Структура системи електроживлення та вимоги до неї

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекція

Структура системи електроживлення та вимоги до неї

І. Навчальна та виховна мета

1. Надати слухачам систематизовані знання щодо структури системи електроживлення, видів систем електроживлення та їх характеристик

2. Ознайомити слухачів з вимогами, що висуваються до системи електроживлення

ІІ. Навчальні питання

1. Структура системи електроживлення

2. Вимоги до системи електроживленн

ІІІ. Навчально-матеріальне забезпечення

Мультімедийній проектор, презентація на носієві інформації

Навчальна література:

1. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций. Конспект лекции. Ч.І.- Астрахань, 2004.-С.3-12

IV. Хід проведення заняття

І. Вступна частина- 5 хв

перевірка наявності слухачів та готовність їх до занять;

доведення теми, її актуальності, навчальних питань та порядку їх відпрацювання

ІІ. Основна частина - 80 хв

1. Структура системи електроживлення - 40 хв

2. Вимоги до системи електроживлення - 40 хв

ІІІ. Висновки та відповіді на запитання - 5 хв

ЗМІСТ ЛЕКЦІЇ

Перше питання. Структура системи електроживлення

А). Загальні відомості про системи електроживлення

Для задоволення своїх потреб, у процесі життєдіяльності, людство в цілому і людина зокрема змушені споживати різні види енергії, що існують у природі. Наприклад: хімічну енергію їжі - для забезпечення функціонування свого організму; енергію вогню - для обігріву, освітлення, а також у виробничих потребах, потенційну енергію падаючої води (рік, водоспадів) - для одержання механічної енергії приводних механізмів і т.д. Крім цього людина здавна використовувала енергію сонця, вітру, надр Землі, сили ваги і т.д. Але найбільше часто використовуваним видом енергії, за останні 100 років, стала електрична енергія.

У чому ж причина такий «популярності» електричної енергії? Це пояснюється тим, що вона володіє трьома унікальними властивостями:

- електричну енергію можна перетворювати практично в будь-який інший вид енергії (теплову, хімічну, світлову, механічну, енергію різних видів випромінювань і т.п.);

- електричну енергію можна одержувати практично з будь-якого іншого виду енергії (із тепловий, хімічної, механічної, світлової, ядерної і т.д.);

- електричну енергію можна передавати практично на будь-які відстані від джерел до споживачів.

Саме ці властивості перетворили електроенергетику в основу технічного прогресу й економічної мощі будь-якої держави.

Держава має безліч об'єктів, що, споживаючи електричну енергію, забезпечують виконання різних функцій. Об'єкти, що виконують воєнні функції держави, є військовими об'єктами (ВО).

В оснащені різними видами озброєння і військової техніки, що споживають електричну енергію. При цьому на ВО є споживачі, що вирішують загальні задачі (освітлення, обігрів, вентиляція і т.п.) і споживачі, що забезпечують виконання спеціальних задач (як правило, це - застосування за призначенням різних видів озброєнь). Тому усі ВО, як споживачі електричної енергії, можна розділити на об'єкти загальновійськового і спеціального призначення.

Таким чином, виникає необхідність у забезпеченні всіх споживачів електричною енергією. Цю задачу покликані вирішувати системи електроживлення (СЕЖ).

До складу СЕЖ входять різні пристрої, кожний з яких покликаний виконувати свої функції. Сукупність пристроїв та їхній взаємозв'язок утворюють структуру СЕЖ. У залежності від вимог із боку споживачів СЕЖ можуть мати різні структури, котрими й забезпечується виконання цих вимог.

Крім цього, забезпечення запропонованих до СЕЖ вимог може здійснюватися ще за допомогою організації різних режимів роботи устаткування СЕП.

Крім СЕЖ, для забезпечення об'єктів електричною енергією використовуються вторинні джерела електроживлення, розподільні мережі, перетворювальні пристрої та т.п., що разом із СЕЖ являють собою електротехнічні системи озброєння та військової техніки.

