Повышение надежности электроснабжения объекта

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Департамент научно-технологической политики и образования

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

" Красноярский государственный аграрный университет"

Институт энергетики и управления энергетическими ресурсами АПК

Кафедра теоретических основ электротехники

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

" Повышение надежности электроснабжения объекта"

Проектировал студент Власов Юрий Сергеевич

Руководитель ст. преподаватель Боярская Наталия Петровна

Консультанты: по экономическому обоснованию

ст. преподаватель О. Ю. Гаврилова

по экологии д. б. н., профессор Г. Г. Первышина

по безопасности жизнедеятельности

д. т. н., профессор Чепелев Н. И.

Нормоконтроль ст. преподаватель Власова Л. Я.

Красноярск 2009

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Департамент научно-технологической политики и образования

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

" Красноярский государственный аграрный университет"

Институт энергетики и управления энергетическими ресурсами АПК кафедра ТОЭ Специальность 110 302.65

" Электрификация и автоматизация сельского хозяйства"

Специализация:

" Применение компьютерных технологий в сельском хозяйстве"

ЗАДАНИЕ НА ДИПЛОМНУЮ РАБОТУ

Власова Юрия Сергеевича

1. Тема работы «Повышение надежности электроснабжения объекта» утверждена приказом по университету от «05» марта 2009 г. № С-452.

2. Срок сдачи студентом работы «30» мая 2009 г.

3. Исходные данные к проекту: ПУЭ, изд. 7, 1999 г. ГОСТ Р 50 571.10−96, «Электроустановки зданий» часть 5, «Выбор и монтаж электрооборудования», Гл. 54. «Заземляющие устройства и защитные проводники»; ГОСТ Р 50 571.15 «Электроустановки зданий.»; ГОСТ 12.1.030−81, «Электробезопасность. Защитное заземление, зануление»; РД 34.21.122−87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений»; РД45.162−2001, «Ведомственные нормы технологического проектирования, Комплексы сетей сотовой и спутниковой подвижной связи общего пользования» .

4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов):

1. Описание объекта, подлежащего проектированию и анализ его энергоприемников.

2. Проектирование электрических сетей 0,4 кВ и 48 В.

3. Расчет нагрузок электрической сети.

4. Расчет электроосвещения.

5. Автоматизация работы кондиционирования.

6. Охранно-пожарная сигнализация.

7. Безопасность жизнедеятельности

8. Технико-экономическая эффективность.

9. Экологичность проекта.

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей):

1. Структурная схема электроснабжения .

2. Распределительная сеть. Схема электрическая принципиальная.

3. Схема управления дизель-генератора.(начало).

4. Схема управления дизель-генератора.(окончание).

5. Схемы соединения кондиционирования и охранно-пожарной сигнализации.

6. Планы расположения оборудования (начало) .

7. Планы расположения оборудования (окончание) .

8. Безопасность проектного решения.

6. Консультанты по проекту (с указанием относящихся к ним разделов проекта)

6. Дата выдачи задания 02 марта 2009 г.

Руководитель Н. П. Боярская ст. преподаватель

Задание принял к исполнению Ю. С. Власов

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

Руководитель _______________________ Н. П. Боярская ст. преподаватель

Задание принял к исполнению ____________________ Ю. С. Власов

Реферат Введение

1. Общая характеристика объекта

1.1 Из истории развития систем связи

2. Радиосвязь

2.1 Схема организации связи

2.2 Метрологическое обеспечение эксплуатации базовых станций

3. Силовое электрооборудование

3.1 Расчет электрических нагрузок

4. Расчет освещения

4.1 Выбор нормированной освещенности и расчет количества светильников

4.2 Рабочее освещение

5. Электропроводки

6. Отопление, вентиляция и кондиционирование

6.1 Исходные данные

6.2 Сводный тепловой расчет

7. Проектные решения по предупреждению чрезвычайных ситуаций (ЧС)

