Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

методички / 4019 ЭИ

.pdf
Скачиваний:
40
Добавлен:
14.05.2019
Размер:
1.2 Mб
Скачать

4019

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Электроснабжение железнодорожного транспорта»

ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ НЕТЯГОВЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Методические указания к выполнению практических работ для студентов специальности 23.05.05 «Системы обеспечения движения поездов»

очной и заочной форм обучения

Составитель: Л.С. Лабунский

Самара

2016

1

УДК 621.355

Электропитание и электроснабжение нетяговых потребителей: методические указания к выполнению практических работ для студентов специальности 23.05.05 «Системы обеспечения движения поездов» очной и заочной форм обучения / составитель Л.С. Лабунский. – Самара : СамГУПС, 2015. – 35 с.

Приведены методические указания к выполнению практических работ по дисциплине «Электропитание и электроснабжение нетяговых потребителей».

Утверждены на заседании кафедры 6 апреля 2016 года, протокол № 11. Печатаются по решению редакционно-издательского совета университета.

Составитель: Лабунский Леонид Сергеевич

Рецензент: к.т.н., доцент, зав. кафедрой ЭСЖТ СамГУПС Е.В. Добрынин

Под редакцией составителя

Подписано в печать 26.05.2016. Формат 60х90 1/16. Усл. печ. л. 2,19. Заказ 88.

© Самарский государственный университет путей сообщения, 2016

2

ВВЕДЕНИЕ

Целью практических работ является подготовка студентов к решению задач по проектированию электропитающих установок (ЭПУ) для постов электрической централизации (ЭЦ).

В системах обеспечения движения поездов к устройствам электропитания железнодорожной автоматики и телемеханики предъявляют особые требования в отношении надежности, стабильности напряжения и качества электрической энергии. Несоблюдение этих требований может привести к нарушению работы средств управления на транспорте и отразиться на безопасности движения поездов. Поэтому роль устройств электропитания и системы электроснабжения нетяговых потребителей в обеспечении четкой и безаварийной работы железнодорожного транспорта весьма велика.

Электрическая централизация (ЭЦ), обеспечивающая управление стрелками и светофорами на станциях, относится к наиболее сложным и ответственным объектам электропитания среди всех нетяговых потребителей. На крупных и средних станциях служебно-технические помещения постов ЭЦ и ДСП получают питание через однофазные (КТПО) или трехфазные (КТП) комплектные трансформаторные подстанции различной мощности от вводов основного (высоковольтная линия – ВЛ СЦБ) и резервного (высоковольтная линия продольного электроснабжения – ВЛ ПЭ) питания.

ЭЦ участковых, узловых пассажирских и сортировочных станций относятся к особой группе I категории потребителей электроэнергии. На станциях с числом стрелок более 30 кроме резервной линии электроснабжения обязательно наличие на посту ЭЦ автоматизированного дизель-генераторного агрегата (ДГА).

На промежуточных станциях с числом стрелок до 30 при отсутствии ДГА устанавливают контрольную батарею – аккумуляторный источник с напряжением 24 В для резервного питания реле, красного и пригласительного огней входных светофоров, устройств связи и аварийного освещения поста ЭЦ. Кроме того, у входных сигналов устанавливают трансформаторы, подключенные к ВЛ СЦБ или ДПР, питающие красные лампы входных сигналов при повреждении кабелей центрального питания.

Границей раздела зон обслуживания системы электропитания между дистанциями электроснабжения (ЭЧ) и СЦБ (ШЧ) являются: на перегонах – клеммы проводного спуска 220 В от трансформатора ОМ в кабельном ящике (КЯ и далее обслуживается работниками ШЧ); на станциях – клеммы питающего кабеля на вводном устройстве – щите выключения питания ЩВП (ЩВПУ).

