к вводной панели взамен нагрузки устройств связи, которые в этом случае также включаются через трансформатор ТС3 с использованием отдельного автоматического выключателя АВ.

На панелях ПП25-ЭЦК указаны схемы включения путевых и местных преобразователей с учетом их фазировки.

Для нормальной работы фазочувствительных рельсовых цепей необходимо, чтобы путевые и местные преобразователи частоты были жестко сфазированы между собой.

На участках с электротягой постоянного тока фазочувствительные рельсовые цепи рассчитаны на синфазное питание их путевых трансформаторов и местных элементов путевых реле. Поэтому путевые и местные преобразователи в этих случаях должны быть включены в сеть переменного тока синфазно.

Напряжения местных элементов путевых реле являются опорными по отношению к напряжениям путевых элементов. Поэтому выходные напряжения местных преобразователей должны совпадать между собой по фазе, для чего на каждой панели они включаются синфазно.

Первый местный преобразователь на панели принимается в качестве ведущего, по отношению к которому фазируются все остальные местные и путевые преобразователи.

Преобразователи частоты типа ПЧ50/25 работают с использованием лишь одного полупериода переменного тока частотой 50 Гц, второй полупериод запирается вентилем (полупроводниковым диодом). Поэтому по вторичной обмотке силового трансформатора, от которого питаются преобразователи, протекает постоянная составляющая выпрямленного тока, которая подмагничивает сердечник и вызывает дополнительные потери энергии.

Ток подмагничивания не превышает допустимого значения (12 А), если местные и путевые преобразователи включены противофазно. При синфазном же включении преобразователей для обеспечения допустимого значения тока подмагничивания необходимо настроить местные преобразователи на работу лишь с четырьмя путевыми преобразователями. Два неиспользованных преобразователя работают в холостом режиме, включаются в сеть противофазно с местными преобразователями и используются для уменьшения тока подмагничивания.

В случае установки на станции двух панелей для уменьшения подмагничивания сердечников преобразователей они включаются противофазно.

При противофазном включении панелей рельсовые цепи, питаемые от них, не защищены от опасного влияния друг на друга на границе раздела при сходе изолирующих стыков. В связи с этим предусматривается стыкование рельсовых цепей на границе районов питания только питающими трансформаторами.

При использовании трех панелей в составе ЭПУ третья панель подключается синфазно к любой из двух первых, включенных противофазно.

Напряжение внешних источников переменного тока подается на вводную панель при помощи Фидеров 1 и 2. Напряжение каждого фидера контролируется фидерными реле 1Ф и 2Ф. При снижении напряжения в фазе основного фидера до 183 В реле 1Ф переключает нагрузку на резервный фидер. Реле 3Ф контролирует работу ДГА: пуск при пропадании напряжения в обоих фидерах и выключение при появлении напряжения в одном из фидеров. Схема подачи питания в нагрузку исключает одновременную подачу питания от двух источников. Подключение нагрузок производится через автоматический выключатель 1АВ. При недостаточной мощности ДГА предусмотрена возможность отключения контактором ОН негарантированного освещения и силовой нагрузки во время работы ДГА.

Основными элементами панели ПР-ЭЦК являются два трехфазных трансформатора ТС1 и ТС2 мощностью по 4,5 кВА каждый, вторичные обмотки которых разделены и используются индивидуально. Каждая обмотка рассчитана на максимальную фазовую нагрузку 1,5 кВА. Вторичные обмотки ТС1 и ТС2 рассчитаны на различное напряжение: обмотка "а" ТС1 – на напряжение 24 В – для питания ламп табло, остальные обмотки ТС1 и ТС2 – на напряжения 110/180/220 В – для питания светофоров, маршрутных указателей, рельсовых цепей 50 Гц и других нагрузок. Включение и защита трансформаторов ТС1 и ТС2 производится через автоматические выключатели 1АВ и 2АВ.

Для питания ряда дополнительных нагрузок служат трансформаторы: Т5 – реле местного управления стрелками, Т6 – трансмиттерных реле, Т7 – дешифраторных ячеек, Т8 и Т9 – ламп пультов ограждения.

При выключении питания в сети переменного тока, что контролируется аварийным реле СА, в панели предусмотрена возможность резервирования ряда цепей (гарантированного и импульсного питания ламп входных светофоров, контроля стрелок, реле местного управления, дешифраторных ячеек, импульсного питания ламп табло) от преобразователя ППВ-1, расположенного на панели ПВП-ЭЦК.

Основными элементами панели ПВП-ЭЦК являются зарядное устройство типа УЗАТ-24-30, служащее для заряда аккумуляторной батареи, и преобразователь-выпрямитель типа ППВ-1. Питание на УЗАТ-24-30 подается через автоматический выключатель АВ.

Для питания внепостовых схем ЭЦ изолированно от батареи установлен трансформатор Т1, питание на который подается с панели ПР-ЭЦК, а при выключении сети – от ППВ-1. Цепи питания Т1 переключаются контактами аварийного реле СА. Питание в схемы поступает через выпрямительный блок В и контролируется посредством реле БПК (при необходимости реле БПК производит переключение внепостовых схем ЭЦ на питание от батареи). Питание цепей электрообогрева стрелочных электроприводов осуществляется от трансформатора Т2 через выпрямительный блок ВП2.

