СОДЕРЖАНИЕ
Задание………………………………………………………………….2
Исходные данные………………………………………………………3
1. Выбор и характеристика системы электропитания МРЦ……..4
2. Комплектация щитовой установки МРЦ панелями питания…5
3. Расчет блока ППВ-1 в режиме инвертора……………………...6
4. Расчет аккумуляторной (контрольной) батареи 24 В…………8
5. Расчет и распределение нагрузок панели ПР-ЭЦК……………10
6. Расчет нагрузки выпрямителей панели ПВП-ЭЦК……………13
7. Расчет стрелочной панели………………………………………14
8. Расчет мощности рельсовых цепей и преобразовательных панелей ПП25-ЭЦК……………………………………………..15
9. Расчет вводной панели ПВ-ЭЦК, нагрузки на внешние сети переменного тока и выбор ДГА………………………………..18
ЗАДАНИЕ
Для заданной станции, на которой производится реконструкция электрической централизации, требуется разработать электропитающую установку (ЭПУ) и рассчитать её основные элементы, включая полупроводниковый преобразователь-выпрямитель.
Исходные данные для проектирования выбираем из табл. 1, 2 методички по
КП в соответствии с двумя последними цифрами учебного шифра. Если шифр
заканчивается одной цифрой, то предпоследней считается 0.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
1. Род тяги поездов на участке железной дороги (из табл.1 м-ки по КП):
Электрическая переменного тока;
2. Условия внешнего электроснабжения поста МРЦ – два независимых источника электроэнергии государственных электросетей. Источники электроэнергии используются для питания народнохозяйственных потребителей, категория которых:
Фидер 1 –– категория 1;
Фидер 2 –– категория 1.
Номинальное напряжение на вводах в пост ЭЦ составляет 380 В, его колебания находятся в пределах от 342 до 399 В.
Отклонения частоты переменного тока не превышают +1 Гц.
3. Данные, характеризующие станцию:
Расчетное число стрелок: 80;
Число стрелок, передаваемых на местное управление: 4;
Маршрутные указатели пути отправления поезда: удалённые;
Число подходов к станции: 2;
Подверженность снежным заносам: Да;
Климатическая зона: Влажная.
На станции сооружается пост ЭЦ типа: Сз-57.
Подходы (перегоны) к заданной станции – двухпутные, оборудованные числовой кодовой автоблокировкой 25 Гц.
Тип рельсов на станции – Р65, марки крестовин стрелочных переводов –
1/11.
Стрелочные электроприводы – постоянного тока типа СП-6 с электродвигателями МСП-0,25, 160 В.
Тип проектируемых на станции рельсовых цепей – фазочувствительные 25
Гц с путевыми реле ДСШ.
1. ВЫБОР И ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ МРЦ
В соответствии с ОСТ 32.14-80, по которому все электроприемники
железнодорожного транспорта в отношении надежности снабжения их
электроэнергией разделены на три категории, устройства ЭЦ крупных станций
(свыше 30 стрелок) отнесены к особой группе приемников 1-й категории.
Приемники этой группы должны обеспечиваться двойным резервированием
электропитания, т. е. их электроснабжение должно осуществляться от трех
независимых источников электроэнергии.
Так как на обслуживаемой станции имеется возможность обеспечить электроснабжение устройств МРЦ по двум раздельным линиям от двух независимых источников внешних сетей переменного тока, то в качестве третьего независимого источника питания предусматривается установка автоматизированного дизель-генератора ДГА и электропитание устройств МРЦ осуществляется по безбатарейной системе.
Так как используемые для устройств ЭЦ источники внешнего
электроснабжения питают потребителей 1-й или 2-й категорий, то дизель-
генератор на посту ЭЦ должен автоматически включаться в работу лишь при
исчезновении напряжения на обоих внешних источниках. Если же
электроснабжение ЭЦ осуществляется от двух внешних источников, один из
которых (основной) питает приемники не ниже 2-й категории, а второй
(резервный) питает приемники 3-й категории, то установленный на посту ЭЦ
ДГА должен запускаться сразу же при отключении основного источника питания
и работать до его восстановления.