Для изучения дисциплины «Электропитание и электроснабжение нетяговых потребителей» требуется освоение дисциплин: «Теоретические основы электротехники», «Электроника», «Метрология, стандартизация и сертификация», «Материаловедение». Приступая к изучению дисциплины, студент должен владеть методологией расчета и

3

проектирования электронных схем, выбора электротехнических материалов, проведения электрических измерений.

Компетенции дисциплины:

ПК-12владение основами расчета и проектирования элементов и устройств различных физических принципов действия. В результате ее освоения студент должен

знать: последовательность и особенности расчета и проектирования системы электроснабжения нетяговых потребителей, схем внешнего электроснабжения, выбора электрооборудования для систем автоматики и телемеханики на станциях и перегонах; последовательность расчета систем освещения;

уметь: рассчитывать и проектировать системы электроснабжения нетяговых потребителей, схемы внешнего электроснабжения, источники питания аппаратуры СЦБ и связи;

владеть: методиками расчета и проектирования источников питания аппаратуры СЦБ и связи; расчета системы электроснабжения нетяговых потребителей и схем внешнего электроснабжения; расчета систем освещения, выбора электрооборудования для систем автоматики и телемеханики на станциях и перегонах.

ПК-24готовность к организации проектирования систем обеспечения движения поездов; умение разрабатывать проекты систем, технологических процессов производства, эксплуатации, технического обслуживания и ремонта систем обеспечения движения поездов, средств технологического оснащения производства; готовность разрабатывать конструкторскую документацию. В результате ее освоения студент должен

знать: последовательность, технологию и особенности разработки мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности, в том числе с использованием компьютерных технологий;

уметь: применять навыки проектирования системы электроснабжения нетяговых потребителей, схем внешнего электроснабжения, источников питания аппаратуры автоматики и телемеханики, разработки мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности, в том числе с использованием компьютерных технологий;

владеть: программными средствами расчета и моделирования работы системы электроснабжения нетяговых потребителей и процессов, протекающих в системе электроснабжения; программными средствами для расчета и разработки мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности.

4

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЮ ПОСТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ

Условия внешнего электроснабжения поста ЭЦ – наличие двух независимых источников электроэнергии. Эти источники электроэнергии используются также и для питания других нетяговых потребителей.

Номинальное напряжение на вводах поста ЭЦ составляет 380 В, его отклонения (в том числе кратковременные) допускаются в сторону уменьшения и увеличения, но не более чем на 10 % [1, с. 66].

Отклонения частоты переменного тока не превышает ±1 Гц.

Подходы (перегоны) к заданной станции – двухпутные, оборудованные числовой кодовой автоблокировкой 25 Гц при электротяге переменного тока, и 50 Гц – при автономной тяге и электротяге постоянного тока.

Тип рельсов на станции Р65, марки крестовин стрелочных переводов 1/11. Стрелочные электроприводы постоянного тока типа СП-6 с электродвигателем

МСП-0,25, 160 В (сохраняются от прежней системы ЭЦ).

Тип рельсовых цепей на станции – фазочувствительные 25 Гц с путевыми реле ДСШ.

Пост ЭЦ на станции может быть следующих типов: до 50 стрелок включительно – Сз-72, от 50 до 100 стрелок включительно – Сз-57, свыше 100 стрелок – Сз-77 [2].

Практическая работа № 1

ВЫБОР СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПОСТА ЭЦ

Входе выполнения работы необходимо проанализировать условия внешнего электроснабжения поста ЭЦ, обосновать выбор системы электропитания поста ЭЦ, указать условия запуска ДГА и перечислить функции контрольной батареи.

Всоответствии с ОСТ 32.14-80 [3], 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 I категории. Приемники этой группы должны обеспечиваться двойным резервированием электропитания, то есть их электроснабжение должно осуществляться от трех независимых источников электроэнергии.

Систему питания поста ЭЦ называют безбатарейной, если ни один из этих трех независимых источников не является аккумуляторной батареей. Если же один из этих трех источников будет аккумуляторной батареей, то система электропитания называется батарейной.

