Файл: Пояснительная записка Расчёт устройств электропитающей установки объекта жатс.docx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФГБОУ ВО

«ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСТИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Факультет: «Системы обеспечения транспорта»

Кафедра: «Автоматика, телемеханика и связь»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Электропитание устройств автоматики, телемеханики и связи»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

«Расчёт устройств электропитающей установки объекта ЖАТС»

Выполнил: ст. гр. СОД 4-20-1 ________________ «__»________2023 г.

Проверил: профессор каф. «АТС» Демьянов В.В. ___________________ «__»_______2023 г.

Иркутск 2023

Содержание

Введение

Функционирование всех объектов ЖАТС основано на бесперебойном и качественном электроснабжением. Электроснабжение осуществляется на основе системы электроснабжения, т.е. совокупность предназначенных для обеспечения электрической энергии.

Все электроприемники, включая объекты ЖАТС, делятся на три категории в отношении надежности их электроснабжения. Самыми высокими требованиями к надежности электроснабжения обладают электроприемники 1 категории. Сюда относятся электроприемники, перерыв электроснабжения которых влечет опасность для жизни людей, угрозу для государственной безопасности или значительный материальный ущерб.

Из состава электроприемников 1 категории выделяют особую группу, которые имеют наивысшие требования к электроснабжению. Сюда относятся объекты бесперебойной работы, чтобы предотвратить максимальные катастрофические последствия. Более низкими требованиями обладают электроприемники 2 категории, а самыми низкими - электроприемники 3 категории.

---

Все объекты ЖАТС по требованиям надежности электроснабжения отнесены не менее чем к 1 категории. При этом большая часть отнесена в особую группу, а именно на перегоне к 1 категории:

1. Автоблокировка

2. Посты КТСМ

3. Пункты САУТ

Отнесение электроприемника к той или иной категории определяет требования к организации электроснабжении данного объекта. В частности электроприемники 1 категории в нормальном режиме работы, должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаиморезервирующих источников питания.

Перерыв в их электроснабжении при отключении одного из этих источников допускается только на время автоматического восстановления питания. Кроме двух внешних независимых источников связанных с энергосистемой, должен предусматриваться третий независимый взаиморезервирующий источник питания. В качестве независимых источников могут быть использованы: дизель генераторные агрегаты, аккумуляторные батареи и др.

Курсовая работа содержит в себе расчёт элементов электропитающей установки объекта ЖАТС:

• 
  Расчёт гарантированных и бесперебойных нагрузок переменного тока;
  
• 
  Расчёт гарантированных и бесперебойных нагрузок постоянного тока
  

А также произведен расчет потерь мощности на преобразование электрической энергии, распределение нагрузок на обмотки силовых трансформаторов РЩ и расчёт ёмкости аккумуляторной батареи ЭПУ бесперебойного питания.

Исходные данные и задание

Задание на курсовую работу:

1. 
   Провести сравнительный эксплуатационно-технический анализ систем электропитания и заземления поста ЭЦ;
   
2. 
   Составить структурно-функциональную схему электропитающей установки (ЭПУ) бесперебойного питания поста электрической централизации;
   
3. 
   Произвести расчёт полной мощности гарантированных и бесперебойных нагрузок постоянного и переменного тока поста ЭЦ с учётом потерь мощности на преобразование электрической мощности;
   
4. 
   Произвести распределение нагрузок трансформаторного щита (ТЩ) с соблюдением равенства нагрузок фаз силовых трансформаторов ТЩ;
   
5. 
   Произвести расчёт необходимой ёмкости аккумуляторной батареи батарейного кабинета ЭПУ бесперебойного питания.
   

Исходные данные:

Вариант 2	Род тяги	Время работы в послеаварийном режиме, ч	Число одновременных переводимых стрелок	Тип РЦ на станции
четное	Постоянного тока	4	5	Тональные РЦ

---

Последняя цифра личного номера 2
Число стрелок	Число подходов к станции	Подверженность снежным заносам	Тип ЭЦ	Число путей прилегающих путей на станции
30	3	нет	УЭЦ-М	2

1 Обзор и сравнительная характеристика систем электропитания и заземления поста электрической централизации

1.1 Общие сведения об электропитании ЭЦ

Под системой электропитания понимается конфигурация внешних электрических источников электроэнергии связанных с энергосистемой, автономных источников электроэнергии и ЭПУ, образуют электропитающую установку объекта ЖАТС. Существуют 4 основных типа систем электропитания:

1. 
   Автономная;
   
2. 
   Буферная;
   
3. 
   Без аккумуляторная;
   
4. 
   Комбинированная;
   

1.2 Системы электропитания

1.2.1 Автономная система электропитания

Автономная система электропитания предназначена для использования в условиях низкой надежности внешнего электроснабжения. В настоящее время эта система практически не используется, но широко применяется для питания переносной аппаратуры. Основным элементом ЭПУ автономной системы электропитания является группы аккумуляторных батарей, которые формируют сетку электропитающих напряжений разного номинала для питания групп нагрузок постоянного тока.

В каждую группу батарей входит не менее, чем две батареи: одна из которых работает в режиме разряда на нагрузку, а вторая в режиме заряда от внешней сети.