В системе питания предусматривается контрольная аккумуляторная батарея.
Аккумуляторы этой батареи выполняют следующие функции: а) являются источником питания (фактически четвертым в системе питания, именуемой формально безбатарейной) для ряда цепей постоянного тока и через инвертор для некоторых цепей переменного тока; б) исключают перерывы в питании чувствительных реле; в) выполняют в буферном режиме работы батареи роль элемента сглаживающего фильтра.
2. КОМПЛЕКТАЦИЯ ЩИТОВОЙ УСТАНОВКИ МРЦ ПАНЕЛЯМИ ПИТАНИЯ
Сооружаемая на посту МРЦ щитовая установка комплектуется типовыми панелями питания в зависимости от количества централизованных стрелок, рода тяги и систем питания МРЦ.
При безбатарейной системе питания на крупных станциях в настоящее время находят применение панели питания серии ЭЦК следующих типов: ПВ-ЭЦК – вводная; ПР-ЭЦК – распределительная; ПВП-ЭЦК – выпрямительно- преобразовательная; ПСП-ЭЦК, ПСТ-ЭЦК – стрелочные; ПП25-ЭЦК – преобразовательная для питания рельсовых цепей.
Вводная панель ПВ-ЭЦК предназначена для ввода электрической энергии от независимых источников электроэнергии (фидер 1, фидер 2, ДГА), контроля за наличием напряжения на этих источниках, начального распределения питания по основным видам нагрузок: устройствам СЦБ, связи, маневровым постам, гарантированному и негарантированному освещению и силовой нагрузке.
Распределительная панель ПР-ЭЦК служит для распределения питания переменного тока по отдельным нагрузкам ЭЦ, изолирования нагрузок от заземленной сети переменного тока, а также переключения светофоров, маршрутных указателей и табло на различные режимы питания.
Выпрямительно-преобразовательная панель ПВП-ЭЦК служит для выпрямления трехфазного переменного тока в постоянный ток, автоматического заряда и содержания в буферном режиме аккумуляторной батареи 24 В, преобразования постоянного тока батареи в переменный ток 50 Гц, 220 В в случае отключения внешних сетей для гарантированного питания определенных нагрузок МРЦ по переменному току, а также питания аппаратуры постоянного тока 24 В и 220 В.
Стрелочные панели ПСП-ЭЦК, ПСТ-ЭЦК предназначены для питания рабочих цепей стрелочных электроприводов постоянного тока (тип панелей ПСПН-ЭЦК) и приводов трехфазного переменного тока (тип панелей ПСТН-ЭЦК), а также электрообогрева контактов их автопереключателей.
Преобразовательная панель ПП25-ЭЦК предназначена для питания
фазочувствительных рельсовых цепей с путевым реле ДСШ переменным током 25
Гц.
Щит выключения питания ЩВП устанавливается на посту ЭЦ в целях противопожарной безопасности и предназначен для быстрого и надежного одновременного отключения всех источников питания МРЦ.
Намечаем предварительно количество панелей для ЭПУ:
ПВ-ЭЦК –– 1 панель;
ПВП-ЭЦК –– 1 панель;
ПР-ЭЦК –– 1 панель;
ПП25-ЭЦК –– 2 панели.
3. РАСЧЕТ БЛОКА ППВ-1 В РЕЖИМЕ ИНВЕРТОРА
При безбатарейной системе питания МРЦ от полупроводникового преобразователя ППВ-1, установленного на панели ПВП-ЭЦК, получают питание в случае отключения всех источников снабжения переменным током следующие нагрузки:
1) станционные блоки дешифраторов кодовой автоблокировки прилегающих к станции блок-участков;
2) схемы смены направления движения и контроля прилегающих перегонов
(при организации двустороннего движения поездов);
3) схемы ДСН на прилегающих перегонах;
4) схемы ДСН на станции;
5) схемы ограждения составов.
Рассчитываем нагрузки ППВ-1 в режиме инвертора (см. табл.1).
