Разработка электропитающей установки и расчет основных её элементов

Содержание

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Неотъемлемой частью устройств  автоматики, телемеханики и связи  на железнодорожном транспорте являются источники электропитания, от надёжности действия которых полностью зависит  чёткая и бесперебойная работа основных устройств, обеспечивающих безопасность движения поездов.

Самой простой электропитающей  установкой может быть батарея, составленная из первичных элементов. Электропитание можно осуществить также от аккумуляторных батарей.

Наиболее эффективны буферные электропитающие  установки, т. е. установки, где применена система параллельной работы автоматизированных выпрямителей с аккумуляторными батареями, а также установки без аккумуляторных батарей, с помощью которых осуществляется непосредственное питание от сети переменного тока через автоматизированные выпрямители.

Мы разрабатываем электропитающую  установку и рассчитываем основные её элементы, включая полупроводниковый  преобразователь - выпрямитель.

 

 

1 Выбор и характеристика  системы электропитания МРЦ

В соответствии с ГОСТ 32.14-80 [5], определяющим деление электроприёмников железнодорожного транспорта в отношении надежности снабжения их электроэнергией на три категории, устройства электрической централизации (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.

Характер удовлетворения этого требования зависит от условий  внешнего электроснабжения на данной станции. Так как  количество стрелок на заданной станции  более 30, то будем обеспечивать электроснабжение устройств МРЦ по двум раздельным линиям от двух независимых источников внешних сетей переменного тока. В этом случае в качестве третьего независимого источника питания предусматривается установка автоматизированного дизель - генератора ДГА и электропитание устройств МРЦ осуществляется по безбатарейной системе.[2,3].

Если используемые для устройств ЭЦ источники внешнего электроснабжения питает народнохозяйственные потребители 1-й категории, то дизель-генератор на посту ЭЦ должен автоматически включаться в работу лишь при исчезновении напряжения на обоих внешних источниках.

Безбатарейная система питания характеризуется  питанием основных объектов централизации - светофоров, рельсовых цепей, стрелок - только переменным током 220 В непосредственно от сети или через выпрямители (преобразователи частоты). Релейные схемы, осуществляющие зависимость при установке и размыкании маршрутов, также питаются через выпрямители. Поскольку некоторые реле этих схем чувствительны к кратковременных перерывам питания, то для их работы предусматривается контрольная батарея 24 В. Аккумуляторы этой батареи выполняют также роль высококачественного сглаживающего фильтра по подавлению пульсаций выпрямленного напряжения. В настоящее время батарея 24 В используется также для резервирования питания красных ламп и пригласительных огней входных светофоров через статические преобразователи постоянного тока.

 

2 Комплектация щитовой установки МРЦ панели управления

Сооружаемая на посту МРЦ щитовая  установка комплектуется типовыми панелями питания в зависимости  от количества централизованных стрелок, рода тяги и системы питания МРЦ. При безбатарейной системе питания на крупных станциях в настоящее время находят применение панели питания серии ЭЦК следующих типов[6,7]: ПВ-ЭЦК - вводная, ПР-ЭЦК - распределительная, ПВП-ЭЦК – выпрямительно - преобразовательная, ПСП-ЭЦК, ПСТ-ЭЦК - стрелочная, ПП25—ЭЦК - преобразовательная рельсовых цепей.

Вводная панель ПВ-ЭЦК предназначена для ввода, контроля и начального распределения питания 380/220 В по основным видам нагрузок: устройствам СЦБ, связи, маневровым постам, гарантированному и негарантированному освещению и силовой нагрузке.

Панель обеспечивает: подключение  двух фидеров трехфазного тока от внешних источников и одного фидера от резервной электростанции ДГА; автоматическое переключение нагрузки с одного фидера на другой при исчезновении напряжения или снижении его ниже допустимого; автоматический запуск резервного дизель - генератора при нарушении питания фидеров; подключение основных видов нагрузок; оптическую и акустическую сигнализации отсутствия напряжения на фидерах и перегорания предохранителей; счет числа отключений фидеров.

Напряжение переменного тока 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.

Ручная коммутация филеров производится с помощью тумблеров 1ФВ и 2ФВ, контакты которых заведены в цепи магнитных пускателей (контакторов) включения фидеров 1ЭФ, 2ВФ, подключающих напряжение к нагрузкам.

Для снятия напряжения с магнитных  пускателей при профилактических осмотрах и ремонтах установлены рубильники 1В, 2В.

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

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.

