Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції.  /  Зміст  /  Розділ 13. Електроживлення телекомунікаційних систем зв’язку   /  Тема 13.3. Типове обладнання електроустановок підприємств електрозв’язку

Зміст:

13.3.1. Типове обладнання електроустановок підприємств електрозв’язку

Під час проектування і спорудження електроустановок підприємств електрозв’язку необхідно користуватися відомчими нормами технологічного проектування ВНТП 332—81, загальними «Правилами експлуатації пристроїв електроустановок», вимогами ДСТУ 5237—83, а також правилами технічної експлуатації і техніки безпеки у процесі експлуатації електроустановок споживачем.

Особливості побудови, склад обладнання і режими роботи ЕУ визначаються вимогами апаратури зв’язку, умовами зовнішнього електропостачання й обраною системою первинного електроживлення змінним і постійним струмами.

Деякі пристрої й апарати застосовуються в ЕУ незалежно від їхньої належності до тієї чи іншої галузі зв’язку, а також від умов зовнішнього електропостачання. До таких пристроїв належать трансформаторні підстанції, власні електростанції, комутаційне і розподільне обладнання в колах постійного і змінного струмів, різного роду перетворювачі електричної енергії й агрегати безперебійного живлення, акумуляторні батареї, пристрої заземлення тощо.

Будь-яке підприємство зв’язку, що належить до особливої групи першої категорії споживачів електричної енергії, як правило, обладнують власною трансформаторною підстанцією з двома чи трьома високовольтними вводами від електричних мереж енергосистем (зовнішнє електропостачання).

За наявності двох (чи одного) незалежних джерел зовнішнього електропостачання ЕУ обладнують власними резервними електростанціями (винятки складають ЕУ на вузлових АТС ємністю від 3000 до 20000 номерів і на районних мережах, для яких передбачається застосування пересувних електростанцій, що базуються на телефонних вузлах). У разі зовнішнього електропостачання від двох незалежних джерел власна резервна електростанція (за винятком мережних вузлів і вузлів автоматичної комутації) обладнується одним дизель-генератором. Потужність дизель-генератора вибирають з розрахунку необхідності забезпечення електроенергією: споживачів, віднесених до особливої групи 1 категорії; власних витрат АДЕМ; для післяаварійної дозаряджання АБ і звичайного освітлення. За наявності одного джерела зовнішнього електропостачання резервна АДЕМ обладнується двома дизель-генераторами. Власні резервні АДЕМ мережних вузлів і вузлів автоматичної комутації обладнуються двома робочими дизель-генераторами, здатними забезпечити тривалу автономну роботу цих підприємств електрозв’язку, й одним резервним дизель-генератором, здатним автоматично заміщати кожного з працюючих.

Для підприємств електрозв’язку, що належать за умовами надійності електропостачання до першої категорії споживачів, резервна АДЕМ з одним дизель-генератором передбачається тільки у разі зовнішнього електропостачання від одного джерела електроенергії.

Промисловість випускає автоматизовані дизель-генераторні установки потужністю 4 кВт, 8 кВт, 16 кВт, 24 кВт, 48 кВт, 100 кВт і 500 кВт. Зазначені потужності відповідають номінальній потужності одного дизель-генератора. Якщо потужність одного агрегату недостатня для живлення всіх споживачів, що підключаються до АДЕМ, допускається встановлення двох і більше агрегатів, що працюють паралельно.

Для підвищення надійності електропостачання в ЕУ широко використовується резервування шляхом переключення споживачів з пошкодженого на справно діюче джерело електроенергії змінного струму. Застосування автоматичного ввімкнення резерву (АВР) дає можливість скоротити перерви в подачі електроенергії змінного струму, а отже, зменшити кількість і потужність резервного обладнання (зменшити ємність АБ і потужність силових трансформаторів, встановлених на трансформаторній підстанції), а також дозволяє створити ЕУ, якій не потрібна присутність обслуговуючого персоналу. В ЕУ підприємств електрозв’язку АВР здійснюється на стороні низької напруги (380/220 В). Для застосування АВР необхідна наявність, принаймні, двох незалежних джерел електроенергії, як ті, які можуть бути джерелами зовнішнього електропостачання, так і власна резервна АДЕМ. Промисловість випускає АВР на струми 63, 100, 160, 250, 400 і 630 А.

Для розподілу електроенергії змінного струму по споживачах ЕЖУ і відключення окремих споживачів при перевантаженнях і коротких замиканнях у колах цих споживачів з метою забезпечення селективного захисту джерел електропостачання в ЕУ підприємств електрозв’язку широко застосовуються:

  • автоматизовані щити змінного струму (ЩЗС);
  • силові розподільні пункти і силові щити.