7.1 Светоограждение

8. Охранно-пожарная сигнализация

9. Безопасность жизнедеятельности

9.1 Анализ условий труда на объекте

9.2 Краткая характеристика состояния охраны труда на предприятии

9.3 Расчет заземляющего устройства

9.4 Молниезащита

9.5 Пожарная безопасность базовой станции

9.6 Анализ опасных и вредных факторов производства на объекте

9.7 Устройство защитного отключения (УЗО)

10. Технико-экономическое обоснование

10.1 Снижение потерь электроэнергии и ее рациональное использование

10.2 Расчет основных технико-экономических показателей

10.3 Должностная инструкция электромонтера на объекте

11. Экологичность

11.1 Общие сведения

11.2 Воздействие электромагнитных полей на человека

11.3 Нормирование электромагнитных полей

11.4 Методы защиты от электромагнитных излучений

11.5 Мероприятия по охране окружающей среды

11.6 Решение природоохранных задач на этапе проектно-изыскательских работ

11.7 Меры по материальному стимулированию природоохранной деятельности Библиографический список

Реферат

На бакалаврскую работу «Электроснабжение базовой станции сотовой связи в жилом здании»

Бакалаврская работа включает в себя 44 страниц печатного текста, 8 таблиц, 7 рисунков, 30 использованных литературных источников и графический материал, включающий в себя шесть листов формата А1.

В бакалаврской работе проведена разработка автоматического фитотрона для выращивания огурцов. Создана система создания микроклимата в фитотроне. Разработана система автоматического полива и увлажнения воздуха.

Проведена оценка безопасности проектных решений.

Проведён технико-экономический расчёт.

Вопросы, связанные с надежностью электроснабжения, остаются актуальными для всех областей народного хозяйства, это относится и к сельскому хозяйству. Но сначала необходимо рассказать о существующих требованиях к надежности. В соответствии с требованиями «Правил устройства электроустановок», все электроприемники относятся к одной из трех существующих, в настоящее время, категорий.

Категории электроприемников по надежности электроснабжения определяются в процессе проектирования системы электроснабжения на основании нормативной документации и технологических требований.

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории.

Электроприемники первой категории — электроприемники, 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.

Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.

Электроприемники второй категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники третьей категории — все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий.

Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.

Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.

Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

1. Общая характеристика объекта

В качестве объекта, для которого необходимо предусмотреть мероприятия по повышению надежности электроснабжения, в данной работе рассматривается базовая станция сотовой связи, каких в настоящее время достаточно много располагается в сельской местности. И которые служат в настоящее время неотъемлемым звеном всероссийской системы связи. Требования к надежности электроснабжения таких объектов довольно высоки — это электроприемники 1-й категории надежности. А в сельской местности такие объекты довольно сложно надежно обеспечить электроэнергией от внешних источников.

Проектом рассматривается случай, когда на площадке, где размещается станция сотовой связи, имеется единственный внешний источник электроэнергии — воздушная линия с напряжением 0,4 кВ и малыми потерями напряжения в сети.

1.1 Из истории развития систем связи

Сотовая связь появилась в середине ХХ века В США.

17-го июня 1946 в Сент-Луисе, Миссури, AT&T и Southwestern Bell впервые предоставили коммерческие мобильные радиотелефонные услуги частным клиентам.

Клиенты пользовались новым авто-радиотелефоном с лицензией предоставленной FCC компании Southwestern Bell. Они обслуживались на шести каналах в 150 MHz диапазоне с 60 kHz канальным расстоянием. Но сильные частотные интерференции (наложения), создававшие нечто похожее на перекрестный разговор по проводному телефону, скоро принудили Белла использовать только три канала. За редким исключением в практике Bell System, подписчик мог купить свои собственные радиоустановки, а не оборудование AT&T.

Упрощенная схема обслуживания радиотелефонов — беззоновая Система.