Обычно на обслуживаемой станции электроснабжение поста ЭЦ осуществляется по двум раздельным линиям от двух независимых источников внешних сетей переменного тока.

5

В качестве третьего независимого источника питания предусматривается установка дизельгенератора (ДГА) и электропитание осуществляется по безбатарейной системе [4, 5].

Если используемые для устройств ЭЦ источники внешнего электроснабжения питают потребителей I или II категорий, то ДГА на посту ЭЦ должен автоматически включаться в работу только при исчезновении напряжения на обоих внешних источниках. Если же электроснабжение ЭЦ осуществляется от двух внешних источников, один из которых (основной) питает приемники не ниже II категории, а второй (резервный) питает приемники III категории, то установленный на посту ЭЦ ДГА должен запускаться сразу же при отключении основного источника питания и работать до его восстановления.

Безбатарейная система питания характеризуется питанием основных объектов централизации – светофоров, рельсовых цепей, стрелок – только переменным током 220 В непосредственно от сети или через выпрямители и преобразователи частоты. Релейные схемы установки и замыкания маршрутов также питаются через выпрямители с выходным напряжением 24 В. Однако поскольку некоторые реле этих схем чувствительны к кратковременным перерывам питания, то для их нормальной работы предусматривается контрольная батарея 24 В, которая выполняет следующие функции:

-является источником питания (фактически четвертым в системе питания, именуемой формально безбатарейной) для ряда цепей постоянного тока и через инвертор для некоторых цепей переменного тока;

-исключает перерывы в питании чувствительных реле;

-выполняет в буферном режиме работы роль элемента сглаживающего фильтра для выпрямителя 24 В.

Батарейная система электропитания предусматривается, если по местным условиям электроснабжение поста ЭЦ может быть организовано только от одного внешнего источника питания. В качестве второго источника в этом случае служит установленный на посту ЭЦ ДГА. В качестве третьего независимого источника используется аккумуляторная батарея 24 В, емкость которой увеличивается по сравнению с емкостью контрольной батареи и рассчитывается на резервное питание стрелочных электроприводов, контрольных цепей стрелок, ламп пригласительных огней станционных светофоров через тиристорные преобразователи.

Практическая работа № 2

КОМПЛЕКТАЦИЯ ЭПУ ПАНЕЛЯМИ ПИТАНИЯ

В ходе выполнения работы необходимо перечислить типы требующихся для комплектации данной ЭПУ поста ЭЦ панелей питания с кратким указанием их назначения.

6

Сооружаемая на посту ЭЦ электропитающая установка комплектуется типовыми панелями питания в зависимости от количества централизованных стрелок, рода тяги и систем питания поста ЭЦ.

При безбатарейной системе питания на крупных станциях применяют панели питания серии ЭЦК следующих типов [7, 8]:

-щит выключения питания ЩВПУ;

-вводная панель ПВ-ЭЦК;

-распределительная панель ПР-ЭЦК;

-выпрямительно-преобразовательная панель ПВП-ЭЦК;

-стрелочные панели ПСП-ЭЦК или ПСТ-ЭЦК;

-преобразовательная панель для питания рельсовых цепей ПП25-ЭЦК.

Щит выключения питания ЩВПУ (рис. 1) устанавливается на посту ЭЦ в целях противопожарной безопасности и предназначен для быстрого и надежного одновременного отключения всех источников питания. Щит имеет 2 варианта исполнения:

-ЩВПУ 36873-00-00 – для ввода 3-х трехфазных фидеров;

-ЩВПУ1 36873-00-00-01 – для ввода 2-х трехфазных фидеров.

Ток, коммутируемый от источников переменного и постоянного тока, не более 200 А в каждой фазе.

Мощность, потребляемая щитом, не более 60 ВА.

