Электропитание на Железнодорожном транспорте

СОДЕРЖАНИЕ

 

РЕФЕРАТ………………………………………………………………….4

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………..5

1. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЧАСТЬ………………………………….7
1. Характеристика технической оснащенности станции…………….7
2. Выбор системы электропитания станционных устройств. Структурно-функциональный состав ЭПУ поста ЭЦ………………………….7
2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА……………………………...10
1. Расчет и выбор элементов ЭПУ поста ЭЦ………………………...10
2. Схема фазирования питания станционных рельсовых цепей……32
3. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ И БЕЗОПАСНОСНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ……………………34

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………….37

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………….38

 

РЕФЕРАТ

 

Пояснительная записка содержит: 38 страниц, 1 рисунок, , 3 таблицы, 5 источников, чертежей – 3 листа.

Приведены общие принципы организации электропитания устройств  СЦБ и связи на железнодорожном  транспорте, даны характеристики основных систем электропитания. Произведен выбор систем электропитания для станционных и перегонных устройств автоматики и телемеханики.

Разработана структурная  схема электропитающей установки поста ЭЦ, выполнены расчеты основных элементов ЭПУ, разработана функциональная схема ЭПУ поста ЭЦ.

Разработаны мероприятия  по охране труда при эксплуатации устройств электропитания.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Железнодорожный транспорт  является одним из крупных потребителей электроэнергии.

Электрическая энергия, необходимая  для нормального функционирования аппаратуры автоматики, телемеханики и связи и других устройств в домах связи и постах ЭЦ и ДЦ, обеспечивается электроустановками (ЭУ), которые содержат:

- устройства электроснабжения, состоящие из линий электропередачи  (ЛЭП) и трансформаторных подстанций (ТП), обеспечивающих связь энергосистемой, преобразование и распределение напряжений переменного тока;

- собственные электростанции, осуществляющие резервное электроснабжение;

- сети электросилового  оборудования и освещения, обеспечивающие  электроэнергией системы вентиляции, отопления, оборудование мастерских и рабочее освещение производственных помещений;

- электропитающие установки (ЭПУ) предназначены для преобразования, регулирования, распределения и обеспечения бесперебойной подачи различных напряжений переменного и постоянного тока, необходимых для нормальной работы устройств автоматики и связи.

Внедрение на транспорте автоматической блокировки, электрической и диспетчерской  централизации, автоматических телефонных станций, многоканальных систем передачи и других устройств требует применения более совершенных источников электропитания. Начинают применять установки с полупроводниковыми выпрямителями, используют буферные системы питания. В настоящее время уменьшают число аккумуляторных батарей, повышают роль дистанционного питания, внедряют полностью автоматические электропитающие установки.

Технико-экономические показатели повышаются за счет использования новейших электротехнических материалов, применение интегрально-гибридной технологии; высоковольтных полупроводниковых приборов; повышение частоты тока в преобразователях электроэнергии; разработка новых методов проектирования с использованием возможностей вычислительной техники.

Целью курсового проекта  является разработка электропитающей установки; выбор системы электропитания станционных устройств; разработка структурно-функционального состава ЭПУ поста ЭЦ; расчет и выбор элементов ЭПУ поста ЭЦ; разработка схемы фазирования питания станционных рельсовых цепей; разработка организации эксплуатации и безопасного обслуживания устройств электропитания.

 

 

1. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ  ЧАСТЬ

1. Характеристика технической оснащенности станции

 

Род тяги на участке – переменный ток; внешнее электроснабжение поста ЭЦ осуществляется от двух независимых источников (основной источник питания - ЛЭП, резервный – ЛЭП, ДГА, GB); тип поста ЭЦ - Сз-57; число подходов к станции – 2;  число централизованных стрелок – 55; число стрелок, на местном управлении – 4. Станция расположена во влажной климатической зоне, подверженной снежным заносам. Станция оборудована фазочувствительными рельсовыми цепями частотой 25 Гц с путевыми реле типа ДСШ, кодируемые токами АЛСН частоты 25 ГЦ и стрелочными электроприводами  СП-6 с электродвигателями типа МСП-0,25; маршрутные указатели отсутствуют.

2. Выбор системы электропитания станционных устройств. Структурно-функциональный состав ЭПУ поста ЭЦ

 

Устройства ЭЦ крупных  станций (с числом стрелок более  30)  относятся к  потребителям  особой  группы I категории,  поэтому  они должны обеспечиваться электроэнергией  от двух независимых источников  питания и от местной электростанции (АДГА) с автозапуском при выключении обоих внешних источников. Используется безбатарейная система электропитания, при которой питание основных объектов ЭЦ  (светофоров, стрелок, рельсовых цепей) осуществляется только переменным током 220В непосредственно от сети или через выпрямители (преобразователи частоты). Для исключения  кратковременных перерывов в работе устройств ЭЦ используется контрольная батарея напряжением 24В.

Емкость контрольной батареи  должна обеспечивать  питание  реле  и аварийного  освещения  в  течение 2 часов и резервное питание  ламп красных огней входных светофоров в течение 12 часов.  В настоящее время для резервирования  питания ламп красных и пригласительных огней входных светофоров контрольная батарея не используется,  а резервирование  осуществляется от аккумуляторных батарей,  устанавливаемых у входных светофоров.