Основу панели ПР-ЭЦК составляют два мощных трехфазных трансформатора ТрС1 и ТрС2 по 4,5 кВ×А каждый, вторичные обмотки которых разделены, используются индивидуально и рассчитаны на максимальную фазовую нагрузку 1,5 кВ×А.

Для защиты и включения ТрС1 и  ТрС2 используются автоматические выключатели 1АВ и 2АВ.

Вторичные обмотки ТрС1 и ТрС2 используются для включения следующих нагрузок ЭЦ по переменное току: светофоров (обмотки "с" ТрС1 и "а", "в", "с", ТрС2), маршрутных указателей (обмотки "в" ТрС1 и ТрС2), контрольных  цепей стрелок (цепь ПХКС 220 В от "в" ТрС1), лампочек табло и питающих панелей (обмотка "а" ТрС1 напряжением 24 В), аппаратуры передачи стрелок на местное управление (цепь ПХМУ 110 В от обмотки “в” ТрС1 через трансформатор Тр5), дешифрирующих устройств  кодовых сигналов автоблокировки (цепи ПХ16, ПХ12 напряжением 16 В, 12В через трансформатор Тр9 (СОБС-2А) от обмотки "а" ТрС2), лампочек пультов ограждения путей осмотра и ремонта подвижного состава (цепи ОПХ, ОПХМ напряжением(24 36) В, получаемым от "а" ТрС2 через Тр10), кодовых трансмиттеров и трансмиттерных реле схем кодирования рельсовых цепей (цепь ПХТР 110 В от "а" ТрС2 через Тр8), кодирующих трансформаторов 50 Гц на участках с автономной и электрической тягой постоянного тока, а также рельсовых цепей 50 Гц, если по каким-либо причинам они проектируются на станции (цепи ПХ1, ПХ2 обмоток "а" и "в" ТрС2), а также внепостовых цепей централизации и электропневматических клапанов (ЭПК) певмоочистки стрелок, получающих питание по цепи ПХ220 от "а" ТрС2 через панель ПВП-ЭЦК.

При выключении источников переменного  тока, контролируемых аварийными реле СА, панелью обеспечивается резервирование по переменному току от преобразователя  панели ПВП-ЭЦК цепей гарантированного непрерывного (ПХР, ПХР1) и импульсного (ПХСМ) питания ламп входных светофоров, реле местного управления (ПХМУ), дешифраторных ячеек (ПХ12, ПХ16) и импульсного питания ламп табло (СМ). Цепь гарантированного непрерывного питания ламп табло (С) резервируется по постоянному току от аккумуляторной батареи через панель ПВП-ЭЦК. Остальные цепи непрерывного (СХ) и импульсного (РСХМ, СХМ) питания ламп табло, в том числе подсветки стрелочных участков (1НКСХ, 2НКСХ, 1ЧКСХ, 2ЧКСХ) и контрольных лампочек стрелочных коммутаторов (КМС) резервированным питанием не обеспечиваются.

Плавная регулировка напряжения на лампах табло осуществляется с помощью  регулятора РНТ.

Для обеспечения мигающего режима ламп светофоров, табло и пультов  ограждения составов в панели установлен бесконтактный датчик импульсов  ДИ и четыре блока силового кодирования (БСК1 БСК4), коммутирующие цепи переменного тока. Питание блоков БСК2 БСК4 по переменному току производится от цепи, которую они коммутируют, а блока БСК1- от обмотки "с" ТрС1 напряжением 40 В через трансформатор Тр3. Мигающий режим ламп входных светофоров (цепь ПХСМ) резервируется от преобразователя панели ПВП-ЭЦК по цепям ПХГКС180 и ПХР1.

Импульсное питание лампочек табло  осуществляется в двух режимах: с  частотой мигания 60 и 40 проблесков в минуту. Поэтому для их формирования используются два блока: БСК2 и БСКЗ (цепи РСХМ, СХМ, СМ).

Для исключения возможности непрерывного питания в цепях мигания ламп светофоров и пультов ограждения при повреждении приборов коммутации в панели установлены реле контроля импульсных шин питания КМГ1 и КМГ2.

Схемой панели предусмотрена возможность  питания светофоров в трех режимах: дневном – 220 В, ночном –180 В и  двойного снижения напряжения – 110 В. Для  переключения этих режимов используются реле ДН, СН.

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  путей отправления при групповых светофорах переводятся через трансформатор Тр7 на напряжение 50 В (цепи ПХУС1, ПХУС2).

