Курсовая работа: Проектирование электропитающей установки постов электрической централизации крупных станций

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)

Факультет «Автоматизация и интеллектуальные технологии»

Кафедра «Электрическая связь»

Курсовая работа по дисциплине: «Электропитание и электроснабжение систем железнодорожной автоматики и телемеханики»

Тема: «Проектирование электропитающей установки постов электрической централизации крупных станций»

Специальность 23.05.05 Системы обеспечения движения поездов

Специализация Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте

Обучающийся Курс VI

Группа АТ-726з Новиков А.М.

Руководитель Казакевич Е. В.

Санкт-Петербург 2022

Оглавление

1. Разработка технических данных ЭПУ

1.1 Объект электропитания и основные требования к ЭПУ

1.2 Исходные данные для проектирования ЭПУ

1.3 Характеристика электроснабжения

1.4 Системы электропитания и характеристика питаемых устройств

1.5 Требования к качеству электрической энергии

1.6 Аккумуляторная батарея

2. Разработка структурной схемы ЭПУ

3. Расчет и распределение нагрузок панели ПР-ЭЦК

3.1 Лампы табло, пульта и питающих панелей

3.2 Устройства гарантированного питания

3.3 Стрелки двойного управления

3.4 Контрольные цепи стрелок

3.5 Дешифраторные ячейки

3.6 Внепостовые цепи

3.7 Электропневматические клапаны (ЭПК)

3.8 Лампы пульта ограждения составов

3.9 Трансмиттерные реле и трансмиттеры

3.10 Маршрутные указатели

3.11 Светофоры

4. Расчет преобразователя ППВ-1

5. Расчет аккумуляторной батареи

6. Расчет выпрямительно-преобразовательной панели ПВП-ЭЦК

7. Расчет стрелочной панели ПСП-ЭЦК

8. Расчет преобразовательных панелей ПП25-ЭЦК

9. Расчет вводной панели ПВ-ЭЦК и нагрузки на внешние источники тока

10. Резервная электростанция

11. Сметно-финансовый расчет электропитающей установки

Заключение

Библиографический список

Приложение

1. Разработка технических данных ЭПУ

1.1 Объект электропитания и основные требования к ЭПУ

Современная система ЭЦ характеризуется централизованным питанием всех объектов: светофоров, стрелочных электроприводов, РЦ (рельсовых цепей) и сооружаемых в комплексе с ЭЦ устройств станционной оперативно-технологической связи, поездной радиосвязи, устройств пневматической системы очистки стрелок от снега и др.

Аппаратура ЭЦ устанавливается в отдельных зданиях, выполняемых по типовым проектам, которые называются постами ЭЦ.

Для нормального функционирования объектов ЭЦ, аппаратуры связи и других устройств, расположенных на постах ЭЦ, требуется электрическая энергия, которая обеспечивается электроустановками (ЭУ).

Основными элементами ЭУ являются:

Устройства электроснабжения (электростанции, линии электропередачи, трансформаторные подстанции)

Собственные электрические станции (осуществляют резервное электроснабжение)

Сети электросилового оборудования и освещения (обеспечивают энергией системы вентиляции, отопления, оборудования мастерских и рабочее освещение производственных помещений)

Электропитающие установки (ЭПУ) являются основной частью ЭПУ предприятия, они предназначены для преобразования, регулирования, распределения и обеспечения бесперебойности подачи различных напряжений переменного и постоянного тока, необходимых для нормальной работы устройств автоматики и связи. ЭПУ включают в себя следующие элементы: выпрямительные и преобразовательные устройства, аккумуляторные батареи, устройства стабилизации напряжения и тока, распределительно-коммутационные устройства, распределительные сети, устройства защиты сигнализации.

ЭПУ должны удовлетворять следующим основным требованиям: обеспечивать надежное, бесперебойное (беспрерывное) электропитание аппаратуры напряжением необходимой стабильности, с допустимой величиной пульсации; быть экономичными при строительстве и эксплуатации; обладать достаточно высокими значениями КПД и коэффициента мощности; быть максимально автоматизированными; допускать возможность развития поста ЭЦ без замены основного силового оборудования.

1.2 Исходные данные для проектирования ЭПУ

Табл. 1 - Исходные данные для проектирования ЭПУ

1.3 Характеристика электроснабжения

Все устройства автоматики и связи и другие потребители электрической энергии, размещаемые на постах ЭЦ, по надежности функционирования и требованиям к электроснабжению подразделяются на три категории.

К I категории относятся электроприемники, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству и т.д.

Ряд устройств автоматики и связи, предъявляющих еще более высокие требования к надежности электроснабжения, выделены в особую группу первой категории.

К электроприемникам II категории относятся устройства компрессорных станций для очистки стрелок от снега, громкоговорящая парковая связь и др.

К электроприемникам III категории относятся сети общего освещения и устройства вентиляции служебно-технологических помещений, электрооборудование мастерских, гаражей и др.

