3.Выбор оборудования эпу

Для выбора аппаратуры ЭПУ (выпрямителей, аккумуляторных батарей, вольтодобавочного конвертора и т.д.), а также расчета токораспределительной сети необходимо знать суммарный ток, потребляемый АТС в час наибольшей нагрузки I_чнн. Кроме мощности, поступающей от энергосистемы через ЭПУ к аппаратуре связи, от той же энергосети потребляется мощность самими устройствами электропитания. Ток, потребляемый оборудованием АТС в буферном режиме, задан как ток часа наибольшей нагрузки I_чнн. Он слагается в общем случае из I_а.з.- тока автозала, I_киа - тока контрольно-измерительной аппаратуры, I_кросса- тока кросса, I_сву - тока сигнально-вызывных устройств, I_лац - тока линейного автоцеха.

I_чнн = I_а.з + I_киа + I_кросса + I_сву + I_лац +

• Ток, потребляемый вольтодобавочным конвертором

Е сли в состав ЭПУ входит вольтодобавочный конвертор (ВДК), то следует учитывать потребляемый им ток, как в буферном, так и в аварийном режимах.

Предположим, что в ЭПУ будет использоваться выпускаемый промышленностью КВ 12/100 с максимальным выходным напряжением 12В и номинальным выходным током 100А (см. Приложение 11. 1). Количество ВДК определяется как

Nкв= (Iчнн+Iао)/ 100

Мощность (ток) аварийного освещения Iао определяется как 20% относительно рабочего освещения, а величина последнего зависит от площади, занимаемой аппаратурой ЭПУ и АТС. Площадь, занимаемая ЭПУ (Sэпу), может составлять, например, 80-120 м², площадь, занимаемая станцией 200-250 м². Мощность рабочего освещения обычно составляет 5 Вт на 1 м². Исходя из этого следует рассчитать ток Iао. Если площадь, занимаемая ЭПУ, неизвестна, то можно принять Iао равным 3% от I_чнн.

Ток потребления конверторов рассчитывается следующим образом.

а) Для конверторов типа КВ 12/100 наблюдается зависимость потребляемого тока Iпкв от питающего напряжения

(Uвых_АБ), которая приведена ниже на рисунке 2.

При послеаварийном заряде батареи, т.е. когда напряжение аккумулятора U_ак<2,2В ток Iпкв может быть значительным. Например, если U_ак=2,03В, то при 28 аккумуляторах в батарее Uвых _АБ =56,8В и Iпкв=12А. Тогда в режиме холостого хода конвертора (буферный режим ЭПУ)

, (А).

Ток I_ххкв нагружает выпрямительные устройства, что следует учитывать при их выборе. Когда U_ак достигает 2,2В в буферном режиме, то ток конверторов холостого хода становится мал (I_кв 0), им пренебрегают.

б) Ток потребления ВДК в режиме аварийного разряда батареи

, (А)

I_ВХМАХ= 30А - ЭПУ имеет стационарную АДЭС, I_ВХМАХ= 27А - передвижная АДЭС.

Коэффициент 0,86 учитывает непостоянство тока, потребляемого преобразователями в процессе разряда батареи.

Количество КВ выбирается с учетом резервных. На 1-4 рабочих КВ - один резервный. Общее количество КВ обозначим N'_кв. Резервные КВ подключаются параллельно рабочим и монтируются в общих каркасах.

Схему подключения КВ следует изобразить на общей схеме ЭПУ с учетом количества конверторов (см. Приложение 11.1).

• Выбор емкости аккумуляторной батареи

Во время отсутствия напряжения в питающей сети переменного тока (аварийный режим) все потребители должны питаться от аккумуляторных батарей (АБ). Поэтому емкость аккумуляторных батарей рассчитывается на питание аппаратуры связи, сети аварийного освещения, хозяйственных нагрузок и других потребителей, питание которых необходимо обеспечить в это время. Определяющими величинами при расчете емкости аккумуляторной батареи и установления ее типономинала является ток, отбираемый при разряде, в совокупности со временем разряда.