Таким чином, існує ряд питань, зв'язаних із забезпеченням споживачів електричною енергією, у процесі рішення котрих необхідно здійснювати обгрунтований вибір як структури електротехнічної системи в цілому, так і її конкретного устаткування, вибирати режими роботи СЕЖ, параметри її елементів та т.д.

Б) Узагальнена структура системи електроживлення військового об'єкту

Система електроживлення військового об'єкту (СЕЖ) - сукупність електротехнічних засобів (електроустаткування), технічно взаємозв'язаних єдиним за часом процесом вироблення, перетворення параметрів, акумулювання, розподілу, каналізації електричної енергії, та призначених для забезпечення електричною енергією споживачів військових об'єктів (рис.0). СЕЖ містить у собі при необхідності також пристрої ручного та автоматичного керування електропостачанням, контролю та телемеханіки, захисту електричної мережі та електроавтоматики.

Рис. 1. Узагальнена структурна схема СЕЖ.

За способом базування СЕЖ підрозділяються на пересувні, що цілком складаються із комплектних пересувних та переносних електротехнічних засобів; стаціонарні, що цілком складаються з електротехнічних засобів, установлених стаціонарно на військових об'єктах; комбіновані (як правило - тимчасові).

За конструктивним виконанням СЕЖ підрозділяються на спеціалізовані комплектні, загальнопромислові та змішані.

Спеціалізовані комплектні СЕЖ розробляються, як правило, до конкретних комплексів озброєння, військової техніки або військових об'єктів та складаються із табельних електротехнічних засобів. У їхній склад можуть входити як електротехнічні засоби загальновійськового призначення, так і спеціалізовані.

Загальнопромислові СЕЖ складаються із загальнопромислового електроустаткування. У їхній склад можуть входити силові електростанції та електроагрегати.

Змішані СЕЖ складаються із загальновійськових або спеціалізованих електротехнічних засобів або спеціалізованих (комплектних) СЕП, об'єднаних у систему електропостачання військового об'єкта за допомогою загальнопромислового електроустаткування.

Система електроживлення групи об'єктів (енергорайон) може ділитися на систему зовнішнього електроживлення енергорайону та внутрішні системи електроживлення військових об'єктів.

Під системою зовнішнього електроживлення енергорайону розуміється СЕЖ, призначена для прийому електроенергії від електричної мережі Держенергосистеми України або електричної мережі, що знаходиться на балансі квартирно-експлуатаційних органів, виробництва електроенергії автономними (резервними) електростанціями, перетворення параметрів, каналізації електричної енергії та розподілу її між військовими об'єктами та іншими споживачами енергорайону. За конструктивним виконанням системи зовнішнього електропостачання, як правило, загальнопромислові.

Під системою внутрішнього електроживлення військового об'єкту розуміється СЕЖ, призначена для прийому електроенергії від системи зовнішнього електропостачання енергорайону (або від електричної мережі, що знаходиться на балансі квартирно-експлуатаційних органів, або від електричної мережі Держенергосистеми України), виробництва електроенергії автономними (резервними) електростанціями, перетворення параметрів, каналізації електричної енергії та розподілу її між військовими споживачами об'єкта. Система внутрішнього електропостачання може бути спеціалізованою (комплектною), загальнопромисловою або змішаною. У основу такого розподілу СЕЖ покладена їхня належність різним службам або підрозділам (частинам), що їх експлуатують.

Сукупність електротехнічних засобів (електроустаткування) для передачі та розподілу електричної енергії, яка складається з підстанцій, розподільних пристроїв, струмопроводів, повітряних та кабельних ліній електропередачі, що працюють на визначеній території, називається електричною мережею. Електрична мережа є невід'ємною частиною системи електропостачання.

В) Види основних структур систем електроживлення

Відповідно до існуючих стандартів розрізняють такі види систем електроживлення.

Системами централізованого електроживлення називають СЕЖ, що одержують електроенергію від державної електромережі (рис. 0). При цьому під державною мережею розуміється сукупність потужних теплових, атомних, гідроелектростанцій, об'єднаних в електричну систему за допомогою ліній електропередач (ЛЕП), у яких передача електроенергії на відстань ведеться на підвищеній напрузі.

