8. Системы электропитания

8. Общие сведения

Система электропитания (СЭП) – это комплекс сооружений на территории предприятия связи и в производственных помещениях, обеспечивающий функционирование предприятия связи, как в нормальных, так и в аварийных режимах его работы. При проектировании СЭП необходимо учитывать следующие требования:

1 СЭП должна быть надежной и обеспечивать бесперебойное или гарантированное электропитание основного и вспомогательного оборудования. Под гарантированным понимается электропитание, при котором допускается кратковременное ухудшение показателей качества электроэнергии, просадки и исчезновение напряжения на время до 30с. Электропитание аппаратуры без ухудшения показателей качества электроэнергии называется бесперебойным электропитанием.

Для обеспечения гарантированного питания переменным током применяются собственные электростанции (СЭ), автоматизированные двигатель – генераторные установки (ДГУ) с временем принятия нагрузки до 30 с; инверторы напряжения с интервалом принятия нагрузки до 1с; электромагнитные и тиристорные коммутационные устройства автоматического ввода резерва (АВР) с временем срабатывания – от 0,6 до 4 с.

Для обеспечения бесперебойного питания на стороне постоянного тока применяют аккумуляторные батареи (АБ), а на стороне переменного тока – агрегаты бесперебойного питания (инверторы) с опорными АБ. В качестве резервного источника постоянного тока рекомендуется использовать АБ на основе закрытых или герметичных аккумуляторов.

Сеть аварийного освещения получает электропитание от АБ, емкость которой должна обеспечивать возможность работы аварийного освещения в течение расчетного времени разряда.

2 СЭП должна быть технологичной при монтаже и экономичной при эксплуатации. Проектирование линий электропередач и токораспределительных сетей (ТРС) рекомендуется осуществлять с учетом развития предприятия, а количество трансформаторных подстанций – с учетом возможности и целесообразности поэтапного наращивания мощности. Выбор архитектуры системы электропитания и оборудования должен обосновываться технико-экономическими показателями путём сравнения различных вариантов ее построения. При этом, необходимо учитывать требования безопасности персонала, внедрения новой техники и ресурсосберегающих технологий.

При расчете токораспределительной сети постоянного тока и разработке ее конструкции, необходимо обеспечивать минимальный расход проводникового материала. Как правило, применяются алюминиевые шины, кабели и провода с алюминиевыми жилами. Применение кабелей и проводов с медными жилами допускается только при наличии соответствующих требований, приведенных в технических условиях на оборудование. Потери напряжения в ТРС на участке от выводов СЭП до стоек аппаратуры связи, включая потери в устройствах защиты и коммутации не должны превышать 4% от номинального значения выходного напряжения электропитающей установки (ЭПУ).

Преобразовательные устройства должны комплектоваться по блочному принципу, что позволит наращивать мощности в перспективе и во время эксплуатации без замены основного оборудования.

3 Электроснабжение СЭП осуществляется от электрической сети общего назначения и резервных источников электроэнергии трехфазного или однофазного переменного тока с частотой 50 Гц и номинальным напряжением 220/380 В, при этом выходное напряжение установок может быть 24 В, 48 В или 60 В постоянного тока.

4 Система электропитания должна предусматривать постоянный местный, дистанционный технический контроль (мониторинг) и управление режимами работы СЭП.

Все неисправности и аварийные состояния должны фиксироваться в хронологическом порядке, диагностироваться и передаваться сервисной службе пользователя. Для выполнения этих функций в современных СЭП предусмотрена Система мониторинга и управления (СМ и У), которая обеспечивает:

• параллельное включение одноименного оборудования с целью его резервирования;

• распределение нагрузки между параллельно работающими блоками и селективное отключение неисправного оборудования;

• защиту от токовых перегрузок, длительных и кратковременных перенапряжений во входных и выходных цепях СЭП. Защита должна осуществляться селективно с помощью автоматических выключателей и предохранителей;

• обеспечивать переключение на резервный источник переменного напряжения, подключение резервной цепи питания аппаратуры от АБ;

• срабатывание защитных устройств при перезаряде или “глубоком ” разряде АБ;

  • автоматический контроль электрических параметров АБ.

Блочный принцип построения преобразовательных устройств позволяет обеспечивать равномерное распределение нагрузки при ее изменении и осуществлять селективное отключение неисправного оборудования в аварийных ситуациях.

5 СЭП должна быть надежной. Под надежностью СЭП понимается свойство системы сохранять в установленных пределах значения параметров электрической энергии. Проектируемая СЭП должна удовлетворять требуемым показателям надежности, к которым относятся – средняя наработка на отказ (T₀), среднее время восстановления (T_В) и средний срок службы.

Для повышения надежности используется резервирование оборудования, вводятся устройства защиты от перегрузок по току, от “бросковых” напряжений и т.д.

6 СЭП должна быть эффективной с точки зрения преобразования электрической энергии. С этой целью преобразовательные устройства строятся по схемам с бестрансформаторным входом, двойным преобразованием электрической энергии, импульсным регулированием напряжения и звеном коррекции коэффициента мощности. Для коммутации транзисторных ключей используются принципы “мягкой коммутации”.

Качество электроэнергии на выходных выводах СЭП должно соответствовать установленным нормам качества электроэнергии на входах цепей питания аппаратуры связи, а именно:

• установившееся отклонение напряжения на выходных выводах постоянного тока для подключения аппаратуры связи должно быть не более +4/-3,6 В для номинального напряжения 24 В, не более +9/-7,5 В для номинального напряжения 48 В и не более 12 В для номинального напряжения 60 В;

• уровень напряжения пульсаций (гармонической составляющей) должен быть не более 50 мВ в диапазоне частот до 300 Гц включительно, не более 7 мВ на частотах выше 300 Гц до 150 кГц;

• пульсации напряжения по действующему значению суммы гармонических составляющих в диапазоне частот от 25 Гц до 150 кГц не более 50 мВ;

• пульсации напряжения по псофометрическому значению не более 2 мВ.

Для обслуживания АБ установившееся отклонение напряжения на выходных выводах выпрямительного устройства должно быть не более 1% от требуемого значения.

7 СЭП должна выполняться в соответствии с требованиями безопасности на электроустановки зданий.

Заземление нейтрали в трёхфазных сетях переменного тока является рабочим, и сопротивление его не должно превышать 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 220 и 380 В. Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных и искусственных заземлителей. Заземлитель должен располагаться вблизи трансформатора (генератора), а для внутрицеховых подстанций около стены здания. Соединение нейтрали трансформатора или генератора с заземлителем осуществляется специальным проводом достаточного сечения. Корпуса оборудования должны иметь болт (винт, шпильку) для подключения защитного проводника, при этом, для четырехпроводной внешней сети переменного тока должно быть выполнено заземление и зануление, а при пятипроводной сети – только заземление.

Всем этим требованиям отвечают СЭП современных предприятий связи.