Достоинства автономной системы:

1. 
   Высокая автономность системы электропитания.
   
2. 
   Отсутствие пульсаций напряжений на нагрузке постоянного тока.
   

Недостатки:

1. 
   Малый срок службы аккумуляторных батарей.
   
2. 
   Большая громоздкость ЭПУ.
   
3. 
   Большие затраты на эксплуатационные – техническое обслуживание.
   

1.2.2 Буферная система электропитания

В настоящее время буферная система является преобладающей для бесперебойного питания современных объектов ЖАТС. Основными элементами ЭПУ буферной системы является зарядно буферный выпрямитель, аккумуляторная батарея, как резервный источник электропитания. Аккумуляторная батарея и нагрузка включены параллельно на выход зарядно-буферного выпрямителя, который связан с внешней энергосистемой.

---

Особенности буферной системы определяются наличием или отсутствием, устройства стабилизации тока в составе зарядно­­-буферного выпрямителя. В простейшем случае система стабилизации тока отсутствует и схема работает в режиме среднего тока.

Достоинства буферной системы:

1. 
   Бесперебойное электропитание нагрузок при переходе в послеаварийный режим.
   
2. 
   Большой срок службы аккумуляторной батареи.
   
3. 
   Значительная автономность электропитания.Недостатки:
   

1. 
   Достаточно высокая сложность и высокая стоимость электропитающей установки.
   
2. 
   Искажение формы напряжения и потери энергии при преобразовании напряжения.
   

1.2.3 Без аккумуляторная система электропитания

Такие системы электропитания применяются в условиях внешнего электроснабжения. Различают 2 вида таких систем:

1. 
   Система с резервным фидером и ДГА
   

ЭПУ состоит из преобразователей электрической энергии, которая подключенная в общую шину переменного тока и формирует сетку питающих напряжений для нагрузок.

В нормальном режиме общая шина переменного тока получает питание от внешнего источника.

Достоинства:

1. 
   Простота конструкций ЭПУ и ее оптимально-массогабаритные показатели.
   

Недостатки:

1. 
   Перерывы в электроснабжении при переключении между источниками питания.
   

2. 
   Двухлучевая система
   

ЭПУ двухлучевой системы содержит совокупность двухлучевых преобразователей электроэнергии. Каждый двухлучевой преобразователь состоит из двух идентичных частей, каждый из которых рассчитан на полную мощность группы нагрузок, которую питает преобразователь.

Одна половина преобразователя подключена через отдельную шину переменного тока внешнему независимому источнику Ф1, а вторая половина через другую отдельную шину к внешнему источнику независимому источнику Ф2.

Достоинства системы:

1. 
   Бесперебойность электропитания нагрузок.
   
2. 
   Высокая живучесть системы электропитания, при условии надежного внешнего электроснабжения.
   

Недостатки:

1. 
   Избыточность системы электропитания.
   
2. 
   Двухлучевые выпрямители работают не в номинальном режиме ,т.е. снижается КПД электропитающей установки.
   

1.2.4 Комбинированная система электропитания

Комбинированные системы электропитания являются модернизацией буферных систем электропитания, работающих в режиме непрерывного подзаряда.

1. 
   Система с конверторами (преобразователями) постоянного тока
   

---

В нормальном режиме работы питается от фидера через шину постоянного тока, через преобразователи электроэнергии и от зарядно-буферного выпрямителя. Аккумуляторная батарея поддерживается в режиме непрерывного подзаряда.

Когда происходит послеаварийный режим, т.е. внешний фидер отключается, аккумуляторная батарея начинает выдавать напряжение прямо на нагрузки, которые питаются таким же напряжением, как и на аккумуляторной батарее.

Если есть нагрузки постоянного тока, напряжение которых отличается от напряжения батареи, напряжение батареи проводится через конверторы постоянного тока.

2. 
   Система с инверторами
   

В нормальном режиме питание идет от внешнего фидера через шину постоянного тока, далее преобразователи электроэнергии формируют сетку питающих напряжений, в то же время через основной зарядно-буферный выпрямитель батарея подзаряжается в режиме непрерывного подзаряда.

В послеаварийном режиме внешняя сеть отключается. Напряжение батареи подключается к группе нагрузок, которые питаются тем же напряжением, что и батарея.

В курсовой работе выбираем комбинированную систему электропитания с инверторами, т.к. эта система является основной системой ЭПУ бесперебойного питания. В послеаварийном режиме напряжение от батареи питает нагрузки, т.е. непрерывный режим будет обеспечен постоянно.

1.3 Системы заземлителей

Рабочее (функциональное) заземление

Рабочее (функциональное) заземление - это заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности) (ПУЭ 1.7.30).

Рабочее заземление (электрический контакт с грунтом) используется для нормального функционирования электроустановки или оборудования, т.е. для их работы в ОБЫЧНОМ режиме.

Защитное заземление

Предназначено для защиты персонала от поражения электрическим током и технических средств от электрических повреждений путем соединения корпусов электрических устройств, которые нормально не должны находиться под напряжением, с землей.

Рабоче-защитное заземление

Совмещаем в себе функции и структуру рабочего и защитного заземлений.

---