Системами децентралізованого електроживлення називають СЕЖ, що одержують електроенергію від автономних, тобто не зв'язаних із державною мережею, джерел (рис. 2). Тому такі СЕЖ часто називають системами автономного електропостачання (САЕП). У якості автономних джерел електроенергії (АДЕЕ) у САЕП існуючих зенітно-ракетних та радіолокаційних комплексів використовують хімічні джерела струму (ХДС) та дизельні електричні станції (ДЕС).

Рис. 2. Структура централізованої СЕЖ.

У децентралізованої СЕЖ наявність перетворювача електроенергії (ПЕЕ) обумовлена, як правило, необхідністю узгодження параметрів електроенергії автономного джерела з параметрами електроенергії, які вимагає споживач. Розподільний пристрій (РП) містить також комутаційну апаратуру та елементи електричного захисту.

Рис. 3. Структура децентралізованої СЕЖ.

До переваг централізованої структури можна віднести практично необмежені потужність та запаси електроенергії, а також відносно невисоку вартість електроенергії, що особливо важливо при використанні її під час тривалого періоду підтримки в бойовій готовності до бойового застосування комплексів озброєння та військової техніки.

До переваг децентралізованої структури можна віднести незалежність системи автономного електропостачання від перебоїв при електропостачанні від державної мережі.

На практиці для підвищення надійності та безперебійності електропостачання комплексів озброєння використовують комбінацію цих двох структур (рис. 0), при цьому автономне джерело використовується в якості резервного відносно державної мережі. У цьому випадку СЕП здійснює забезпечення споживачів електроенергією в двох режимах, як-от: у режимі електропостачання від зовнішнього джерела та в режимі електропостачання від резервного джерела, якщо мають місце аварії у державній мережі.

Рис. 4. Структура комплексної СЕЖ.

Структура СЕЖ конкретного комплексу озброєння визначається конкретними вимогами, що визначаються задачами, розв'язуваними даним комплексом, а також рядом чинників.

Таким чином, система електроживлення об'єкту- це сукупність електротехнічних засобів (електроустаткування), технічно взаємозв'язаних єдиним за часом процесом вироблення, перетворення параметрів, акумулювання, розподілу, каналізації електричної енергії, та призначених для забезпечення електричною енергією споживачів військового об'|єкту.

За способом базування СЕЖ підрозділяються на пересувні, що цілком складаються із комплектних пересувних та переносних електротехнічних засобів; стаціонарні, що цілком складаються з електротехнічних засобів, установлених стаціонарно на військових об'єктах; комбіновані (як правило - тимчасові).

За конструктивним виконанням СЕЖ підрозділяються на спеціалізовані комплектні, загальнопромислові та змішані.

Система електроживлення групи військових об'єктів (енергорайон) може ділитися на систему зовнішнього електроживлення енергорайону та внутрішні системи електроживлення військових об'єктів.

Відповідно до існуючих стандартів розрізняють такі види систем електроживлення як централізована та деценралізована.

Друге питання. Вимоги до системи електроживлення

електроживлення система

При проектуванні та експлуатації СЕЖ необхідно враховувати наступні вимоги:

1. СЕЖ має бути надійною і забезпечувати безперебійне (або гарантоване) електроживлення основного устаткування апаратури зв'язку, а також необхідних господарських потреб. Під гарантованим електроживленням розуміється електроживлення, при якому допускається короткочасне погіршення показників якості електроенергії, просіла або зникла напруга на вхідних виводах ланцюгів живлення апаратури. Тривалість провалу напруги або її зникнення може лежати в межах від 0,01 до 30 с. Електроживлення апаратури без погіршення показників якості електроенергії, зникнення і просілення напруги на вхідних виводах ланцюгів живлення апаратури називається безперебійним електроживленням.