Рис. 1. Внешний вид щита выключения питания ЩВПУ

7

Щиты обеспечивают включение (вручную) и отключение (вручную и с дистанционным сигналом управления) трех (для ЩВПУ) или двух (ЩВПУ1) трехфазных фидеров и аккумуляторной батареи со средним выводом.

При отключении питающих фидеров с помощью дистанционного сигнала управления щиты подают сигнал на выключение дизель-генераторного агрегата.

На лицевой стороне щитов имеется световая сигнализация отключенного состояния всех разъединителей.

Внутри щитов имеется осветительная лампа, автоматически включаемая при дистанционном выключении разъединителей.

Щиты выдают внешние сигналы исправности и неисправности цепи и внутренних приборов дистанционного управления разъединителями на табло ДСП и в устройства диспетчерского контроля.

Вводная панель ПВ-ЭЦК (ПВ1М-ЭЦК) предназначена для ввода электрической энергии от независимых источников электроэнергии (фидер 1, фидер 2, ДГА), контроля наличия напряжения на этих источниках, начального распределения питания по основным видам нагрузок: устройствам СЦБ, связи, маневровым постам, гарантированному и негарантированному освещению и силовой нагрузке.

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, если последний исправен, что определяется по состоянию рели 2Ф. Схемы автоматического запуска и выключения ДГА настраиваются с учетом надежности основного и резервного фидеров.

Подключение нагрузок производится через автоматический выключатель 1 АВ. При недостаточной мощности ДГА предусмотрена возможность отключения контактором ОН негарантированного освещения и силовой нагрузки во время работы ДГА.

В панели ПВ1М-ЭЦК для возможности выполнения систем заземления ТТ, TN-C, TN-C-S введены шины: N – изолированная от корпуса и РЕ – соединенная с корпусом панели. Рабочие цепи нагрузок подключаются к шине N, а корпуса электроустановок – к шине РЕ.

Для снижения пожароопасности применены новые трансформаторы тока (устанавливаемые на силовой кабель) и вакуумные силовые пускатели. Блоки защиты БЗП1х100 защищают от перенапряжения относительно «земли» (шины РЕ) все фазы переменного тока и нейтраль (шину N), установлены рядом с рубильниками и обеспечивают минимальное остаточное напряжение на нагрузке за счет подключения ее к выводам блоков.

Гарантированное освещение и силовая нагрузка получают питание от второго (резервного) фидера ВЛ ПЭ. Этим достигается отделение нагрузок общего назначения от основного фидера (ВЛ СЦБ).

8

Электропитание панели осуществляется:

-от двух источников трехфазного переменного тока частотой 50 Гц напряжениями 380/220 В, с отклонениями фазного напряжения в пределах от 198 до 242 В;

-от резервной электростанции (ДГА) напряжением трехфазного переменного тока

380/220 В частотой 50 Гц, с отклонениями фазного напряжения Uс в пределах от 198 до 242 В;

-от источника постоянного тока напряжением 24 В, с отклонениями в пределах от 21,6 до 28,6 В;

-от источника постоянного тока напряжением 6 В, с отклонениями в пределах от 5,8 до 6,6 В.

Панель, в зависимости от потребляемого тока, поставляется с плавкими вставками на 63, 80, 100 или 125 А в каждой фазе первого и второго фидеров.

Распределительная панель ПР-ЭЦК служит для распределения питания переменного тока по отдельным нагрузкам поста ЭЦ, гальванической развязки нагрузок от сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью, а также переключения светофоров, маршрутных указателей и табло на различные режимы питания.

В ПР-ЭЦК устанавливают два мощных трехфазных трансформатора ТС1 и ТС2 по 4,5 кВА каждый, вторичные обмотки которых разделены, используются индивидуально

ирассчитаны на максимальную фазовую нагрузку 1,5 кВА.

Импульсное питание контрольных ламп табло осуществляется в двух режимах: с частотой мигания 60 и 40 проблесков в минуту. Для их формирования используются соответственно два блока: БСК2 и БСК3 (цепи РСХМ, СХМ, СМ).

