Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Ряд спеціальних електроспоживачів в безперервних і складних ТП можна назвати також «відповідальними», оскільки для них неприпустима навіть короткочасна перерва в електропостачанні.Системи безперебійного живлення (СБЕЗ), як різновид спеціальних СЕП, з'явилися в 70-х роках 20-го століття, що було обумовлено зростанням вимог до якості напруги живлення і розвитком. Безперебійність і високу якість напруги живлення є необхідною умовою нормальної роботи різноманітних споживачів електроенергії.

1. Актуальність теми

Апробація методики вибору джерела безперебійного живлення і акумуляторної батареї для електричного щита операційної медичної установи.Вибір серед варіантів схеми електропостачання з резервуванням елетроприймачів особливої групи.

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

Застосувати схему живлення електроприймачів 1 категорії особливої групи з урахуванням вимоги IEK 60 364-710 2001

3. Загальні відомості. Категорії надійності електропостачання

Відповідно до характеру збитку, який може бути нанесений підприємству через перерви в енергопостачанні, всі споживачі, згідно правил улаштування електроустановок (ПУЕ), діляться на три, а фактично на чотири категорії

I категорія: електроприймачі, порушення електропостачання, яких може спричинити за собою небезпеку для життя людей, значної шкоди підприємству, масовий брак продукції, розлад складного технологічного процесу, загрозу для безпеки держави, порушення функціонування особливо важливих елементів комунального господарства, об'єктів зв'язку та телебачення.

Електроприймачі I-ї категорії повинні забезпечуватися електроенергією від двох незалежних джерел живлення. Перерва в живлині допускається на час включення резервного джерела живлення.

I категорія, особлива група:Електроприймачі, безперебійна робота яких необхідна для безаварійної зупинки виробництва з метою запобігання загрози життю людей, вибухів і пожеж. Для закладів охорони здоров'я див. ГОСТ Р 50571.28 п. 710.556 «Забезпечення безпеки».

Для електропостачання особливої групи електроприймачів першої категорії має передбачатися додаткове живлення від третього незалежного взаємно резервуєчего джерела живлення. В якості третього незалежного джерела живлення для особливої групи електроприймачів і в якості другого незалежного джерела живлення для інших електроприймачів першої категорії можуть бути використані місцеві електростанції, електростанції енергосистем (зокрема, шини генераторної напруги), призначені для цих цілей агрегати безперебійного живлення, акумуляторні батареї та т.і.

II категорія: електроприймачі, порушення електропостачання яких пов'язано з масовим недовідпуском продукції, простоєм робітників, механізмів і промислового транспорту.Електроприймачі забезпечуються по двох незалежних лініях, перерва допускається на час, необхідний для включення резервного живлення черговим персоналом або виїзної оперативної бригадою.

III-я категорія: всі інші електроприймачі. Перерва в електропостачанні не викликає значної шкоди. Тривалість перерви визначається необхідним часом на заміну вийшедшего з ладу електрообладнання, але не більше доби.Згідно IEC 60364-7-710.2001 в залежності від виду медичних процедур, що проводяться в приміщеннях, передбачена їх наступна класифікація:

•Гр 0 - медпомещенія, де не використовуються електроприлади;

•Гр 1 мед. приміщення, де електроприлади використовуються, але аварія силового живлення не може привести до загибелі або серйозного збитку для життя пацієнта;

•Гр 2 - приміщення, де первинна несправність в ланцюзі живлення не повинна призводити до відмови апаратури життєзабезпечення.

До приміщень Гр2 відносяться: операційні, приміщення інтенсивної терапії, анестезіонние, кімнати підготовки до операції, кімнати післяопераційного відновлення, штучного серця і приміщення з грудними дітьми.

Для живлення електроприладів в приміщеннях медичних установ Групи 2 з метою забезпечення максимальної електробезпеки пропонується використання розділових трансформаторів з системою контролю ізоляції мережі (режим ізольованою нейтралі або IT мережу) .Основним способом отримання IT-мережі є застосування розділового трансформатора (мал. 3.1).

Навантаження підключається до силових виходів трансформатора, а корпус приладу до заземлювальної шини для запобігання накопичення статичного заряду.

У разі застосування трифазного трансформатора вихідна напруга може бути як 220/380 В 50 Гц, так і трифазне 220 В 50 Гц без використання нейтрали, де однофазне навантаження підключається до лінійної напруги.