Для перетворення електроенергії змінного струму в електроенергію постійного струму широкого застосування в ЕУ підприємств електрозв’язку набули автоматизовані випрямні пристрої типів ВПК, ВПЛЗ-3 і ВУТ.

Нині на підприємствах електрозв’язку широко використовуються випрямні пристрої на кремнієвих некерованих вентилях типу ВПК, призначені для буферної роботи з АБ і для заряджання цих АБ. Ці пристрої забезпечують стабілізацію вихідної напруги з точністю ±2 % чи вихідного струму з точністю 5...10 % за допомогою магнітних підсилювачів із внутрішнім зворотним зв’язком, робочі обмотки яких включені послідовно в коло вентилів трифазного мостового випрямляча (схема Ларіонова).

Випрямний пристрій типу ВПЛЗ-3 складається з двох випрямних пристроїв типу ВЛ (ідентичних ВПК, за винятком схеми автоматики, сигналізації та захисту) і загальної шафи фільтрів. Пристрої ВПЛЗ-3 призначені для електроживлення апаратури зв’язку великих АМТС при двопроменевій безакумуляторній системі живлення. Вони мають додаткову тиристорну приставку, що забезпечує зниження викидів вихідної напруги випрямного пристрою після виходу з ладу запобіжника (спрацьовування автомата у разі короткого замикання в колі відповідного навантаження). Схему тиристорної приставки показано на рис. 13.3.1. Після виходу з ладу запобіжника F у колі навантаження Rн енергія, накопичена у дроселі L1 і L2 фільтра, забезпечує появу ЕРС самоіндукції на обмотках трансформатора, під впливом якої схема керування (СК) вмикає тиристор VS3, який, у свою чергу, вмикає коло розряду енергії, накопиченої в L1 і L2. Максимальний викид напруги на ємності C2 не перевищує 1,2 Uвих. ном.

Рис. 13.3.1. Схема підключення приставки до ВПЛЗ-2

На сьогодні замість випрямних пристроїв типу ВПК промисловість випускає випрямні пристрої типу ВУТ. У них застосовується трифазна мостова схема на тиристорах (повністю керована) й імпульсно-фазовий спосіб керування тиристорами. Вони характеризуються кращими якісними (задовольняють вимоги ДСТУ 5237-83), енергетичними й об’ємно-масовими показниками. Мають швидкодіючий захист від перевантажень і перенапруг на виході і забезпечують повністю автоматизований заряд АБ на двох ступенях.

Для живлення апаратури АТС невеликої ємності (до 300...500 номерів) декадно-крокової і координатної систем застосовують однофазні випрямні пристрої ВБ-60/5; ВБ-60/10; ВТ-60/5; ВБ-60/15 і ВБ-60/25. Для безпосереднього живлення (без АБ) телефонних станцій ручного обслуговування застосовують випрямні пристрої ВБ-24/3-3 і ВБ-24/6-3. Ці випрямні пристрої виконані за однією схемою. Силова частина складається з однофазного ферорезонансного стабілізатора, трифазного випрямного моста і дволанкового Г-подібного вихідного фільтра. З 1977 р. промисловість випускає однофазні випрямні пристрої ВБ-60/5-3; ВТ-61/5-3; ВБ-60/10-3 і ВБ-60/15-3, у яких стабілізація вихідної напруги здійснюється зміною кута відключення тиристорів випрямного пристрою, виконаного на базі однофазної мостової схеми випрямлення (містить два тиристори і два некеровані вентилі). У модернізованих випрямних пристроях на 24 В, призначених для живлення телефонних станцій невеликої ємності й інших аналогічних споживачів як у буфері з АБ, так і без неї, застосовується імпульсний метод регулювання. Схему силової частини блока ВБ-24/6-4 наведено на рис. 13.3.2. Силова частина блока містить: вхідний завадоподавляючий фільтр C1, C2; некерований випрямний пристрій (T, VD1, VD2 і CЗ); імпульсний стабілізатор з регулюючим елементом VT1, VT2 і вихідним фільтром L1, VD3, C4; вихідний завадоподавляючий фільтр L2, C5 і вихідний Г-подібний згладжувальний LC-фільтр L3, C6. Схему управління імпульсним стабілізатором побудовано на ІС серії К142ЕП1А. Стабілізація вихідної напруги здійснюється методом двопозиційного управління. Випрямний пристрій має захист від підвищення вихідної напруги, а також від перевантаження і короткого замикання на виході; ККД пристрою дорівнює 70 %.

