Диплом1 Принципы организации электроснабжения телекоммуникационн. Принципы организации электроснабжения телекоммуникационных устройств и сетей

• Название: Принципы организации электроснабжения телекоммуникационных устройств и сетей
• Дата: 26.02.2018
• Размер: 302.07 Kb.
• Имя файла: Диплом1 Принципы организации электроснабжения телекоммуникационн.docx
• Тип: Документы; #37264
• страница: 2 из 4

1.3. Классификация установок электропитания и технические требования к их оборудованию телекоммуникационных устройств и сетей.

В отношении обеспечения надёжности электроснабжения потребители электрической энергии (электроприёмники) разделяются на три категории. Электроприёмники первой категории – это электроприёмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения. Электроприёмники второй категории – это электроприёмники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недовыпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. К потребителям третьей категории относятся все остальные электроприёмники, которые не попадают под определения первой и второй категории.

Предприятия связи относятся к потребителям первой категории и их энергоснабжение должно обеспечиваться от трёх независимых источников. Два внешних ввода должны быть от отдельных независимых электростанций, а третий – от собственной дизельной электростанции.

Состав оборудования той или иной установки электропитания в первую очередь определяются целями, для достижения которых применяется данная установка. Так, по признаку непрерывности подачи электрической энергии к аппаратуре, связи установки подразделяются на установки бесперебойного (УБП) и гарантированного (УГП) электропитания. В первом случае подача электроэнергии к аппаратуре осуществляется независимо от возможных перерывов в электроснабжении предприятия связи, что обеспечивается использованием в установке аккумуляторной батареи, постоянно подключенной к входным цепям аппаратуры. В случае гарантированного электропитания допускается кратковременный перерыв в подаче электроэнергии к аппаратуре, обусловленный переходом с одного источника электроснабжения на другой и обратно.

В зависимости от рода выходного тока установки подразделяются на установки постоянного или переменного тока. В настоящее время появились комбинированные установки, которые обеспечивают аппаратуру одновременно электрической энергией как постоянного, так и переменного тока.

Имеются другие признаки, по которым можно классифицировать установки электропитания, но они носят второстепенный характер, поэтому они рассматриваются в тексте по мере необходимости.

В настоящее время действуют «Правила применения оборудования электропитания средств связи», разработанные в целях обеспечения целостности, устойчивости функционирования и безопасности единой сети электросвязи, которые устанавливают требования к оборудованию электропитания средств связи.

В соответствии с этими Правилами оборудование электропитания средств связи должно нормально функционировать, если на его входные зажимы подается электроэнергия от источников внешнего электроснабжения (от электрических сетей энергосистемы), параметры которой отвечают требованиям, приведенным ниже.

Номинальное действующее значение напряжения (U_ном), В -380/220

Номинальная частота, Гц -50

Установившееся отклонение напряжения от номинального значения, %,

не более -±¹⁰₁₅

Переходное отклонение напряжения, %, не более -±40

Длительность переходного отклонения напряжения, с, не более -3

Исчезновение напряжения на время, мс, не более -10

Установившееся отклонение частоты от номинального значения, %, не более - ±0, 8

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, %, не более -10

Коэффициент небаланса напряжения, %, не более -5

Импульс напряжения:

импульсное напряжение, В, не более -1,8U_ном

длительность импульса (на уровне 0, 5 амплитудного значения U_ном) мкс, не более -1300

Импульс напряжения:

импульсное напряжение, В, не более -2000

длительность импульса (на уровне 0, 5 амплитудного значения U_ном), мкс, не более -50

Все УБП постоянного тока (электропитающие установки) должны обеспечивать на выходе качество электрической энергии, параметры которого, в том числе качественные показатели электроэнергии на выходных зажимах электропитающих установок постоянного тока на номинальное выходное напряжение 12, 24, 48 и 60 В, приведены ниже.

