Автоматизированные устройства гарантированного питания с электромашинными агрегатами
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ УСТРОЙСТВА ГАРАНТИРОВАННОГО ПИТАНИЯ С ТРЕХМАШИННЫМИ АГРЕГАТАМИ
Устройства гарантированного питания с трехмашинными агрегатами (УГП с ТМА) обеспечивают бесперебойное гарантированное питание местной аппаратуры связи и дистанционное питание ламповой аппаратуры НУП коаксиальных кабельных магистралей.
АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ГАРАНТИРОВАННОГО ПИТАНИЯ С ТРЕХМАШИННЫМИ АГРЕГАТАМИ ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТЬЮ КАЖДОГО АГРЕГАТА 24кВт (УГП-24)
Автоматизированное устройство гарантированного питания с трехмашинными агрегатами выходной мощностью каждого агрегата 24 кВт (УГП-24).
Устройство гарантированного питания типа УГП-24 эксплуатируется на коаксиальных кабельных магистралях с ламповой аппаратурой К-1920У (К-1920). В состав ЭПУ входит следующее основное оборудование:
трехмашинные агрегаты с панелями управления и автоматики;
свинцовая кислотная аккумуляторная батарея с номинальным напряжением 220 В;
зарядно-буферное выпрямительное устройство;
шкаф коммутации и защиты цепей дистанционного питания (ДП) НУП-ШДП-7, стойки питания (распределения напряжения) типа СТКР;
трансформаторы «Скотта», предназначенные для преобразования выходного трехфазного напряжения синхронного генератора в два однофазных напряжения, подаваемых в линию дистанционного питания (ДП) НУП. Трансформаторы устанавливаются для обеспечения равномерной загрузки фаз трехфазного синхронного генератора при четком количестве однофазных нагрузок цепей ДП НУП.
Резервирование внешней сети переменного тока осуществляется автономной электростанцией с автоматизированными по III степени дизель-генераторами.
Мощность, количество выпрямительных устройств, а также индекс элементов аккумуляторной батареи УГП-24 выбираются при проектировании в зависимости от мощности нагрузки. Мощность и количество дизель-генераторов зависят от мощности, потребляемой аппаратурой связи, и группы внешнего электроснабжения предприятия и определяются при конкретном проектировании.
Аккумуляторная батарея типа СК состоит из 117 элементов, рассчитывается, как правило, на одночасовой режим разряда и работает при наличии внешней сети переменного тока в буферном режиме с выпрямительным устройством. Управление работой трехмашинных агрегатов осуществляется с панелей управления, на которых размещены устройства коммутации, защиты, сигнализации и управления УГП.
Трехмашинный агрегат состоит из следующих электрических машин: асинхронного короткозамкнутого двигателя типа А2-81-4, машины постоянного тока типа П-91 и синхронного генератора типа ЕСС-82-ЧЩ. Все три машины смонтированы на одном валу и связаны с помощью эластичных муфт. Каждый агрегат рассчитан для питания аппаратуры связи К-1920У (К-1920) одной системы на два направления или двух систем на одно направление.
Устройство УГП-24 имеет две основные модификации:
- вариант — два рабочих агрегата и один резервный, подключаемый к общей схеме в случае необходимости вручную (резервный агрегат не имеет своей схемы автоматики и поэтому подключается вручную к схеме одного из рабочих агрегатов);
- вариант — один рабочий агрегат и один резервный, автоматически включаемый на нагрузку при изменении параметров на выходе УГП свыше допустимых пределов (модификация УГП имеет ограниченное применение).
Общая схема автоматизированной УГП с двумя рабочими агрегатами выходной мощностью каждого на 24 кВт приведена на рис. 2.1.
Следует отметить, что при всех режимах внешней сети переменного тока 3X380 В питание нагрузки осуществляется от синхронных генераторов рабочих агрегатов СГ-Ι и СГ-ΙΙ.
Основные технические данные УГП-24:
Выходная мощность, кВт.............................................................. 24 (cos φ = 0,8)
Выходное напряжение, В.................................................... 3х400±3%
Ток питающей сети........................................................... переменный, трехфазный
Входное напряжение, В.................................................... 380/220
Отклонение напряжения внешней сети, % . ...+10
Частота внешней сети, Гц............................................................... 50
Номинальное напряжение аккумуляторной батареи, В 220 Число элементов аккумуляторной батареи . ... 117
Отклонение выходного напряжения, % .... ±3
Отклонение частоты питающего напряжения, Гц ........48—52
Напряжение питания цепей автоматики (управления) постоянным током, В 198—252
Режимы работы трехмашинного агрегата УГП-24. При наличии внешней сети переменного тока синхронный генератор СГ-Ι (СГ-ΙΙ) (см. рис. 2.1) вращается асинхронным двигателем АД-Ι (АД-ΙΙ). От стабилизированного напряжения синхронного генератора осуществляется местное и дистанционное питание аппаратуры связи. Аккумуляторная батарея в этом случае работает в режиме непрерывного подзаряда параллельно с выпрямителем ВУ. Цепи автоматики (приборы контроля, регулирования и управления) получают питание от аккумуляторной батареи. С помощью релейных элементов данных цепей происходят переключения режимов работы в УГП — смена привода агрегата. В данном режиме якорь машины постоянного тока ДПТ-Ι (ДПТ-ΙΙ) отключен от аккумуляторной батареи и вращается с той же скоростью, что и синхронный генератор. При этом обмотка возбуждения ДПТ-Ι (ДПТ-ΙΙ) питается от аккумуляторной батареи, поэтому двигатель постоянного тока работает в режиме генератора на холостом ходу.