Ряд маршрутных указателей может находиться на значительном удалении от поста  ЭЦ. Чтобы уменьшить в этом случае жильность кабеля, питание их предусматривается повышенным напряжением 232 В, получаемым через автотрансформатор Тр5 (ПХУ2, ПХУС2).

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, 320 В при отключении внешних сетей для гарантированного питания определенных нагрузок по переменному току, а также питания аппаратуры постоянного тока 24 В и 220 В.

На панели ПВП-ЭЦК (рис.1) установлено  следующее основное оборудование:

1) трехфазный выпрямитель ВП1 типа  УЗАТ-24-30, рассчитанный на ток  нагрузки до 30 А при номинальном  напряжении постоянного тока 24 В;

2) преобразователь-выпрямитель ПП  типа ППВ-1 мощностью 1 кВт, рассчитанный на ток нагрузки в режиме выпрямления 20 А, 24 В и в режиме преобразования - до 5 А, 220 В.

3) трансформатор Тр1 (СОБС-2А) и  выпрямитель В для питания  внепостовых схем ЭЦ напряжением  (28-30) В при токе нагрузки до 2,8 А;

4) трансформатор Тр2 (ПОБС-ЗА) и выпрямитель ВП2 (ВУС-1,3) для питания ЭПК пневмообдувки стрелок напряжением 220 В постоянного тока при нагрузке, не превышающей 1 А;

5) приборы автоматики, состоящие  из полупроводниковых реле напряжения 1РН, 2РН типа РНП, электромагнитных реле ФЗ (форсированного заряда батареи), О, ОП (отключения преобразователя), ДН (режима "день-ночь"), СН (двойного снижения напряжения), СА (аварии сети переменного тока), ВВ (включения вентиляции аккумуляторного помещения), БПК (контроля блока питания внепостовых схем).

Кроме того, на панели установлены  сигнализаторы заземлении, измерительные  приборы, защитное оборудование от перегрузок, а также лампочки индикации по контролю режима работы зарядных устройств, преобразователя, перегорания предохранителей и др.

В зависимости от фактического напряжения аккумуляторной батареи панель ПВП-ЭЦК  обеспечивает содержание ее в режиме непрерывного подзаряда или формированного заряда. Переключение батареи из одного режима в другой производится автоматически  посредством реле 1РН и ФЗ.

В нормальных условиях, когда батарея  заряжена, она находится в режиме непрерывного подзаряда и на ней  поддерживается напряжение (26±0,6) В. При  снижении напряжения батареи до (24 ±0,3) В обесточивается реле ФЗ, которое  переводит выпрямители на режим форсированного заряда батареи при одновременном питании нагрузок. Во время перевода батареи на форсированный режим включается вентиляция аккумуляторного помещения. Контроль ее включения осуществляет реле ВВ, контакты которого введены в цепь включения зарядных агрегатов ВП1 и ПП. В процессе заряда батареи напряжение на ней возрастает. При достижении напряжения (31±0,3) В срабатывает реле ФЗ, в результате чего заряд батареи прекращается, и она переводится в режим непрерывного подзаряда.

Преобразователь-выпрямитель ПП переводится в режим преобразования постоянного тока батареи в переменный ток 220 В 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 (ПСП-ЭЦК) и приводов трехфазного переменного тока (ПСТ-ЭЦК), а также электрообогрева контактов их автопереключателей.

Стрелочные панели выпускаются  в четырех исполнениях. Из них  панели ПСПН-ЭЦК1 (ПСТН-ЭЦК1) не рассчитаны на электрообогрев стрелочных приводов и применяются в районах с  сухим климатом. Панели ПСПН-ЭЦК2 (ПСТН-ЭЦК2), ПСПН-ЭЦКЗ (ПСТН-ЭЦКЗ) обеспечивают обогрев приводов и рассчитаны на мощность цепей обогрева соответственно 4,5 и 9 кВ×А. Панели ПСПР-ЭЦК (ПСТР-ЭЦК) выполнены с учетом резервирования электропитания цепей перевода стрелок от аккумуляторной батареи через преобразователь и применяются в основном при батарейной системе питания.

Во всех стрелочных панелях электропитание рабочих цепей стрелок разделено  на две группы. Каждая группа в целях  изоляции ее цепей от заземленной  сети переменного тока питается через  отдельный трехфазный трансформатор  ТрС1 (ТрС2) мощностью 4,5 кВ*А, работающий в панелях типа ПСПН-ЭЦК на мощный выпрямитель 1В (2В) напряжением 220 В.