Номинальное напряжение (U_ном), В -12, 24, 48 или 60

Установившееся отклонение напряжения от номинального значения, В, не более:

U_ном= 2 В - ±³₂

U_ном= 24 В -±⁴_{3, 6}

U_ном =48 В - +-⁹_7,5

U_ном = 60 В -±12

Установившееся отклонение напряжения в точке подключения аккумуляторной батареи, %, не более -±1

Переходное отклонение напряжения при скачкообразном набросе (сбросе) нагрузки от 5 до 100 % номинального значения, %, не более ±20 Время переходного процесса, с, не более -0, 1

Действующее значение суммы гармонических составляющих пульсации напряжения, мВ, в диапазоне частот от 25 Гц до 150 кГц не более -50

Действующее значение n-й гармонической пульсации напряжения, мВ, в диапазоне частот, не более:

до 300 Гц - 50

от 300 Гц до 150 кГц -7

Псофометрическое значение пульсации, мВ, не более - 2

УБП переменного тока должны обеспечивать на выходе качество электрической энергии, параметры которого приведены ниже.

Номинальное напряжение, В -380/220

Номинальная частота, Гц -50

Установившееся отклонение напряжения от номинального,%, не более -±3

Переходное отклонение выходного напряжения при сбросе-набросе

нагрузки 5-100-5 % номинального значения, %, не более -±20

Длительность переходного процесса, с, не более -0,1

Установившиеся отклонения частоты, %, не более -±5

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, %, не более -10

Коэффициент небаланса трехфазного напряжения при симметричной нагрузке, %, не более-±5

Установка переменного тока должна быть рассчитана на работу с нелинейной нагрузкой, коэффициент амплитуды потребляемого тока которой не менее 2,5, а также на нагрузку индуктивного или емкостного характера, коэффициент мощности которой может изменяться в пределах 0,8...1,0.

Существует ряд технических требований, общих для установок бесперебойного электропитания переменного и постоянного тока, К ним относятся требования к электромагнитной совместимости, надежности и безопасности оборудования, а также его устойчивости к воздействию климатических факторов.

Допускаемые величины радиопомех, создаваемых при работе оборудования электропитания на сетевых выводах, не превышают значений, указанных в табл. 1.



Допускаемые величины радиопомех, создаваемых при работе оборудования электропитания на выводах постоянного тока, не превышают значений, указанных в табл. 2.

Квазипиковое значение напряженности поля радиопомех от оборудования электропитания на расстоянии R не должны превышать значений, указанных в табл. 3.

К классу «А» относятся средства связи, эксплуатируемые вне жилых домов и не подключаемые к электрическим сетям жилых домов.

К классу «В» относятся средства связи, эксплуатируемые в жилых домах или подключаемые к электрическим сетям жилых домов.

Оборудование класса «В» допускается применять в условиях, установленных для оборудования класса «А».

Установки электропитания постоянного и переменного тока, оборудование, входящее в их состав, и устройства ввода, защиты и коммутации должны обеспечивать среднее время наработки на отказ не менее 150000 ч. При этом среднее время восстановления оборудования должно быть не более 1 ч. Срок службы установок электропитания и их оборудования — не менее 20 лет.

В части безопасности оборудование электропитания средств связи должно удовлетворять следующим требованиям.

Изоляция электрических цепей относительно корпуса и цепей, электрически не связанных между собой, должна выдерживать в течение 1 мин следующее испытательное напряжение переменного тока с частотой 50 Гц:

для цепей переменного тока с номинальным напряжением 380 В, кВ:

в нормальных климатических условиях-2,0

при повышенной влажности -1,5

при пониженном давлении-1,0

для цепей переменного тока с напряжением до 220 В, кВ:

в нормальных климатических условиях-1,5

при пониженном давлении-0,5

для цепей постоянного тока с напряжением до 100 В, кВ, в нормальных климатических условиях-0,5

Электрическое сопротивление изоляции цепей, МОм, должно составлять не менее:

в нормальных климатических условиях-20

при температуре + 40 °С-5

при влажности 95 % и температуре + 30 °С-1

Значение сопротивления между корпусом и каждой доступной прикосновению металлической нетоковедущей частью, которая может оказаться под напряжением, не должно превышать 0, 10 Ом. Конструкция оборудования электропитания предусматривает наличие болта (винта) заземления.

Эквивалентный уровень акустических шумов, создаваемых оборудованием электропитания на расстоянии 1 м, не должен превышает 65 дБ для оборудования, устанавливаемого в одном помещении со средствами связи, и 80 дБА для оборудования, устанавливаемого в отдельном помещении.

Материалы конструкции не должны оказывать опасного и вредного воздействия на организм человека и окружающую среду во всех заданных режимах работы, предусмотренных условиями эксплуатации. Кроме того, при аварийных ситуациях материалы конструкции не должны выделять в атмосферу токсичных веществ.