Маршрутные указатели на станциях могут быть двух типов: направления (белого цвета) и пути отправления (зеленого цвета). При двойном снижении напряжения маршрутные указатели направления отключаются полностью (цепи ПХУ1, ПХУ2, ПХУ3), а указатели пути отправления при групповых светофорах переводятся через трансформатор Т3 на напряжение 50 В (цепи ПХУС1, ПХУС2). Ряд маршрутных указателей могут находиться на значительном удалении от поста ЭЦ. Чтобы уменьшить в этом случае число жил кабеля, питание их предусматривается повышенным напряжением 231 В, получаемым через автотрансформатор Т2 (ПХУ2, ПХУС2).

Выпрямительно-преобразовательная панель ПВП-ЭЦК служит для выпрямления трехфазного переменного тока в постоянный ток, автоматического заряда и подзаряда 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 поста ЭЦ переменным током, а также питания аппаратуры постоянного тока 24 В и 220 В.

Блок ВП1 на панели ПВП является выпрямителем, а блок ПП может выполнять различные функции в различных ситуациях: при наличии основного и резервного питания переменного тока блок ПП используется как выпрямитель, а в отсутствии

9

переменного тока ПП может функционировать как инвертор, преобразуя напряжение аккумуляторной батареи в переменное напряжение.

В зависимости от фактического напряжения аккумуляторной батареи панель ПВПЭЦК обеспечивает ее питание в режиме непрерывного буферного подзаряда или форсированного заряда. Переключение батареи из одного режима в другой производится автоматически посредством рели 1 РН и ФЗ.

Преобразователь-выпрямитель ПП типа ППВ-1 переводится в режим преобразования постоянного тока батареи в переменный ток посредством реле СА при выключении источников переменного тока.

Напряжение батареи в процессе ее разряда контролируется реле 2РН. При снижении его до (21,6+0,3) В реле напряжения 2РН выключает реле О, которое, в свою очередь, обрывает цепь питания реле ОП, а последнее отключает преобразователь от батареи во избежание выхода ее из строя. Отключение ПП от батареи может быть осуществлено также вручную с пульта управления.

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 автопереключателей стрелочных приводов.

Стрелочные панели выпускаются в четырех исполнениях. Панели первого исполнения ПСПН-ЭЦК1 (ПСТН-ЭЦК1) не рассчитаны на электрообогрев стрелочных приводов и применяются в районах с сухим климатом. Панели второго и третьего исполнения ПСПН-ЭЦК2 (ПСТН-ЭЦК2), ПСПН-ЭЦК3 (ПСТН-ЭЦК3) обеспечивают обогрев привода и рассчитаны на мощность цепей обогрева соответственно 4,5 и 9 кВА. Панели ПСПР-ЭЦК (ПСТР-ЭЦК) выполнены с учетом резервирования электропитания цепей перевода стрелок от аккумуляторной батареи через преобразователь и применяются при батарейной, а в обоснованных случаях и при безбатарейной системах питания.

В панелях ПСПН-ЭЦК2, ПСПН-ЭЦК3 дополнительно к трансформаторам ТС1, ТС2 установлены соответственно один и два трансформатора мощностью 4,5 кВА каждый (ТС3, ТС4), предназначенные для изоляции от земли источников питания электрообогрева стрелочных приводов.

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

Преобразовательная панель ПП25-ЭЦК предназначена для питания фазочувствительных рельсовых цепей с путевым реле ДСШ переменным током 25 Гц.

Панель работает от сети однофазного переменного тока 220 В и обеспечивает: преобразование переменного тока 50 Гц в переменный ток 25 Гц, фазировку преобразователей частоты 50/25 Гц, распределение питания 25 Гц по цепям местных элементов путевых реле ДСШ и лучам путевых трансформаторов рельсовых цепей,

10

Соседние файлы в папке методички