Известно, что КПД преобразователя (инвертора) ППВ-1 зависит от степени
его загрузки. Поэтому в целях повышения КПД предусмотрена возможность
настройки преобразователя на номинальные мощности 0,3; 0,6 и 1,0 кВт. Такая
настройка производится по результатам расчета максимальной мощности Sм,
В(А:
(1)
Нагрузочная способность преобразователя зависит от коэффициента мощности:
(2)
Так как реальный < 0,9, то нагрузка на преобразователь должна быть уменьшена. Допустимая в этом случае нагрузка, Вт, может быть определена по следующей формуле:
(3)
Так как при варианте кВт оказалось, что , то именно вариант настройки с кВт и реализуем в ППВ-1.
Производим расчет средней мощности преобразователя тока, потребляемого преобразователем от аккумуляторной батареи.
С учетом коэффициента нагрузки Кm требуемая от преобразователя средняя мощность может быть определена на основе следующих выражений:
Вт (4)
Вт (5)
Средний коэффициент мощности нагрузок преобразователя:
(6)
Коэффициент загрузки преобразователя:
(7) где Pном – номинальная мощность преобразователя с учетом варианта его настройки.
Коэффициент мощности оказывает влияние не только на использование установленной мощности преобразователя, но также и на его КПД. Поэтому КПД преобразователя определяем с учетом cos ?н и Кн.
Для этого по графику из приложения 1, методички по КП, определим частные значения КПД ??, ?н в зависимости от cos ?н и Кн:
??=0,79;
?н=0,75.
Рассчитаем общий КПД преобразователя по формуле:
(8)
С учетом величин РН и ?П ток IП, А, потребляемый блоком ППВ-1 в режиме инвертора от батареи, составляет:
(9) где Uб=24 В – номинальное напряжение аккумуляторной батареи.
Расчет нагрузок преобразователя ППВ-1
Таблица 1
|Наименован|Измерит|Мощность |Количес|Максимальна|Средне- |Средняя |
|ие |ель |нагрузок |тво |я мощность |суточный|мощность |
|нагрузок | |на |Единиц |нагрузок |коэффици|нагрузок |
| | |измерител|измерен| |- ент | |
| | |ь |ия | |КM | |
| |активная, Вт |реактивная, |полная, В?А|
| | |вар | |
|Панель ПР-ЭЦК |3633,1 |3197,6 |5792 |
|Нагрузка панели | | | |
|Потери в |1080 |1500 |1848 |
|трансформаторах ТС | | | |
|Панель ПВП-ЭЦК |2033 |1180 |2350 |
|Нагрузка в режиме | | | |
|восстановления батареи | | | |
|Панель ПСПН-ЭЦК |3000 |900 |3132 |
|Перевод стрелок | | | |
|Электрообогрев приводов|3600 |1760 |4000 |
|(220 В) | | | |
|Панели ПП25-ЭЦК |4780 |3170 |5735,6 |
|Нагрузка панелей | | | |
|Итого СЦБ |18126,1 |11707,6 |21934 |
|Резерв СЦБ – 10% |1344,61 |844,76 |1608,56 |
|Всего СЦБ с резервом |19470,71 |12552,36 |23542,56 |
|Устройства связи |6384,8 |2720 |6940 |
|Освещение: | | | |
|гарантированное | | | |
| |8519,2 |3629 |9260 |
|негарантированное | | | |
|Силовая нагрузка: |2120 |1590 |2650 |
|гарантированная | | | |
| |13920 |10440 |17400 |
|негарантированная | | | |
|Всего на вводную панель|50414,71 |30931,36 |59792,56 |
Активная мощность нагрузок ДГА определим по формуле:
Вт (83)
Выбранный тип ДГА (дизель-генераторный агрегат): ДГА-48.
Расчет плавких вставок производится по наиболее загруженной фазе системы электропитания. Если предположить равномерность загрузки фаз, то расчетный ток IФ в каждой фазе при фазном напряжении UФ (220 В) составит:
А (84)
Выбранный тип плавкой вставки: 100 А.
Определим cos ? питающей установки:
(85)