При безбатарейной системе электропитания устройств ЭЦ в настоящее время используются 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, ПСТ-ЭЦК - стрелочные; ПП25-ЭЦК - преобразовательная рельсовых цепей.

Вводная панель ПВ-ЭЦК предназначена  для ввода, контроля и начального распределения питания 380/220В по основным видам нагрузок.

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 24В, преобразования постоянного тока батареи в переменный ток частотой  50Гц и напряжением 220В при отключении внешних сетей для гарантированного питания определенных нагрузок ЭЦ по переменному току, а также для питания аппаратуры постоянного тока напряжением 24 и 220В.

Стрелочные панели ПСП-ЭЦК,  ПСТ-ЭЦК предназначены для питания рабочих цепей стрелочных электроприводов постоянного тока  (ПСП-ЭЦК)  и трехфазного переменного тока (ПСТ-ЭЦК),  а также электрообогрева контактов автопереключателей стрелочных электроприводов. преобразователь и применяются при батарейной системе питания.

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

Щит выключения  питания  типа ЩВП-73 устанавливается на посту  ЭЦ в целях противопожарной безопасности и предназначен для быстрого  и  надежного одновременного отключения всех источников питания.

Функциональная схема  электропитающей установки поста ЭЦ показывается 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.

Так по заданию число стрелок  на станции больше 30, то станция относится к особой группе первой категории. Поэтому необходимо использование безбатарейной схемы питания. Структурная схема ЭПУ поста ЭЦ представлена на чертеже И9.085.01.04.01.Э1. Функциональная схема ЭПУ поста ЭЦ представлена на чертеже И9.085.01.04.02.Э2.

 

2 ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

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 нагрузки гарантированного питания, приведенные в таблице 1.

В целях повышения КПД  преобразователя ППВ – 1 предусмотрена  возможность настройки преобразователя  на номинальные мощности 0,3; 0,6; и 1,0 кВт. Настройка производится по результатам  расчета максимальной мощности нагрузок .

Рассчитаем максимальную (пиковую) мощность нагрузок ППВ-1:

,       (К-5)

где - суммарная максимальная активная мощность нагрузок,

      - суммарная максимальная реактивная мощность нагрузок .

 ВА.        

Согласно рассчитанному  значению, настраиваем преобразователь на номинальную мощность Р_ном =300 Вт.

Вычислим коэффициент мощности нагрузки:

,           (К-6)

.           

Так как cosj_M > 0,9, то допустимая нагрузка на преобразователь может быть выше номинальной. Определим допустимую мощность нагрузки по формуле:

        (К-8)

Вт         

 

Определим средний коэффициент мощности нагрузок ППВ-1:

,         (К-10)

где Р_Н - суммарная активная средняя мощность,

    Q_Н - суммарная реактивная средняя мощность.

.        

Определим коэффициент загрузки ППВ-1:

,         (К-11)

где Р_ном – номинальная мощность преобразователя с учетом его настройки на пиковую мощность нагрузки.

Определим КПД преобразователя по формуле:

.         (К-12)

Для нахождения частных значений КПД _φ и _н воспользуемся графиком, представленным на рисунке 1:

_{Рисунок 1 – График  зависимости}

_{По графику  видно, что приблизительно ηн=ηφ=0,82}

.           

Определим величину потребляемого  тока преобразователем от аккумуляторной батареи :

,           (К-13)

где U_б - номинальное напряжение аккумуляторной батареи, U_б = 24 В.

А.           

Вывод: В данном пункте курсового проекта произведен расчет нагрузок полупроводникового преобразователя-выпрямителя типа ППВ-1, который показан в таблице 1. Произведена настройка преобразователя на номинальную мощность Р_ном =300 Вт. Определен ток, потребляемый преобразователем от аккумуляторной батареи, I_п = 12,8 А

 

 

 

 

Таблица 1- Расчет нагрузок полупроводникового преобразователя-выпрямителя типа ППВ-1

 

НАИМЕНОВАНИЕ НАГРУЗКИ	Измери- тель	Мощность нагрузок на единицу  измерителя		Количе- ство еди- ниц изме-  рителя	Максимальная мощность гагрузок		Среднесуточный ко-эффициент Включения, К	Средняя мощность нагрузок
		Активная Р, Вт	Реактивная Q, ВАр		Активная Рmax, ВТ	Реактивная Qmax, ВАр		Активная РСР, ВТ	Реактивная QСР, ВАр
Блоки дешифраторов автоблокировки	подход	15	2	2	30	4	1	30	4
Схемы смены направления  и контроля перегонов	подход	12	6	2	25,4	12	0,88	22,35	10,56
Схемы ДСН станции	Пост ЭЦ	36,5	5	1	36,5	5	0,88	32,12	4,4
Блок импульсного питания  табло и панелей	Пост ЭЦ	9,9	1,2	1	9,8	1,2	0,88	8,62	1,06
Внепостовые схемы ЭЦ	Пост ЭЦ	80	9	1	80	9	1	80	9
Лампы пультов ограждения	Пост ЭЦ	91	20,2	1	90	20	0,88	79,2	17,6
	ИТОГО:				∑271,7	∑51,2		∑252,3	∑46,62