Рис. 13.3.2. Схема силової частини ВБ24/6-4

В ЕЖУ підприємств електрозв’язку для резервування електричної енергії постійного струму, що виробляється за допомогою випрямних пристроїв, широко застосовуються кислотні акумуляторні батареї. Лужні акумулятори застосовують тільки на сільських підприємствах і спорудах зв’язку, в яких навантаження кожного номіналу напруги не перевищує 25 А.

Згідно з ВНТП 332—81, усі ЕЖУ підприємств електрозв’язку повинні мати дві АБ на один номінал вихідної напруги. Для всіх підприємств електрозв’язку, що належать за умовами надійності електропостачання до особливої групи першої категорії споживачів, а також для РВЗ-СГ (сільськогосподарських районів), ємність кожної групи АБ розраховують з умови забезпечення протягом 0,5 год електроживлення струмом найбільшого навантаження всіх технологічних потреб, а також мереж евакуаційного й аварійного освітлення. Винятки складають тільки ЕЖУ невузлових АТС ємністю від 3000 до 20000 номерів на районних мережах, що забезпечені зовнішнім електропостачанням від двох незалежних джерел електроенергії і не мають власної електростанції, для яких ємність кожної групи АБ розраховується на 1 год роботи. Розрахункова працездатність кожної групи АБ для сільських електромеханічних АТС — 5 років, а електронних АТС — 12 років.

Кислотні акумуляторні батареї також широко застосовуються в агрегатах безперебійного живлення (АБЖ) змінним струмом, виконаних на тиристорах або транзисторах. У ЕЖУ підприємств зв’язку застосовують стаціонарні відкриті акумулятори для тривалого розряджання типу С і для короткочасних розрядів типу КР, а також закриті стаціонарні акумулятори типу СН. Останні можна експлуатувати як у режимі короткочасного, так і в режимі тривалого розряду. Акумулятори типу СН випускають ємністю від 36 до 1152 А/год у режимі десятигодинного розряду.

Широкого застосування в ЕЖУ підприємств електрозв’язку при буферній системі електроживлення набувають пристрої автоматичної комутації акумуляторних батарей (АКАБ). Ці пристрої забезпечують стабілізацію вихідної напруги ЕЖУ з точністю ±10 % у всіх її режимах роботи за рахунок автоматичної комутації числа елементів АБ, підключених паралельно навантаженню. Структурну схему пристрою АКАБ-60/1500 на максимальний струм навантаження 1500 А при напрузі 60 В показано на рис. 13.3.3 суцільними лініями. За наявності зовнішнього електропостачання (нормальний режим роботи ЕЖУ) живлення апаратури здійснюється безпосередньо від буферних випрямлювачів типу ВПК або ВПТ, що працюють у режимі стабілізації напруги (на рис. 13.3.3 показано один БВ).

Рис. 13.3.3. Структурна схема АКАБ-60/1500-224

Основні елементи АБ (ОЕ) кількістю 28 (або 29) елементів у кожній гілці, підключені до навантаження через замикаючі контакти 7...9 контакторів КМ1 і КМ2, перебувають у режимі підзарядження від БВ. Перша група додаткових елементів АБ (ДЕ1) з трьох акумуляторів у кожній гілці одержує підзарядження від випрямляча заряду ЗВ1. Друга група додаткових елементів ДЕ2 з двох або трьох акумуляторів у кожній гілці одержує підзарядження від ЗВ2. Випрямлячі заряду ЗВ1 і ЗВ2 входять до складу пристрою АКАБ. Зарядні випрямлячі ЗВ1 і ЗВ2, призначені для зарядження відповідно ДЕ1 і ДЕ2, у нормальному режимі роботи ЕЖУ відключені від мережі автоматикою АКАБ.

До складу АКАБ-60/1500 входять три ідентичні пристрої контролю напруги ПКН1, ПКН2 і ПКНЗ, що являють собою порогові пристрої, виконані на базі тригерів Шмітта. Останні через проміжні підсилювачі потужності забезпечують вмикання або вимикання електромагнітних реле, що входять до складу кожного ПКН. Електромагнітні реле ПКН через проміжні контактори керують роботою силових контакторів КМ1 і КМ2.