Рисунок 1

На рисунке № 1 изображен центральный передатчик, обслуживающий мобильные телефоны на большой территории. Одна антенна обслуживает широкую область, например службу радио такси.

Поскольку установленный на автомобиле передатчик не был таким же мощным, как и центральная антенна, то его ответный сигнал не всегда мог быть получен. Другими словами, это означало, что Вам требовались принимающие антенны, распределенные на большой территории, чтобы перенаправлять радио поток обратно на узел, обрабатывающий вызов. Этот процесс сохранения линии связи, переходящей от одной зоны к другой был назван handoff.

1946, Служба мобильной телефонии Bell System — Зонная Система:

M — мобильный телефон

R — приемник

PSTN — общественная автоматическая телефонная сеть.

Как изображено, в больших городах Служба Мобильной Телефонии Bell System использовала центральный передатчик, чтобы вызывать мобильные телефоны и передавать нисходящий поток речи. Мобильные телефоны, основываясь на коэффициенте сигнала к шуму, выбирали ближайший приемник и передавали на него сигнал. Другими словами, они получали сообщения на одной частоте от центрального передатчика, а послали ближайшему приемнику на другой.

Как работали мобильные телефоны:

Клиент (1) набирает номер и запрашивает соединение с оператором службы мобильной связи, которому он дает телефонный номер машины, которую он хочет вызывать. Оператор посылает сигнал с терминала радио контроля (2), в результате загорается лампа и звенит звонок на мобильном устройстве (3). Абонент отвечает по своему телефону, его голос путешествует по радио к ближайшему приемнику (4) и отсюда телефонным проводом к вызывающему. Для того чтобы сделать вызов из машины, абонент просто поднимает трубку телефона и нажимает кнопку «разговор». Это посылает сигнал, который принимается ближайшим приемником и передается оператору.

Разработка GSM началась в 1982 группой из 26 Европейских национальных телефонных компаний. Конференция Европейских Почтовых и Телекоммуникационных Администраций или CEPT, стремились построить единую для всех Европейских стран сотовую систему, около 900 MHz диапазона Планирование началось всерьез и продолжалось в течение нескольких лет.

