4.3 Расчёт аккумуляторных батарей системы бесперебойного питания постоянного тока
Число элементов находится по формуле 4.6:
(4.6)
где UЭл НОМ =2 В - номинальное напряжение на элементе;
ΔUТРС = 0,04 U0 - потери напряжения в ТРС, В
С учётом резервного, элемента будет 26 элементов.
Проверяется минимально допустимый уровень напряжения при разряде аккумуляторной батареи с учётом минимального уровня напряжения на одном элементе:
где
U0 = 7,5 В - установившееся отклонение выходного напряжения,
согласно подразделу 1.10 [18].
Находим необходимую емкость аккумуляторов электропитающей установки постоянного тока:
(4.5)
B из таблицы П4 [18], выбираем аккумуляторы производителя HAWKER POWER Safer, с напряжением 48 В и ёмкостью 22 А ч.
4.4 Расчёт выпрямительного устройства (ВУ)
Суммарный максимальный ток выпрямителя по формуле 4.7:
(4.7)
где: IЗар=0,25С10 = 42,5 А ток заряда аккумуляторной батареи в послеаварийном режиме.
Из таблицы П5 [18], по току IΣ и номинальному выходному напряжению выбираю тип выпрямителя. Если один выпрямитель не обеспечивает ток IΣ, то рекомендуется включать параллельно несколько выпрямителей, тогда номинальный ток одного выпрямителя определяется из неравенства:
где: nВУ – максимально возможное число параллельно работающих
выпрямителей
При выборе выпрямителей учитывается номинальный уровень и нестабильность выходного напряжения. Для повышения надежности путем реализации схемы резервирования, N+1, необходимо ввести один дополнительный модуль выпрямителя (избыточный). По этой причине выпрямители подключаются параллельно.
Был выбран выпрямитель производителя "Связь инжиниринг". Ток одного модуля составляет 11 А, максимальный ток 66 А, напряжение 48 В.
(4.8)
Максимальное значение активной мощности потребляемой выпрямителем:
(4.9)
где: UПЛЗ ≈ (2,14+0,14) - напряжение плавающего заряда;
ηВ - коэффициент полезного действия выпрямителя;
IПЗ = 0,0007 С10 = 0.119 А, ток окончания заряда аккумуляторной батареи;
NЭЛ - количество элементов.
Полная мощность цепи потребляемая выпрямителем от сети переменного тока:
(4.10)
где: φ - угол сдвига между током и напряжением выпрямителя;
максимальное значение активной мощности потребляемой выпрямителем.
Реактивная мощность:
(4.11)
где:
4.5 Расчёт общей мощности, потребляемой системой электропитания
Найдём полную мощность Sпот, потребляемую системой электропитания от сети переменного тока.
Мощность аварийного освещения:
где: напряжение аварийного освещения;
.
Поскольку полная мощность, потребляемая центральным узлом связи на хозяйственные нужды SХОЗ = 13 кВА, а коэффициент мощности нагрузки на хозяйственные нужды cos φХН = 0,89. то
Активная мощность потребления на хозяйственные нужды:
Реактивная мощность потребления на хозяйственные нужды:
Поскольку полная мощность потребителей узла связи системы вентиляции и кондиционирования SК = 9 кВА, а коэффициент мощности нагрузки вентиляции и кондиционирования cos φК = 0,76, то
Активная мощность потребления на систему вентиляции и кондиционирования:
Реактивная мощность потребления на систему вентиляции и кондиционирования:
Полная потребляемая мощность:
(4.12)
Суммарная потребляемая активная мощность:
(4.13)
где: Pибп = 1174 Вт,
PВ = 364 Вт,
PАО = 2640 Вт,
Pк= 6840 Вт,
PХН = 11570 Вт
Суммарная реактивная мощность:
(4.14)
где: QИБП = 601 ВАр,
QВ=341,25 ВАр.,
QАО = 0
QК= 5848 ВАр.
QХН = 5923,8 ВАр.
Суммарная реактивная мощность:
Полная мощность:
(4.15)
Суммарная активна и реактивная мощности потребителей первой категории:
- активная мощность:
- реактивная мощность:
Полная мощность потребителей первой категории:
В соответствии с рассчитанной полной мощностью были выбраны трансформаторы Т1 и Т2 мощностью по 40 кВт каждый (40000 Вт > 22588 Вт).
В качестве автономной электростанции АДЭС выбран дизельный электроагрегат P40P1 компании F.G. WILSON общей мощностью 40 кВт (Рекомендуется PАДЭС > 0,75S1КАТ) АДЭС с дизельным двигателем Perkins.
Далее находится максимальное значение тока, потребляемого от источника переменного тока (для схемы соединения обмоток трансформатора «звезда»):
(4.16)
По найденному значению тока был выбран кабель ВБбШВ – 25 мм2 , с сопротивлением одной жилы по постоянному току 0,734 Ом/км, фазным током 100 ампер, для прокладки в грунте.
Сопротивление фазного провода:
где: LФ = 1,6 км, длина кабеля от трансформаторной подстанции до здания Первомайского центрального узла связи,
RКАБ = 0,734 Ом/км
Потери активной мощности:
(4.17)
Выбираю в качестве главного распределительного щита шкаф ШВРА - УАР - 380/100 - 21 П(К).
Для коррекция соотношения активной и реактивной мощности в схеме электропитания узла связи включим между фазными проводами три косинусные конденсатора, соединённые «треугольником». Рассчитаем мощность и ёмкость косинусных конденсаторов.
Желаемое значение тангенса угла между векторами тока и напряжения электропитающей сети рассчитывается по следующей формуле :
где: cos φНЖ = 0,95 - желаемое значение коэффициента мощности
Желаемое значение тангенса угла между векторами тока и напряжения
Если не принять специальных мер, то для Первомайского центрального узла связи значение тангенса, эквивалентное существующему коэффициенту мощности нагрузки:
где: ∑P - суммарная активная мощность;
∑Q - суммарная реактивная мощность.
Реактивная мощность компенсирующих конденсаторов:
Ёмкость компенсирующих конденсаторов:
(4.19)
где: частота напряжения сети;
линейное напряжение сети;
.
По таблице П13 [18], выбираем для компенсации реактивной мощности конденсатор типа УКМ 63-0,4-50-12,5 У3/2х12.5х25 номинальной мощностью 50 кВАр, на номинальное напряжение 0,4 кВ.