• Количество групп АБ

Согласно нормам [9] все ЭПУ буферной системы, питающие аппаратуру связи, должны быть укомплектованы двухгруппной аккумуляторной батареей - основной и резервной (в каждой группе аккумуляторы соединяются последовательно, а сами группы работают параллельно). Поэтому принимаем n_гр=2.

• Время разряда tраз.

Для всех предприятий электросвязи, относящихся по условиям надежности электроснабжения к особой группе первой категории потребителей (группа А), а также для районных узлов связи (сельскохозяйственных районов) ёмкость каждой группы АБ рассчитывается из условия обеспечения в течение 0,5 часа электропитанием (током I_чнн ) всех технологических потребителей, а также сетей эвакуационного и аварийного освещения. ЭПУ неузловых АТС емкостью 3000 ... 20000 номеров на районированных сетях, обеспеченные внешним электроснабжением от двух независимых источников электроэнергии и не имеющие собственных электростанций, а пользующихся, например, передвижной АДЭС, должны иметь 2 группы АБ, емкость которых рассчитана на 1 час. Для сельских электромеханических АТС расчетное время батареи - 5 часов. Для сельских электронных АТС расчетное время батареи - 10 часов.

• Ток разряда Iраз аккумуляторной батареи

Суммарный ток, нагружающий батарею в режиме аварийного разряда, включает потребители АТС, аварийное освещение и ВДК

Iраз=Iчнн+Iао+Iкв , (А)

где- Iчнн - ток чнн станции, Iао - ток аварийного освещения, Iкв - ток потребления ВДК в аварийном режиме.

• Параметры аккумуляторной батареи

Батарея получает непрерывный подзаряд в условиях нормального электроснабжения от стабилизирующих выпрямительных устройств или от отдельного стабилизирующего выпрямителя для компенсации саморазряда аккумуляторов. На предприятиях и сооружениях связи должны применяться стационарные кислотные герметичные аккумуляторы (малообслуживаемые или необслуживаемые). Напряжение непрерывного подзаряда (содержания) определяется в зависимости от числа последовательно соединенных аккумуляторов из условия обеспечения напряжения U_{н ак}=2,2В  2% на аккумулятор. Электродвижущая сила полностью заряженного кислотного аккумулятора лежит в пределах 2.06...2.15 В. Предельное значение разрядного напряжения, до которого можно разряжать аккумулятор стационарного типа составляет U_к.р.=1.8В для одночасового и U_к.р.=1.75 В для получасового режима разряда. При заряде его напряжение возрастает до U_кз=2.3В.

Емкость кислотно - свинцового аккумулятора при разряде (Qр) зависит от качества активной массы пластин, от величины разрядного тока и от температуры электролита. Приведенная к режиму 10-и часового разряда для двухгруппной аккумуляторной батареи в ампер-часах, емкость может быть определена по формуле:

, (А час),

где Iраз - разрядный ток в амперах, tраз - время разряда каждой группы аккумуляторов в часах; t⁰ - фактическая температура электролита аккумуляторов в градусах Цельсия, k - температурный коэффициент емкости аккумуляторов, q_t- коэффициент изменения емкости кислотно-свинцового аккумулятора, зависящий от режима разряда (отношение емкости аккумулятора при заданном режиме разряда к его номинальной емкости).

Для вновь проектируемых установок принимается t⁰ = 15⁰ С, k - равен 0,005 при десятичасовом, 0,007 при трехчасовом, 0,011 при одночасовом, 0,012 при получасовом разрядах, когда t⁰<+25⁰ и равный 0,006 при десятичасовом, 0,009 при трехчасовом, 0,1 при одночасовом разрядах, когда t⁰>+25⁰C. Для вновь проектируемых установок принимается k=0.008. При определении коэффициента q_t для кислотных аккумуляторов можно воспользоваться таблицей 1.

Таблица 1.