Конструкция оборудования должна предусматривать возможность подключения одного из следующих типов систем токоведущих проводников:

• к входным и выходным выводам переменного тока: однофазные трехпроводные, трехфазные четырехпроводные, трехфазные пятипроводные;

• к выходным выводам постоянного тока: двухпроводные.

Кроме того, конструкция должна:

• предусматривать заземляющий вывод или шину для подключения защитных проводников;

• быть ремонтнопригодной и обеспечивать доступность осмотра и подтяжки мест для крепления контактных соединений и составных частей;

• предусматривать возможность снятия и замены составных частей и элементов, вышедших из строя, без демонтажа других составных частей;

• обеспечивать доступность к элементам, подлежащим регулированию и настройке и к контрольно-измерительным приборам для их замены и поверки;

• обеспечивать возможность одностороннего обслуживания с лицевой панели с тем, чтобы иметь возможность установки оборудования необслуживаемыми сторонами вплотную друг к другу, а также к стенам помещения.

В устройстве электропитания должна быть предусмотрена местная и дистанционная сигнализация с выдачей сигналов о таких, например, режимах и состояниях его работы как:

• отсутствие внешнего электроснабжения;

• работа от собственной стационарной электростанции;

• повреждение собственной стационарной электростанции;

• повреждение любого модуля устройства электропитания (выпрямителя, инвертора, стабилизатора и т. д. );

• работа от аккумуляторной батареи;

• аварийное отключение аккумуляторной батареи в связи с недопустимым понижением напряжения на ней.

В составе оборудования установки рекомендуется предусматривать устройства непрерывного автоматического контроля показателей качества электрической энергии в сети 380/220 В. Используемое для этого оборудование должно обеспечивать:

• измерение, обработку и регистрацию показателей качества электрической энергии;

• хранение зарегистрированной информации в энергонезависимой памяти не менее 45 суток;

• возможность просмотра содержащейся в памяти информации

на собственном дисплее оборудования, либо на внешнем устройстве.

Оборудование электроустановки должно быть рассчитано на включение в систему телеконтроля линии передачи сети связи. Кроме того, оно может быть рассчитано на включение в другие информационные системы.

Установки питания постоянного и переменного тока, оборудование, входящее в их состав, и устройства ввода, защиты и коммутации должны обеспечивать нормальную работу и сохранение параметров при воздействии климатических факторов, указанных в табл. 4.



2. Принципы организации электроснабжения телекоммуникационных устройств и сетей.

2.1. Источники внешнего электроснабжения телекоммуникационных устройств и сетей.

Предприятия связи получают электроэнергию от электростанции или районной энергосистемы. Районная энергосистема объединяет в единую сеть источники энергии и потребителей энергии. Энергию вырабатывают тепловые электростанции (ТЭС), теплоэлектроцентрали (ТЭЦ, вырабатывают электроэнергию и снабжают теплом промышленные и бытовые объекты), атомные электростанции (АЭС) и гидроэлектростанции (ГЭС). За рубежом также получили распространение солнечные и ветряные электростанции, использующие энергию солнечной радиации и энергию ветра для выработки электрической энергии. Электростанции, как правило, вырабатывают электрическую энергию переменного тока частотой 50 Гц (стандартная частота для Европы, России, стран СНГ и Балтии) или 60 Гц (стандартная частота для США, Канады, Японии). Наибольшее распространение получили трехфазные сети распределения электроэнергии. Электростанции подключаются к энергосистеме через повышающие трансформаторы. Для передачи электроэнергии используются линии электропередач (ЛЭП) с напряжениями 6, 10, 35, 110, 220 кВ и более.

Повышение напряжения передаваемой электрической энергии позволяет передавать энергию на большие расстояния с относительно невысокими потерями.

Для подвода электроэнергии к приемникам энергии (потребителям) используют линии электропередач напряжением не выше 35 кВ. Потребители электроэнергии подключаются к энергосистеме через понижающие трансформаторные подстанции. Все потребители электроэнергии делятся на три категории; определения этих категорий содержатся в правилах устройства электроустановок (ПУЭ).