Рабочие цепи стрелочных электроприводов разбиваются на две группы, которые получают питание от трехфазных трансформаторов ТС1 и ТС2 соответственно через выпрямительные блоки БД1 и БД2, включенные по трехфазной мостовой схеме выпрямления. Для контроля исправности выпрямителей служат контрольные реле 1ВВ и 2ВВ. При неисправности одного из выпрямителей питание обеих групп рабочих цепей стрелок автоматически переключается на другой при помощи реле 1ВВ и 2ВВ. Для отключения питания рабочих цепей стрелок с пульта управления служит реле ВСФ.

В панелях ПСПН-ЭЦК2, ПСПН-ЭЦК3 дополнительно к трансформаторам ТС1, ТС2 установлены 1 или 2 трансформатора мощностью 4,5 кВА каждый (ТС3 и ТС4), предназначенные для изоляции от "земли" источников питания электрообогрева стрелочных электроприводов.

Для снятия напряжения с оборудования и защиты силовых трансформаторов панели установлены автоматические выключатели АВ1-АВ4.

На одной панели ПП25-ЭЦК установлены 8 преобразователей ПЧ50/25-300. Из них "местные" преобразователи 1П и 2П (общей мощностью 600 ВА) предназначены для питания местных элементов реле ДСШ, а "путевые" преобразователи 11П-13П, 21П-23П (общей мощностью 1800 ВА) – для питания путевых трансформаторов рельсовых цепей.

Выходы каждого путевого преобразователя разделены на два луча питания. Напряжение в каждом луче при максимальной нагрузке 0,75 А составляет 200-230 В. Выходы каждого из местных преобразователей разделены на две группы питания местных элементов. В каждой группе допускается ток нагрузки 1,4 А, при котором напряжение составляет 110-115 В. Лучи питания рельсовых цепей могут отключаться индивидуальными выключателями 11В1(В2)-23В1(В2).

На щите ЩВП-73 показаны выключатели соответствующих источников питания (В1-В4).

2 ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

2.1 Расчет и выбор элементов ЭПУ поста ЭЦ

2.1.1 Расчет преобразователя ППВ-1

От полупроводникового преобразователя типа ППВ-1, входящего в состав панели ПВП-ЭЦК, получают питание в случае отключения всех источников переменного тока следующие нагрузки гарантированного питания: станционные блоки дешифраторов кодовой АБ прилегающих к станции блок-участков; схемы смены направления движения и контроля прилегающих перегонов (при организации двустороннего движения поездов); схемы ДСН на станции и прилегающих перегонах; схемы ограждения составов.

Номинальные (максимальные) мощности этих нагрузок приведены в таблице 2.1.1. В ней количеством единиц измерителя являются число подходов к станции (в данной работе 5 подходов) и число постов ЭЦ (на станцию предусмотрен один пост). Активная (реактивная) максимальная мощность нагрузок находится, как произведение активной (реактивной) мощности нагрузок на количество единиц измерителя. А средняя мощность (активная и реактивная) равна произведению максимальной мощности (активной и реактивной) и среднесуточного коэффициента включения.

Среднесуточные коэффициенты включения Кн характеризуют, какую часть времени суток включена нагрузка (для постоянных нагрузок Кн = 1, для кратковременных нагрузок Кн = 0).

КПД ППВ-1 зависит от степени его загрузки. Поэтому в целях повышения КПД предусмотрена возможность настройки преобразователя на номинальные мощности 0,3/0,6/1,0 кВт. Такая настройка производится по результатам расчета максимальной (пиковой) мощности нагрузок Sм, ВА:

где – суммарная максимальная активная мощность нагрузок, Вт;

– суммарная максимальная реактивная мощность нагрузок, вар.

Соответственно, настраиваем преобразователь на номинальную мощность 0,6 кВт.

Нагрузочная способность ППВ-1 существенно зависит от коэффициента мощности нагрузки cos, который для пиковой мощности определяется как:

Так как реальный cos  0,9, то допустимая нагрузка на ППВ-1 может превышать номинальную. Эту мощность можно рассчитать по формуле:

Для определения тока, потребляемого преобразователем от аккумуляторной батареи, производим расчет средней мощности с учетом коэффициента нагрузки Кн:

, .

Средний коэффициент мощности нагрузок ППВ-1:

Коэффициент нагрузки преобразователя:

где Рном – номинальная мощность преобразователя с учетом его настройки на

пиковую мощность нагрузки, Вт.

Коэффициент мощности оказывает влияние не только на использование установленной мощности преобразователя, но и на его КПД. Поэтому КПД ППВ-1 определяется с учетом cosн и Кн. Для этого сначала (по специальным графикам на рисунке 1) определяются частные значения КПД ηф и ηн в зависимости от cosн и Кн, а затем рассчитывается общий КПД ППВ-1 ηп по формуле:

Рисунок 1 – График зависимости КПД от Кн и cosφ

С учетом величин Рн и ηп ток Iп, А, потребляемый преобразователем от батареи, составляет:

где Uб – номинальное напряжение аккумуляторной батареи, Uб = 24 В.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]