Для забезпечення гарантованого живлення змінним струмом слід застосовувати автоматизовані дизель - генераторні установки (ДГУ) з агрегатами; інвертори; електромагнітні комутаційні пристрої автоматичного включення резерву (АВР); пристрої тиристорів для автоматичного включення резерву.

Для забезпечення безперебійного живлення в ланцюзі постійного струму слід застосовувати акумуляторні батареї (АБ), а в ланцюзі змінного струму - агрегати безперебійного живлення (інвертори) з опорними АБ. У якості резервного джерела постійного струму рекомендується використовувати АБ із закритими негерметічнимі або герметичними акумуляторами.

Мережа аварійного освітлення повинна отримувати електроживлення від однієї з АБ, ємкість якої повинна забезпечувати можливість роботи аварійного освітлення протягом розрахункового часу розряду.

2. СЕЖ має бути технологічною при монтажі і економічною при експ-луатації. Проектування ліній електропередач і токорозподільчих мереж (ТРМ) рекомендується здійснювати з врахуванням повного розвитку об'єкту, а кількість трансформаторів і трансформаторних підстанцій - з врахуванням можливості і доцільності поетапного нарощування потужності.

Вибір архітектури системи електроживлення і устаткування повинен обгрунтовуватися техніко-економічними показниками шляхом порівняння різних варіантів її побудови. При цьому, необхідно враховувати вимоги безпеки обслуговування вживанням надійних схем, впровадженням нової техніки і ресурсозберігаючих технологій.

При розрахунку токорозподільчої мережі постійного струму і розробці її конструкції, необхідно забезпечувати мінімальну витрату провідникового ма-теріалу. Як правило, застосовуються алюмінієві шини, кабелі і дроти з алю-мінієвимі жилами. Вживання кабелів і дротів з мідними жилами допускається лише за наявності відповідних вимог, приведених в технічних умовах на устаткування або в технічному завданні на проектування, або в нормативних документах, що діють.

Втрати напруги в ТРМ на ділянці від виводів СЕЖ до стійок апаратури зв'язку, включаючи втрати в пристроях захисту і комутації не повинні перевищувати 4% від номінального значення вихідної напруги електроживлячої установки (ЕЖУ).

Преобразуючі пристрої повинні комплектуватися за блоковим принципом, що дозволить нарощувати потужності в перспективі і під час експлуатації, без заміни основного устаткування.

3. Електропостачання СЕЖ здійснюється від електричної мережі загального призначення і резервних джерел електроенергії трифазного або однофазного змінного струму з частотою 50 Гц з номінальною напругою 220/380 В, при цьому, вихідна напруга установок може бути 24 В, 48 В або 60 В постійного струму.

4. Система електроживлення повинна передбачати постійний місцевий і дистанційний технічний контроль (моніторинг) і управління режимами роботи СЕЖ.

Всі несправності й аварійні стани повинні фіксуватися в хронологічному порядку, діагностуватися й передаватися сервісній службі користувача.

Для виконання цих функцій у сучасних системах електроживлення передбачена Система моніторингу й керування (СМ і К), що здійснює контроль стану всіх вузлів, сигналізує про несправності й стан СЕЖ і здійснює передачу всієї інформації в сервісний центр для керування з персонального комп'ютера через модем телефонного зв'язку. СМ і К повинна забезпечувати функціонування СЕЖ з АБ у наступних режимах: заряд батареї; буферний режим роботи батареї; режим безперервного підзаряду; розряд батареї. Крім того, СМ і К повинна забезпечувати:

- паралельне включення однойменного встаткування з метою його резервування;

- розподіл навантаження між паралельно працюючими блоками й селективне відключення несправного встаткування;

- захист від струмових перевантажень, тривалих і короткочасних перенапруг у вхідних ланцюгах і ланцюгах вхідних до складу встаткування СЕЖ (захист повинен здійснюватися селективно за допомогою автоматичних вимикачів і запобіжників);

- перемикання на резервне джерело змінної напруги,

- підключення резервного ланцюга живлення апаратури від АБ;

- спрацьовування захисних пристроїв АБ від перезаряду або “глибокого ” розряду”;

- включення вентиляції при заряді АБ;

- автоматичний контроль електричних параметрів АБ.