Режим разряда, час	qt	k (проект)	k, t0>+250C
tраз = 3 час	0,75	0,008	0,007
tраз = 1 час	0,51	0,008	0,011
tраз = 0,5 час	0,35	0,008	0,012

• Типономинал аккумулятора

Наиболее распространенными типами аккумуляторов являются аккумуляторы с жидким электролитом, например, серии OPzS , и аккумуляторы с электролитом, загущенным в гель OPzV. Технические данные приведены в Приложении 3.

Аккмуляторы имеют обозначение по DIN: например,

4 OPzV 200 WE обозначает

4— количество положительных пластин

OPzV— стационарный, свинцовый, герметизированный, необслуживаемый (S- обслуживаемый, т.е. с жидким электролитом)

200— номинальная емкость в Ач

WE — универсальное исполнение.

По расчетному значению емкости определяют типономинал аккумулятора каждой группы из таблицы Приложения, который представляет собой ближайшее большее целое число.

Например, при расчетной емкости 700 А час следует выбрать аккумулятор 7 ОPzS-800 с номинальной емкостью 800 А час (табл. П3.1) или 8 OPzV 800 с номинальной емкостью Q_ном = 800 А час (табл. П3.2).

Индексовый номер аккумулятора определяется как:

n_ак = Q_ном /125 для аккумуляторов OPzS табл. П3.1,

n_ак = Q_ном /200 для аккумуляторов OPzV табл. П3.2

• Число аккумуляторов в батарее

В ЭПУ с ВДК разряд аккумуляторной батареи сопровождается компенсирующим повышением выходного напряжения ВДК и напряжение на шинах постоянного тока обеспечивается не ниже допустимого. Поэтому если послеаварийный заряд элементов АБ осуществляется без отключения их от нагрузки, то при выборе числа аккумуляторов в каждой группе АБ обоснованием является соотношение Uвых _АБ  U_пmax. Тогда число аккумуляторов N_ак не может превышать N_акдоп , которое определяется напряжением конца заряда одного аккумулятора:

N_ак N_{ак доп} =( U_пmax-U) /U_кз,

где U_пmax - максимально допустимое напряжение из табл.2, U - падение напряжения в ТРС (токораспределительной сети), обычноU 4В, U_кз - напряжение конца заряда одного аккумулятора, равное U_кз=2,3В для кислотных аккумуляторов.

Необходимое число аккумуляторов каждой группы батареи N_ак в ЭПУ без вольтодобавочного конвертора определяется минимально допустимым напряжением питания аппаратуры U_пmin, падением напряжения в ТРС U при максимальном токе нагрузки и конечным напряжением разряда одного аккумулятора U_кр (напряжение конца разряда).

В соответствии с ОСТ 45.183-2001 [9] можем принять следующие значения напряжений на шинах постоянного тока ЭПУ (см. табл. 2): минимальное напряжение 48В, максимальное напряжение 72В.

Фактическое падение напряжения в токораспределительной сети определяется после ее расчета (выбор шин, кабелей, проводов, расчет суммарного падения напряжения). Для предварительного расчета можно принять следующие значения U. Верхний предел суммарной величины падения напряжения в ТРС для ЭПУ с вольтодобавочными конверторами целесообразно ограничить 4 В. Эта величина может быть рекомендована к применению для протяженных разветвленных ТРС с большими величинами потребляемых токов при условии использования в одной группе батареи 29 аккумуляторов. В ряде случаев проектирования ТРС можно ограничиться величиной падения напряжения 1,5 В при 28 аккумуляторах.

Таблица 2

Номинальное напряжение, В	Минимальное напряж., Uпmin , В	Максимальное напряж., Uпmax , В	Действ. знач. напр. пульсаций Uппул , мВ
24	20,4	28	250
48	40,5	57
60	48	72

Напряжение на выходе аккумуляторной батареи в буферном режиме рассчитывается, исходя из числа последовательно соединенных аккумуляторов Nак и номинального напряжения одного аккумулятора Uн ак:

Uвых _АБ = Nак Uн ак (В),

Напряжение Uвых _АБ должно соответствовать нормам (см. табл.2). Очевидно, выходное напряжение выпрямительных устройств, которые работают параллельно с АБ, тоже равно

Uвых_АБ.