К первой категории относятся ответственные потребители. Их снабжение электроэнергией производится от двух независимых источников питания. В случае исчезновения напряжения на одном из источников автоматические выключатели резерва (АВР) должны переключить питание на второй источник. Независимыми источниками могут быть распределительные устройства двух электростанций или не связанные друг с другом подстанции. Время на переключение резерва составляет от 0,01 до 3 с. В течение этого времени потребитель остается без электроэнергии. К категории ответственных потребителей относятся федеральные и региональные органы власти, крупные банки, больницы, начиная с областных, некоторые предприятия с непрерывным циклом производства, крупные узлы связи и т.д. Из предприятий связи к этой группе отнесены приемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой перерыв работы связи и вещания и, как следствие, — нарушение передачи важной информации.

В этот список потребителей попадают технологические электроприемники центральных усилительных станций радиотрансляционных узлов, городские АТС емкостью от 500 до 3 000 номеров, узловые станции сельской телефонной сети (СТС); оконечные станции СТС; районные узлы связи и сельские отделения связи.

Из первой категории выделяется группа особо ответственных потребителей. К ней относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может вызвать нарушение работы линий связи особо важных оповещений и нарушение сложного технологического процесса, связанного с угрозой для жизни людей. Их электропитание производится от трех независимых источников. В качестве третьего источника допускается использовать дизельный генератор или аккумуляторные батареи. В особую группу первой категории входят технологические приемники МГТС, телеграфных станций и узлов, сетевых узлов и узлов автоматических коммутаций, ГАТС емкостью более 3 000 номеров, аппаратура аварийного и эвакуационного электроосвещения.

Ко второй категории относятся менее ответственные потребители. Их электроснабжение также должно осуществятся от двух независимых источников питания, однако для этой категории потребителей допустим более длительный разрыв электропитания. Подстанции этих потребителей не оборудуются АВР, и переключение резерва осуществляется персоналом подстанции или же выездной аварийной бригадой.

Ко второй категории потребителей относятся больницы и узлы связи, крупные предприятия и так далее. В частности, к этой категории относятся подстанции и АТС электронных систем емкостью до 1 082 номеров, опорные усилительные подстанции, блок-станции и станции радиотрансляционных узлов, не используемых для передачи важной информации. Перерыв в подаче электроэнергии станций может вызвать перерыв в работе линий связи или местного вещания.

Все остальные потребители относятся к третьей категории. Их электроснабжение может осуществляться от одного источника питания, при условии, что перерывы электроснабжения не превышают одних суток. В это время включается и ремонт или замена вышедшего из строя оборудования.

Многие радиоэлектронные системы (РЭС) предъявляют очень высокие требования к источнику их электропитания. Например, цифровые устройства ТТЛ требуют, чтобы num E оставалось в пределах 5 В ±5% несмотря на колебания напряжения сети или потребляемого тока, различные усилители и приёмники требуют, чтобы остаточные пульсации не превышали нескольких мВ и т.д.

В таких случаях питающее напряжение сети после выпрямления и предварительной фильтрации подаётся на специальное устройство, называемое стабилизатором напряжения, которое формирует на своём выходе стабильное напряжение с очень малыми пульсациями. Раньше такие стабилизаторы были довольно сложными в реализации и занимали много места в блоке питания. В настоящее время промышленность выпускает целую гамму стабилизаторов, которые размещаются в стандартном корпусе, как транзистор, и имеют три вывода (вход, выход и масса).

Для большинства радиоэлектронных устройств лучшим средством стабилизации питающего напряжения является линейный стабилизатор с регулирующим транзистором, работающим в активном (линейном) режиме. Однако, для хорошей стабилизации такой стабилизатор требует запаса по входному напряжению в несколько вольт (обычно ≥3 В) и при этом рассеивает на регулирующем транзисторе заметную мощность.

В итоге КПД стабилизатора оказывается довольно низким. Проблема эта особенно усугубляется при необходимости получения малых U вых и больших I вых , например, 5 В×5 А для питания микропроцессорной системы: вес и габариты источника питания могут оказаться больше самой системы, а КПД – меньше 50%. Такие же проблемы возникают и в ряде устройств промышленной электроники. Например, шаговые двигатели для координатного управления инструментом современного автоматизированного обрабатывающего станка требуют для питания обмоток постоянного напряжения порядка 3 В при токе в несколько ампер.