При отключении напряжения внешней сети или отклонении величины ее напряжения свыше допустимых значений, а также в случае повреждения асинхронного двигателя машина постоянного тока автоматически подключается к батарее и, работая в режиме двигателя, продолжает вращать синхронный генератор, т. е. происходит смена привода трехмашинного агрегата в УГП-24.
Рис. 2.1. Схема УГП-24:
СГ-Ι, СГ-ΙΙ— синхронные генераторы соответственно I и II агрегатов; АД-Ι, АД-ΙΙ — асинхронный двигатель I и II агрегатов; ДПТ-1, ДПТ-ΙΙ— двигатели постоянного тока I и II агрегатов; ПС — пусковые резисторы асинхронного двигателя; ЛГ-Ι, ЛГ-ΙΙ— контакты силовых контакторов I и II агрегатов; ЛС-Ι, ЛС-ΙΙ— контакты питания нагрузки от внешней сети; ΑΙ, АΙΙ—автоматические выключатели I и II агрегатов; al, bl, cl; all, bll, HI— шины гарантированного переменного тока I и II агрегатов
В этом режиме выпрямитель и асинхронный двигатель автоматически отключаются. Аккумуляторная батарея осуществляет питание двигателя постоянного тока до момента восстановления напряжения на шинах переменного тока 3X380 В от внешней сети либо появления напряжения от включенной автоматически резервной электростанции с дизель-генератором.
После восстановления нормального напряжения переменного тока от внешней сети или включении напряжения от собственной резервной электростанции вращение синхронного генератора вновь переводится на привод от асинхронного двигателя, а машина постоянного тока с небольшой выдержкой времени отключается от аккумуляторной батареи.
Выпрямительные устройства также вновь подключаются к внешней сети переменного тока и после окончания заряда батареи автоматически переводятся в режим стабилизации по напряжению.
Время переключения привода (вращения) синхронного генератора с асинхронного двигателя на машину постоянного тока и обратно равно 1,0—2,5 с; в течение этого времени при нормально отрегулированной релейной автоматике управления трехмашинным агрегатом обеспечивается бесперебойное питание аппаратуры связи.
Стабилизация выходного напряжения генератора осуществляется с помощью устройства фазового компаундирования с электромагнитным корректором (в генераторах типа ЕСС) либо с помощью угольного регулятора напряжения (в генераторах старой модификации), который регулирует напряжение на выходе генератора с точностью ±3% установленного значения при изменении напряжения на входе УГП (напряжения внешней сети переменного тока) в пределах + 10—15% номинального значения; напряжения аккумуляторной батареи от 220 до 198 В (при приводе агрегата от двигателя постоянного тока) и изменении нагрузки от 100 до 50%.
Трехмашинные агрегаты оборудуются колонкой синхронизации, с помощью которой вручную можно осуществлять кратковременное параллельное подключение генераторов двух агрегатов (рабочего и резервного) либо генератора и внешней сети при профилактическом переводе питания нагрузки с работающего агрегата на резервный.
Как известно, включение на параллельную работу двух источников переменного тока возможно при соблюдении следующих условий: равенстве их напряжений по величине, совпадении фаз напряжений обоих источников и равенстве их частот. Контроль всех трех параметров осуществляется по приборам, расположенным на колонке синхронизации. Синхронизируемый агрегат запускается от аккумуляторной батареи, после чего шунтовыми реостатами обмотки возбуждения двигателя и обмотки возбуждения синхронного генератора необходимо добиться равенства напряжения и частоты с работающим генератором. Установленный на колонке синхронизации синхроноскоп с помощью ключей подключается к выходам обоих генераторов. Включение на параллельную работу производится при равенстве показаний вольтметров и частотомеров в момент совпадения фаз напряжений обоих генераторов (при переходе стрелки синхроноскопа через красную черту).
В случае же аварийного перевода питания нагрузки с рабочего агрегата на резервный (или внешнюю сеть переменного тока), что может иметь место лишь при повреждении электрических машин работающего агрегата, будет иметь место кратковременный перерыв в подаче питания на нагрузку, обусловленный временем работы соответствующих реле контроля напряжения на выходе синхронного генератора и временем работы коммутирующих контакторов.