Застосування розподільних трансформаторів з системами контролю ізоляції вимагає чималих витрат, однак має ряд переваг:

  1. Підвищена надійність. Первинний пробой (фаза - корпус) на відміну від TN-S мереж не призводить до аварії.

    При відсутності пристрою контролю ізоляції дана ситуація може пройти непоміченою, тому для мереж з ізольованою нейтраллю обов'язковим є застосування реле контролю ізоляції (РСІ), що забезпечує безперервний контроль за станом ізоляції вихідний обмотки трансформатора і розподільної мережі.

  2. Підвищена безпека. Одночасне торкання заземленого, неізольованого елемента конструкції і будьякого з силових виходів розділового трансформатора є безпечним. У реальних мережах струми витоку складають мікроампери, що значно менше рівня струмів безпеки і не представляє загрози.

  3. Розділовий трансформатор є фільтром перешкод і захисту від імпульсних, грозових перенапруг, що забезпечує більш надійну роботу підключеної апаратури. Це властивість часто використовується для забезпечення надійної роботи цифрової апаратури на підприємствах в умовах високого рівня перешкод від роботи обладнання.

  4. Пожежна безпека, тому що при пробої ізоляції сила струму пошкодження мізерно мала і небезпеки загоряння практично немає, що важливо в приміщеннях з горючими матеріалами та медичними газами.

  5. Зручність техобслуговування, тому що несправність виявляє система контролю ізоляції, температури і струму.

В результаті, висока надійність, електробезпека і перешкодозахищеність IT-мереж визначила їх використання в нафтохімічній галузі, на шахтах, на транспорті і в медицині.

Для мереж живлення медичного обладнання прийнятий граничний рівень опору ізоляції IT-мережі в 50 кОм, що відповідає струму витоку 4,4 мА.

У медичних приміщеннях Гр2 система IT повинна використовуватися для ланцюгів, що живлять медичне електрообладнання, яке служить для підтримки життєвих функцій пацієнта і проведення операції. Для кожної групи кімнат зі схожими функціями необхідна як мінімум одна система IT, причому кожна IT-мережу повинна живитись від окремого джерела.

Розділовий трансформатор для медичних IT мереж

Малюнок 1 – Розділовий трансформатор для медичних IT мереж

4. Принципи організації живлення медичної апаратури. Джерела безперебійного живлення (ДБЖ) для гарантованого електроживлення

У медичних приміщеннях ДБЖ потрібні для відновлення живлення устаткування при пошкодженні основного живлення. Якщо на одному або декількох лінійних провідниках головного розподільного пристрою напруга знизиться більш ніж на 10% щодо номінального, повинна автоматично включитися система аварійного електропостачання. Залежно від швидкості перемикання на ДБЖ і часу підтримки нормальної роботи обладнання, системи гарантованого електропостачання діляться на 4 групи:

  1. Час перемикання менше 0,5 секунд. ДБЖ повинен забезпечити протягом не менше 3 годин освітлення операційних столів та інших важливих об'єктів.

  2. Час перемикання менше 15 секунд. ДБЖ повинен забезпечити роботу протягом 24 годин (час може бути зменшено до 3 годин, якщо специфіка установи дозволяє за цей період закінчити процедури і провести евакуацію):

    •аварійного освітлення;

    •ліфтів для пересування пожежних розрахунків;

    •вентиляційних систем для видалення диму;

    •медичного обладнання для подачі газу;

    •систем пожежної сигналізації та пожежогасіння.

  3. Час перемикання більше 15 секунд. ДБЖ повинен забезпечити роботу протягом мінімум 24 годин:

    •стерилізаційного обладнання;

    •технічних служб експлуатації будівлі, в т.ч. вентиляцію і кондиціонування повітря, опалення, сміттєвидаляння;

    •холодильного обладнання;

    •обладнання для приготування їжі;

    •пристроїв для зарядки акумуляторів.

  4. Час перемикання на аварійне освітлення не більше 15 с. ДБЖ повинні забезпечувати висвітлення:

    •маршрутів евакуації;

    •покажчиків виходу;

    •приміщень, в яких розташовані аварійні електрогенератори і розподільчі пристрої основний і аварійної електромереж;

    •приміщень для екстрених процедур і приміщень Гр1 (в кожному з них принаймні один світильник повинен бути підключений до аварійної мережі);

    •приміщень Гр2 (в кожному з них не менше 50% світильників повинні бути підключені до аварійної мережі).