В настоящее время во многих развитых станах, а также в ряде развивающихся стран ведется интенсивное внедрение сотовых сетей связи (ССС) общего пользования. Такие сети предназначены для обеспечения подвижных и стационарных объектов телефонной связью и передачей данных. В ССС подвижными объектами являются либо наземные транспортные средства, либо непосредственно человек, находящийся в движении и имеющий портативную абонентскую станцию (подвижный абонент). Возможность передачи данных подвижному абоненту резко расширяет его возможности, поскольку кроме телефонных сообщений он может принимать телексные и факсимильные сообщения, различного рода графическую информацию (планы местности, графики движения и т. п.), медицинскую информацию и многое другое. Особое значение ССС приобретают в связи с активным внедрением во все сферы человеческой деятельности персональных компьютеров, разнообразных баз данных, сетей ЭВМ. Доступ к ним через ССС позволит подвижному абоненту оперативно и надежно получить необходимую информацию. Соответственно возрастет и роль систем связи, повысятся требования к качеству передачи информации, пропускной способности, надежности работы. Увеличение объема информации потребует сокращения времени доставки и получения абонентом необходимой информации. Именно поэтому уже сейчас наблюдается устойчивый рост мобильных средств радиосвязи (автомобильных и портативных радиотелефонов), которые дают возможность сотруднику той или иной службы вне рабочего места оперативно решать производственные вопросы. Радиотелефон перестал быть символом престижа и стал рабочим инструментом, который позволяет более эффективно использовать рабочее время, оперативно управлять производством и постоянно контролировать ход технологических процессов, что обеспечивает дополнительные доходы при использовании радиотелефона в производстве. Внедрение ССС во многие отрасли народного хозяйства позволит резко повысить производительность труда на подвижных объектах, добиться экономии материально-трудовых ресурсов, обеспечить автоматизированный контроль технологических процессов, создать надежную систему управления транспортными средствами или мобильными роботами, распределенными на большой территории и входящими в состав гибких автоматизированных систем управления. Использование системы радиосвязи с подвижными объектами можно разделить на следующие классы: ведомственные (или частные) системы подвижной связи (ВСПС); сотовые системы подвижной связи (ССПС); системы персонального радиовызова (СПРВ). Исторически впервые в эксплуатации появились ВСПС, так как в условиях ограничений на использование радиосвязи возможность ее применения для связи с подвижными абонентами предоставлялась государственным, ведомственным или крупным частным организациям (полиция, пожарная охрана, такси и т. п.). Для вызова подвижного абонента (внутри ограниченной зоны обслуживания) стали использоваться СПРВ. Появившиеся совсем недавно ССПС являются принципиально новым видом систем связи, так как они построены в соответствии с сотовым принципом распределения частот по территории обслуживания (территориально-частотное планирование) и предназначены для обеспечения радиосвязью большого числа подвижных абонентов с выходом на телефонную сеть общего пользования (ТФОП). Если ВСПС создавались (и создаются) в интересах узкого круга абонентов, то ССПС за рубежом стали использоваться в интересах широких кругов населения. Свое название ССС получили в соответствии с сотовым принципом организации связи, согласно которому зона обслуживания (территория города или региона) делится на большое число малых рабочих зон или сот в виде шестиугольников. В центре каждой рабочей зоны расположена базовая станция (БС), осуществляющая связь по радиоканалам с многими абонентскими станциями (АС), установленными на подвижных объектах, находящихся в ее рабочей зоне. Базовые станции соединены проводными телефонными линиями связи с центральной станцией (ЦС) данного региона, которая обеспечивает соединение подвижных абонентов с любыми абонентами телефонной сети общего пользования (ТФОП) с помощью коммутационных устройств. При перемещении подвижного абонента из одной зоны в другую, производится автоматическое переключение канала радиосвязи на новую базовую станцию, тем самым осуществляется эстафетная передача подвижного абонента от передающей к последующей (соседней) базовой станции. Управление и контроль за работой базовых и абонентских станций осуществляется ЦС, в памяти ЭВМ которой сосредоточены как статические, так и динамические данные о подвижных объектах и состоянии сети в целом. В отличие от централизованных, в сотовых сетях подвижной связи, радиосвязь базовой станции с абонентской станцией осуществляется в пределах малой рабочей зоны, что позволяет многократно использовать одни и те же частоты в зоне обслуживания. Число абонентов в ССС определяется пропускной способностью и числом БС, равным числу рабочих зон, которое возрастает по квадратичному закону с уменьшением радиуса рабочей зоны R при постоянном радиусе зоны обслуживания R0. Если десять лет назад радиус рабочей зоны в ССС был равен 5−15 км, то в настоящее время он равен 200 м. Так уменьшение радиуса рабочей зоны с 30 до 0,5 км позволит увеличить в 3600 раз число подвижных абонентов, оснащенных радиосвязью и имеющих возможность выхода на ТФОП.

На сегодняшний день сотовый телефон все чаще становится предметом «первой» необходимости. Чаще всего при выборе оператора сотовой связи, основным показателем является качество этой связи. Расстояние, на котором действуют передатчики станций сотовой связи относительно невелико — 5 — 7 километров. Для создания качественного покрытия радиосвязью зоны обслуживания, операторам необходимо большое количество базовых станций, находящихся в зоне прямой видимости. Вне города антенны базовых станций (БС), располагают на специальных металлических башнях (или мачтах). Эти сооружения позволяют обеспечить «прямую видимость» при сложном рельефе местности. Проектируемая базовая станция является расширением подсистемы базовых станций сети сотовой радиотелефонной связи в диапазоне 900/1800 МГц, обеспечивающей радиотелефонной связью абонентов на заданной территории.