При зникненні у мережі змінного струму електромагнітні реле втрачають живлення в колі змінного струму ЗВ1 і ЗВ2 і своїми замкненими контактами через проміжне реле забезпечують коло живлення котушки силового контактора КМ1. У результаті цього негайно після зникнення у мережі змінного струму і спрацьовування КМ1 живлення навантаження здійснюється від ОЕ і ДЕ. Безперервність живлення навантаження при розмиканні контактів 7...9 контактора КМ1 здійснюється від ОЕ АБ через вентиль VD7 і запобіжник F3. Після замикання контактів 7, 8 КМ1 вентиль VD7 замикається напругою акумуляторів ДЕ1. Підключення ДЕ1 до ОЕ матиме місце й у тому разі, коли в аварійній ситуації за наявності мережі змінного струму напруга на навантаженні знизиться до значення 58 В, при якому реле пристрою контролю ПКНЗ знеструмлюється. Якщо після підключення ДЕ1 напруга на навантаженні в результаті розрядження АБ зменшиться до 59 В, то спрацьовує ПКН1, і через проміжне реле створюється коло живлення котушки контактора КМ2. Контактор КМ2 своїми нормально розімкненими контактами 7, 8 підключає до навантаження ДЕ2. Безперервність живлення навантаження при спрацьовуванні КМ2 забезпечується вентилем VD8 через запобіжник F4 від ОЕ і ДЕ1.

При появі напруги в мережі змінного струму БВ резервний зарядний випрямляч (РЗВ) автоматично вмикається в режим стабілізації струму для заряду всієї ДБ (ОЕ плюс ДЕ1 і ДЕ2). Напруга на АБ у процесі зарядки підвищується. При напрузі на навантаженні, що дорівнює 66 В, спрацьовує ПКН2, який забезпечує відмикання від навантаження ДЕ2 контактором КМ2. Безобривність кола заряду всієї АБ на час спрацьовування контактора КМ2 забезпечується вентилем VD7 через F4. Останнє необхідно для запобігання неприпустимих перенапруг на навантаженні при спрацьовуванні КМ2. Одночасно з вимиканням КМ2 подається сигнал на вмикання ЗВ2 для роботи в режимі стабілізації струму для зарядження ДЕ2. Після відключення ДЕ2 від навантаження заряд ОЕ і ДЕ1 продовжується від БВ і РЗВ, що працюють, як і раніше, в режимі стабілізації струму, доти, доки напруга на ОЕ не досягне 59,5 В. При цій напрузі спрацьовує ПКНЗ, що забезпечує у разі повторного спрацьовування ПКН2 вимикання КМ1 і, отже, відключення від навантаження ДЕ1, а також вмикання ЗВ1 у режим стабілізації струму для зарядження ДЕ1. Безобривність кола заряду ОЕ і ДЕ1 від БВ і РЗВ при переключенні контактів КМ1 забезпечується вентилем VD6 через F3.

Буферні випрямлячі і РЗВ заряджають акумулятори ОЕ в режимі стабілізації струму доти, доки напруга на ОЕ не досягне 2,3·28 = 64,5 В. Після цього БВ автоматично переводяться в режим стабілізації напруги, а РЗВ вимикається. Зарядні випрямлячі ЗВ1 і ЗВ2 заряджають відповідно ДЕ1 і ДЕ2 доти, поки напруга на них не досягне 2,35 В на елемент, після чого ЗВ1 і ЗВ2 вимикаються, а ЗВ1 і ЗВ2 вмикаються. Схемою автоматики АКАБ передбачається також вимкнення ЗВ1 і ЗВ2 при вимиканні вентиляції акумуляторної.

Вітчизняна промисловість випускає АКАБ, які забезпечують безперервну комутацію однієї групи ДЕ, АБ, для ЕЖУ на напругу 24 В: АКАБ-24/500-2 на струм до 500 А та АКАБ-24/1500 на струм до 1500 А. Для ЕЖУ на напругу 60 В випускаються АКАБ-60/800 на струми від 140 до 800 А та АКАБ-60/1500 на струми від 800 до 1500 А. При струмах, менших 140 А, використовуються шафи комутації типу ШК-60/150.

Стабілізація вихідної напруги ЕЖУ може здійснюватися також за допомогою вольтододатних конверторів, що авторегулюються. На сьогодні промисловість випускає два типи транзисторних вольтододатних конверторів: KB 12/100 з межами регулювання вихідної напруги від 1 до 12 В і КВ 6/100 із межами регулювання вихідної напруги від 1 до 6 В. Максимальне значення вихідного струму конверторів — 100 А. Мінімальне значення — 10 А. Пристрій KB 12/100 призначений для стабілізації вихідної напруги ЕЖУ — 60 В, a KB 6/100 для ЕЖУ — 24 В.

Для розподілу електроенергії постійного струму, що виробляється ЕЖУ, і забезпечення селективного захисту споживачів широко застосовують автоматичні вимикачі типу АВМ, А-3700, А-63М та ін. Промисловість випускає розподільні щити і шафи, а також стояки живлення, укомплектовані автоматичними вимикачами.

Струморозподільні шафи для квазіелектронних станцій типу СШ укомплектовані 84 автоматами типу А-63М. Промисловість випускає СШ на напругу 24 і 60 В.