5. СЕЖ повинна бути надійною. Під надійністю роботи СЕЖ розуміється властивість системи зберігати у встановлених межах значення параметрів електричної енергії, що характеризують можливість системи забезпечувати електроживлення апаратури зв'язку в заданих умовах застосування й технічного обслуговування. Проектована СЕЖ повинна задовольняти необхідним показникам надійності, до яких відносяться - середній наробіток на відмову (T0), середній час відновлення (TВ) і середній термін служби.

6. СЕЖ повинна бути ефективної з погляду перетворення електричної енергії. Із цією метою перетворювальні пристрої будуються по схемах з бестрансформаторным входом, з подвійним перетворенням електричної енергії, з імпульсним способом регулювання напруги й ланкою корекції коефіцієнта потужності. Для комутації транзисторних ключів використаються принципи “м'якої комутації”.

Якість електроенергії на вихідних виводах СЕЖ повинне відповідати встановленим нормам якості електроенергії на входах ланцюгів живлення апаратури зв'язку.

7. СЕЖ повинна виконуватися у відповідність із вимогами безпеки на електроустановки об'єктів .

Заземлення нулю в трифазних мережах змінного струму є обов'язковим, його опір не повинен перевищувати 4 і 8Ом відповідно при лінійних напругах 380 і 220В джерела трифазного струму. Цей опір повинен бути забезпечений із урахуванням використання природних і штучних заземлючів. Заземлювач повинен розташовуватися поблизу трансформатора (генератора), або біля стіни будинку. З'єднання нулю трансформатора або генератора із заземлючем здійснюється спеціальним проведенням достатнього перетину. Корпус устаткування ЭЖУ повинен мати болт (гвинт, шпильку) для підключення захисного провідника, при цьому, для чотирідротовій зовнішній мережі змінного струму повинне бути виконане заземлення й занулення встаткування ЭЖУ, а при п'ятидротовій мережі - тільки заземлення.

Всім цим вимогам відповідають СЕЖ, що випускаються промисловістю спеціально для використання на об'єктах зв'язку.

Таким чином, при проектуванні та експлуатації необхідно мати на увазі що система електроживлення має бути надійною і забезпечувати безперебійне (або гарантоване) електроживлення; технологічною при монтажі і економічною при експлуатації, передбачати постійний місцевий і дистанційний технічний контроль (моніторинг) і управління режимами роботи, надійною, ефективною, виконуватися у відповідності із вимогами безпеки на електроустановки об'єктів.

Висновки

Система електроживлення об'єкту- це сукупність електротехнічних засобів (електроустаткування), технічно взаємозв'язаних єдиним за часом процесом вироблення, перетворення параметрів, акумулювання, розподілу, каналізації електричної енергії, та призначених для забезпечення електричною енергією споживачів військового об'єкту. За способом базування, конструктивним виконанням СЕЖ поділяються на пересувні, стаціонарні, комбіновані, спеціалізовані комплектні, загальнопромислові та змішані. Система електроживлення групи військових об'єктів (енергорайон) може ділитися на систему зовнішнього електроживлення енергорайону та внутрішні системи електроживлення військових об'єктів.

Відповідно до існуючих стандартів розрізняють такі види систем електроживлення як централізована та деценралізована.

При проектуванні та експлуатації необхідно мати на увазі що система електроживлення має бути надійною і забезпечувати безперебійне (або гарантоване) електроживлення; технологічною при монтажі і економічною при експлуатації, передбачати постійний місцевий і дистанційний технічний контроль (моніторинг) і управління режимами роботи, надійною, ефективною, виконуватися у відповідності із вимогами безпеки на електроустановки об'єктів.

Питання для самоконтролю

1. Дайте визначення системі електроживлення військового об'єкту.

2. Назвіть основні елементи системи електроживлення.

3. Назвіть види систем електроживлення та наддайте їм загальну характеристику.

4. Назвіть основні вимоги до системи електроживлення.

Размещено на Allbest