Базовая станция имеет 6-и секторную конфигурацию антенн с одним радиоканалом в секторе. На БС используются один радиотехнический кабинет BТS-312 производства фирмы «Huawei» .

Оборудование базовой станции размещается в специальной аппаратной — сайте-контейнере, расположенном у подножия башни для антенн. Проектируемая аппаратная имеет площадь не менее 6 м² и высоту 2,6 м.

Три антенны радиотелефонной связи типа Kathrein 741 326 и одна антенна РРС монтируются на четырех трубостойках диаметром 76 мм. Трубостойки крепятся к конструкциям площадки обслуживания на вершине башни. Антенны ориентируются в соответствии с заданными азимутами. Высоты подвеса антенн (по центру): 63,0 м. Механический наклон антенн от вертикали вниз — 3. Крепление антенн к трубостойкам выполняется штатным крепежом, входящим в комплект поставки антенн.

Электроснабжение БС запроектировано в размере 3,7 кВт потребной мощности от существующего источника электроэнергии по III категории надежности (по классификации ПУЭ). В соответствии с требованиями РД45.162−2001, необходимо обеспечить II категорию надежности электроснабжения. Для повышения надежности электроснабжения, предусматривается установка стационарного автоматизированного дизель-генератора (ДГА). В случае неисправности и отключения основного внешнего источника электроэнергии, происходит автоматический запуск ДГА, который принимает на себя всю электрическую нагрузку. Предусмотрен учет электроэнергии.

В соответствии с «Инструкцией по проектированию искусственного освещения предприятий связи» в аппаратной БС предусмотрено электроосвещение. Освещенность должна составлять 200 лк.

Для обеспечения нормируемых требований к микроклимату в помещении аппаратной проектируется установка системы кондиционирования воздуха с установкой двух автономных кондиционеров производства фирмы «Daikin» (Япония).

На станции предусмотрена охранно-пожарная сигнализация с выводом шлейфа на кросс БС. Кроме того, в аппаратной устанавливаются средства пожаротушения — углекислотный огнетушитель ОУ-3 (2 шт) и навешивается модуль автоматического пожаротушения типа «Ураган» .

В соответствии с расчетом ВНИИПО МВД России по методике НПБ 110−99 помещение аппаратной БС относится по пожароопасности к категории «В-4» .

Защита от заноса высокого потенциала в аппаратную по антенным фидерам выполняется путём заземления антенно-фидерных устройств.

Для обеспечения электробезопасности при выполнении монтажных, ремонтных и регламентных работ в состав оборудования БС входят индивидуальные средства защиты (в соответствии с ПОТ РО-45−003−94) и комплект предупредительных плакатов.

Расчёты уровней мощности покывают, что при работе проектируемой БС биологически опасные зоны на земле отсутствуют, а зоны ограничения застройки не затрагивают жилую застройку.

Нахождение обслуживающего персонала непосредственно перед антеннами возможно только при выключенных передатчиках.

2. Радиосвязь

2.1 Схема организации связи

Данная базовая станция цифровой сотовой радиотелефонной связи является объектом подсистемы базовых станций сети сотовой радиотелефонной связи в диапазоне 900/1800 МГц.

Она обеспечивает установление входящих и исходящих соединений своих мобильных абонентов между собой, с абонентами других операторов и с абонентами стационарных телефонных сетей (местных, внутризоновых, междугородной и международной) при нахождении и перемещении абонентов сети в пределах обслуживаемой БС территории (включая национальный и международный роуминг).

Организация связи БС показана на рисунке 2.1.

Оборудование данной базовой станции монтируется в специальном сайте — контейнере, площадью 12,5 м², расположенном у подножия башни для установки антенн. Базовая станция имеет 6-и секторную конфигурацию антенн с подключением одного приёмопередатчика на сектор.

Состав оборудования: одна радиотехническая стойка BTS-312 D900/1800 производства фирмы «Huawei» одна стойка электропитания типа PS48360−1В/30, аккумуляторные батареи, три приемопередающие двухдиапозонные (900 МГц/1800МГц) антенны типа Kathrein 741 326, кросс, антенно-фидерное и вспомогательное оборудование.