Обычно при автоматическом аварийном переводе нагрузки с работающего агрегата на резервный сначала нагрузка переключается с помощью соответствующих реле и контакторов на внешнюю сеть переменного тока (к стабилизатору напряжения), а затем резервный агрегат с помощью колонки синхронизации вручную синхронизируется с внешней сетью н уже без перерыва в подаче напряжения подключается к нагрузке. Устройство УГП-24 снабжено приборами защиты и сигнализации, которые совместно с приборами коммутации и автоматики смонтированы на панелях управления автоматики.
Схема автоматического управления трехмашинными агрегатами УГП-24 состоит нз следующих основных функциональных узлов, показанных в квадратах на рис. 2.1: управления и защиты асинхронного двигателя (АД-Ι, АД-ΙΙ), управления и контроля двигателем постоянного тока (ДПТ-Ι, ДПТ-ΙΙ), контроля напряжения внешней сети, контроля и управления синхронного генератора (СГ-Ι, СГ-ΙΙ), регулирования напряжения синхронного генератора (СГ-Ι, СГ-ΙΙ), регулирования напряжения постоянного тока для питания цепей автоматики 220 В±10% (на схеме не показан).
Включение агрегатов осуществляется со стороны двигателя постоянного тока (со стороны аккумуляторной батареи) для исключения «подсадок» напряжений на шинах переменного тока внешней сети, которые имели бы место при включении асинхронного двигателя.
Для регулирования числа оборотов агрегата вручную при его вращении от двигателя постоянного тока в его цепи возбуждения предусмотрен реостат. Положение реостата должно соответствовать частоте на выходе синхронного генератора, равной 50 Гц при нагруженном агрегате. В этом случае будут иметь место наименьшие колебания напряжения на выходе УГП-24 по величине и продолжительности при автоматической смене привода агрегата. Напряжение на выходе синхронного генератора также можно регулировать вручную с помощью шунтового реостата обмотки возбуждения возбудителя синхронного генератора (в генераторах старой модификации) либо с помощью потенциометра корректора (в генераторах ЕСС).
Электрические схемы отдельных узлов автоматики УГП-24 более подробно в данной книге не описываются, так как установка в настоящее время имеет весьма ограниченное применение в связи с использованием в схеме элементов автоматики старых модификаций.
Техническое обслуживание УГП-24. Необходимо особо отметить, что все профилактические и ремонтные работы с элементами автоматики УГП-24 должны проводиться без закрытия связей, для чего имеются специально смонтированные обходные цепи (цепи обхода панелей управления автоматики, временно подключающие нагрузку непосредственно к стабилизатору внешней сети переменного тока, минуя панели управления и автоматики).
Перечень возможных неисправностей, наиболее часто встречающихся в процессе эксплуатации УГП, приведен в табл. 2.1.
Ниже приведены основные виды профилактических работ и их периодичность при техническом обслуживании трехмашинных агрегатов, шкафов управления и автоматики:
Внешний осмотр электрических машин агрегата и панелей автоматики. Проверка состояния колец, коллектора и щеток электрических машин................................................................................................................. Не чаще 1 раза в 10 дней
Проверка выходных параметров.......................................................... То же
Проверка работы установки при имитации переходных режимов агрегата (переход с привода на привод) .........1 раз в 3—4 месяца
Проверка выходных параметров агрегата в режиме работы от батареи (полном разряде) 1 раз в год
Проверка аварийного перехода с агрегата на сеть или резервный агрегат 1 раз в
3—4 месяца Чистка панелей и монтажа от пыли......................... Не чаще 1 раза в 4 месяца
Профилактика реле (контакторов) старых модификаций .......... 1 раз в 3—4 месяца
Профилактика герметичных реле.............................................................................................................................................................. 1 раз в год
Электрическая проверка и настройка:
реле напряжения (переменного тока) ... 1 раз в 6 месяцев реле максимального тока »
реле напряжения (постоянного тока) .... 1 раз в
3—4 месяца реле времени электромагнитные............................. »
реле времени с часовым механизмом .... 1 раз в год
контакторов постоянного тока ..................................................... »
магнитных пускателей.......................................................... ...... . »
регуляторов напряжения генератора (РУН, БРН, УБК и других), а также стабилизатора внешней сети переменного тока 1 раз в 3—6 месяцев (угольные регуляторы 1 раз в 3—4 месяца, электромагнитные — 1 раз в 6 месяцев) Чистка контактов автоматов. Подтяжка гаек, болтов 1 раз в год Проверка максимальной релейной защиты линии ДП ............... »
Проверка сопротивления изоляции силовых и оперативных цепей. »
Чистка колец коллектора электрических машин .........1 раз в 3—4 месяца
Проточка и шлифовка колец электрических машин
При необходимости
Проверка работы сигнализации. Проверка предохранителей (визуальная) 1 раз в 3—4 месяца