Варіант організації медичної IT-мережі для живлення операційної

Малюнок 2 – Варіант організації медичної IT-мережі для живлення операційної

5. Вибір схеми електропостачання міської лікарні №1

Розглянемо особливості існуючої схеми електропостачання МЛ №1 (міська лікарня №1). У ній для забезпечення безперебійного живлення передбачається дизель-генераторна установка, яка в разі аварії може взяти все навантаження на себе і працювати автономно 200 годин. Але тому що для автоматичного введення резерву (дизель-генератора) використовуються контактори і час прийому навантаження автоматизованим дизель- генератором з першої спроби зі стану гарячого резерву становить 10 20 сек, то в одній з операційної або декількох можуть відбуватися операції.

У цей час може згаснути світло над операційним столом, відключитися медичне електрообладнання, наприклад, штучна вентиляція легенів, штучна нирка, штучний кровообіг та ін. При втраті живлення на даних життєвоважливих апаратах, існує загроза життю хворого.

У разі аварійної ситуації в самому операційному блоці існуюча система електропостачання ненадійна тому якщо станеться коротке замикання в головному щиті операційного блоку, електричних щитках розташованих на поверхах, також розташованих в самих операційних, то говорити про безперебійне живлення марно, т. к. для того, щоб знайти місце аварії і усунути несправність потрібні час, яке становить від декількох хвилин до декількох годин.

Також короткі замикання, обриви можуть відбутися в відгалужувальних коробках освітлення, розетках, вимикачах.

Тому для запобігання трагічних наслідків дану схему електропостачання необхідно перевести на електропостачання по 1-й особливій групі.

Так як в хірургічних операційних неприпустимо навіть короткочасного відключення, пропонується оснастити кожну операційну окремим агрегатом гарантованого живлення для забезпечення більш надійного електропостачання, так як в разі аварії ймовірність, що операційна залишиться без електроенергії зводиться до мінімуму.

Електропостачання операційного блоку здійснюється за першою категорією електропостачання від двох незалежних джерел живлення -трансформаторной підстанції Міський Лікарні №1 ТП- 8 з АВР між лініями. Також в схему електропостачання операційного блоку входить дизельна електроустановка, яка резервує все навантаження операційного блоку. Перемикання відбуваються між контактарамі фідера мережі і фідера генератора.

Схема електропостачання операційного блоку та панелі управління ДЕУ

Малюнок 3 – Схема електропостачання операційного блоку та панелі управління ДЕУ (анімація: 8 кадрів, повторюється завжди, 91 кілобайт)

Варіант №1. Використання локального ДБЖ забезпечує 1-шу категорію, особливу групу і безперервне (клас 0) електропостачання. Час роботи джерела безперебійного живлення визначається часом запуску ДГУ або за погодженням із замовником часом закінчення операції. Завдяки наявності вбудованого АВР в шафі медичного розділового трансформатора необхідності в сервісному BYPASS немає. Пріоритет - робота трансформатора від лінії з ДБЖ (мал. 5.2).

Варіант №2. Застосовується за умови, що встановлена медична апаратура має вбудовані акумулятори, включаючи систему хірургічних світильників.

Варіант №3. Установка централізованого джерела безперебійного живлення може виявитися більш виправданим з наступних причин:

Вартість одного потужного ДБЖ виявляється нижче декількох локальних, особливо з урахуванням коефіцієнта одночасності.

Централізований ДБЖ встановлюється в виділеному приміщенні з необхідною системою вентиляції і ставлення служби експлуатації до потужного джерела більш «трепетне» і уважне, що, безсумнівно, позначається на надійності роботи централізованого ДБЖ.

Варіанти резервування електроприймачів «особливої» група I категорії

Малюнок 4 – Варіанти резервування електроприймачів «особливої» група I категорії

6.Вибір акумуляторних батарей

Метод розрахунку при постійній потужності споживання

Задано: Сумарна потужність споживання 1800 Вт * год і час необхідної безперервної роботи від аккумуляторов- 1година.