1.4 Системы электропитания и характеристика питаемых устройств

По способу построения аппаратуры системы электропитания принято подразделять:

автономную (режим “заряд-разряд”)

буферную

безаккумуляторную

комбинированную

Буферные системы делятся на режимы:

среднего тока

импульсного подзаряда

непрерывного подзаряда

В случае электроснабжения от двух внешних независимых надежных источников электрической энергии (э/э) применяется безбатарейная система питания. В случае питания от одного источника или двух надежных источников э/э применяется батарейная система электропитания.

Все устройства автоматики на посту ЭЦ по типу питания можно разбить на четыре группы.

I группа - устройства для работы которых требуется источник постоянного тока с напряжением 24 В (релейные схемы, осуществляющие зависимости по установки маршрутов; часть ламп панелей питания, табло и пульта)

II группа - устройства, для работы которых требуется источник постоянного тока с напряжением 220 В (электродвигатели постоянного тока для стрелочных приводов)

III группа - устройства, для которых требуются источники переменного тока с частотой 50 Гц с различными напряжениями (лампы табло(24 В), лампы светофоров (220 В), контрольные цепи стрелок (220 В), РЦ 50 Гц при автономной тяге (220 В)).

IV группа - устройства, для питания которых требуются источники переменного тока с частотой отличной от 50 Гц. РЦ (рельсовые цепи) с частотой 25 Гц (220 В).

1.5 Требования к качеству электрической энергии

Для устройств СЦБ стабильность напряжения переменного тока должна быть не хуже k = (-10 +5)% (k - точность стабилизации), допустимое изменение частоты - не более 2%, величина коэффициента нелинейных искажений не выше 10%. Относительное изменение напряжения постоянного тока должно быть не более k = 10%. Величина пульсации не нормируется, но должна быть, возможно, меньше.

Мы используем два вида напряжения.

220В - допустимое колебание напряжения 220 10% = 198 - 242 В - переменный ток.

24В - допустимое колебание напряжения 24 10% = 21.6 - 26.4 В - постоянный ток.

1.6 Аккумуляторная батарея

В ЭПУ постов ЭЦ выполняет следующие функции:

Является источником резервного питания наиболее ответственных устройств поста ЭЦ, при отключении источников переменного тока.

Обеспечивает безобрывность цепей питания при переключении фидеров питания и запуска ДГА.

Обеспечивает дополнительное сглаживание пульсации напряжения на выходе выпрямителей.

Для аварийного питания стационарной аппаратуры автоматики и связи на постах ЭЦ наиболее часто используют кислотно-свинцовые аккумуляторы. Щелочные аккумуляторы для питания стационарной аппаратуры используют редко, ввиду сильного изменения напряжения при разряде.

Время работы контрольной аккумуляторной батареи при безбатарейной системе питания устанавливается равным 12 часам.

Два часа отводятся на основной режим, когда питание получают наиболее важные устройства автоматики на станции и десять часов - на дополнительный, когда часть этих устройств выключается

Табл. 2 - Характеристика объектов электропитания и основные требования к ЭПУ

2. Разработка структурной схемы ЭПУ

Целью расчетов при проектировании ЭПУ постов ЭЦ является выбор типов и величин нагрузок, необходимых для работы станции с заданными исходными данными, распределение этих нагрузок между элементами электропитающей аппаратуры (панели питания, выпрямители, преобразователи, трансформаторы и др.) и определение необходимого количества этих устройств.

Для электропитания устройств автоматики средних и крупных станций с числом стрелок более 30 разработаны панели: вводная ПВ-ЭЦК, распределительная ПР-ЭЦК, выпрямительно-преобразовательная ПВП-ЭЦК, преобразовательная ПП25-ЭЦК и несколько вариантов стрелочных панелей.

Структурная схема ЭПУ для питания оборудования электрической централизации на крупных станциях при электротяге постоянного тока на участках и безбатарейной системе питания приведена на рисунке 1.

ШВП-73 (щит выключения питания) - предназначен для быстрого и надежного отключения всех видов электропитания при пожарах. На щите установлены четыре автоматических выключателя типа А-3114/7 и разрядники типа РВН-0,5 для защиты от перенапряжений.

Вводная панель ПВ-ЭЦК предназначена для:

· Подключения двух независимых внешних источников переменного тока (фидер 1 и 2) напряжением 220/220В, подстанция районных энергосистем и резервной воздушной линии электроснабжения (ВЛ).

· Контроля над состоянием этих источников.

· Начального распределения переменного тока 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 (светофорам, маршрутным указателям, лампам табло).

· Изоляции цепей питания от заземленной сети переменного тока.

· Непрерывного контроля над сопротивлением изоляции цепей питания и сигнализации о понижении изоляции при повреждении кабеля.

· Переключения светофоров, маршрутных указателей и ламп табло на различные режимы питания.

· Формирования импульсного питания различных нагрузок.

Выпрямительно-преобразовательная панель ПВП-ЭЦК предназначена для:

· Питания реле на стативах поста ЭЦ и других устройств постоянным током напряжением 24В.

· Содержания буферной аккумуляторной батареи в различных режимах.

· Получения переменного тока напряжением 220, 180 и 110В для работы устройств гарантированного питания за счет энергии аккумуляторной батареи.