Вибирається тип джерела безперебійного живлення (ІБП) в залежності від сумарної потужності споживання (коефіцієнт запасу по потужності для 0,8).

Вибираємо ІБП по потужності. Необхідна потужність 1,8 кВт (з каталогу powercom.ua/ru/products/item/120/) вибираємо багатофункціональний ДБЖ класу On-Line з подвійним перетворенням енергії VGD-3000 RM - 2U- ДБЖ (рис. 9.8) високої якості електропостачання ( потужність 3000 ВА / 2100 Вт). ДБЖ серії Vanguard призначені для захисту серверів, робочих станцій, комунікаційного обладнання (маршрутизаторів, комутаторів, телефонних станцій і т.п.), приладів автоматики, спостереження і контролю, медичної апаратури та іншого навантаження, що вимагає високої якості електропостачання. Можливість роздільного управління сегментами навантаження дозволяє здійснювати поетапне відключення навантажень при пропажі вхідної напруги використовуючи енергію акумуляторних батарей найбільш ефективно.

Модельний ряд ДБЖ серії Vanguard дозволяє захищати як окремо стоять пристрої потужністю від 700 ВА (невеликий сервер), так і середні та потужні обчислювальні або комунікаційні системи цілком, споживання яких не перевищує 3000 ВА.

Напруга акумуляторної батареї в ДБЖ 12 Вольт, кількість акумуляторів - 6 штук, ємність кожної батареї 9 А / г.

Визначаємо необхідна ємність батареї:Отримали 187,5 (А/г)

Визначаємо необхідну кількість енергії:Отримуємо 2250 (ВА / г)

Визначаємо запас енергії акумуляторних батарей, вбудованих в ДБЖ:Отримуємо 648 (ВА / г)

Визначаємо скільки кількості енергії необхідно додати до вбудованих в ДБЖ акумуляторним батареям:Отримуємо +1602 (ВА / г)

Виходячи з даних вибираємо акумуляторні батареї Yuasa NP24-12I. Напруга на батареї 12 В. Ємність акумуляторної батареї 24 А / г.

Акумуляторна батарея Yuasa NP24-12I герметична обслуговуюча свинцово- кислотна батарея загального застосування з терміном служби 6 років.

Визначаємо кількість енергії однієї батареї:отримуємо 288 (ВА/г)

Знаходимо необхідну кількість акумуляторніх батарей:Отримуємо 6 (шт.)

Визначаємо, яка кількість енергії буде забеспечувати 6 акумуляторніх батарей Yuasa NP24-12I:Отримуємо 1728 (ВА/г)

Визначаємо яка кількість енергії буде забеспечувати агрегат гарантованого живлення :Отримуємо 2376 (ВА/г)

Порівнюємо отримані дані з розрахунковими:Отримуємо 2250< 2376 (ВА/г)

Выбір акумуляторов проведений правильно.

Перелік посилань

  1. Технический регламент «О безопасности при нарушениях электроснабжения». Проект. Версия 2. Москва 2006. Интернет-ресурс http://www.vniie.ru.
  2. Портной М.Г., Рабинович Р.С. Управление энергосистемами для обеспечения устойчивости. М.: Энергия, 1978. 352 с.
  3. Гарганеев А.Г. Особенности проектирования медицинских систем беспере-бойного электропитания на базе статических преобразователей напряжения // Пробле-мы современной радиоэлектроники и систем управления: Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посв. 40-летию Томского государственного уни-верситета систем управления и радиоэлектроники. Томск, 2–4 октября, 2002 г.: В 2 т. Т 2. С. 14–16.
  4. Гарганеев А.Г. Применение систем бесперебойного электропитания в экстренной медицине // Известия ТПУ, 2005. №6. C.166–171.
  5. Уильямс Т., Армстронг К.. ЭМС для систем и установок. М.: Издательский Дом «Технологии», 2004. 508 с.
  6. Источники вторичного электропитания / В.А. Головацкий, Г.Н. Гулякович, Ю.И. Конев и др.; Под ред. Ю.И. Конева. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1990. 280 с.
  7. Вайлов А.М., Эйгель Ф.И.. Определение параметров схемы замещения аккумуляторной батареи // Электротехническая промышленность. Сер. Химические и физические источники тока. 1984. Вып. 3 (96). С. 12–13.