Основные характеристики технологического оборудования:

одна радиотехническая стойка BTS-312 900/1800:

— рабочий диапазон — 900 — 1800МГц;

— количество передатчиков — 6;

— мощность передатчика- 40 Вт;

— мощность потребления одного кабинета — 1.6 кВт;

— габаритные размеры -600(ширина)х650(глубина)х2100(высота) мм;

— масса — 210 кг;

одна стойка электропитания типа PS48360−1В/30:

— тип выпрямительного модуля — HD4825;

— количество выпрямительных модулей — 3;

— номинальный ток одного выпрямителя -300 А;

— габаритные размеры -550(ширина)х620(глубина)х1600(высота) мм;

— масса- 116 кг;

антенна радиотелефонной сети типа XXPol A-Panel 900/1800 65°/60° 15/17dBi (Kathrein 741 326):

— габаритные размеры — 1296(высота)х262(ширина)х116(толщина) мм;

— масса — 13 кг;

— частотный диапазон — 900/1800 МГц;

— коэффициент усиления — 15дБи в диапазоне частот 870−960 МГц;

— коэффициент усиления — 17дБи в диапазоне частот 1710−1880 МГц;

— ширины диаграммы направленности (по уровню -3 дБ) в горизонтальной плоскости — 65, в вертикальной плоскости — 14 (900 МГц);

— ширины диаграммы направленности (по уровню -3 дБ) в горизонтальной плоскости — 60, в вертикальной плоскости — 8 (1800 МГц);

высокочастотный фидер LCF 7/8″ (фирмы «RFS») с затуханием 3,8 дБ/100м в диапазоне частот 900 МГц и с затуханием 5,6 дБ/100м в диапазоне частот 1800 МГц;

Стоечный монтаж радиотехнического кабинета, стойки питания, межблочных соединений, подключение оборудования на кросс осуществляется по документации разработчика оборудования.

Монтаж силового и вспомогательного оборудования и соединение элементов оборудования между собой осуществляется с использованием материалов, и на основании технических решений данного проекта.

Монтаж оборудования и антенно-фидерных устройств должен производиться в соответствии со следующими документами:

— «Указания по производству и приёмке монтажных работ при устройстве передающих и приёмных радиостанций», выпуск 1, 2, 3 (М., Связь, 1969);

— СНиП 3.05.06−85 «Электротехнические устройства» ;

— «Правила техники безопасности при сооружении и эксплуатации радиопредприятий» ;

— Отраслевые строительно-технологические нормы на монтаж сооружений и устройств связи, радиовещания и телевидения ОСТН-600−93 Минсвязи России, М.1994.

Трубостойки для антенн секторов и одной антенны РМР закрепляются на специальной башне, имеющей специальные площадки.

К каждой антенне подходят четыре высокочастотных кабеля два выполняют функцию приема-передачи (одна поляризация), два других — только приема (другая поляризация).

Выбранные антенны имеют ширину ДН в горизонтальной плоскости 65 (по уровню 0.5 мощности). Такая ширина ДН и соответствующий высокий коэффициент усиления антенны обеспечивают требуемую зону радиопокрытия в выбранных приоритетных направлениях. Для обеспечения уверенной связи (90% по времени и 90% по месту) для мобильных абонентов, находящихся на нижних этажах зданий и в автомобилях, выбранные антенны устанавливаются с механическим наклоном вниз -3.

Прокладка кабелей и высокочастотных фидеров выполняется по специальным металлическим лоткам (они называются кабельростом) и в пластиковых коробах в соответствии с требованиями ОСТН 600−93 Минсвязи России.

Трассы фидеров радиотелефонных антенн проходят от приёмопередающего кабинета по кабельросту аппаратной, через проектируемый узел пропуска, по проектируемому кабельросту к трубостойкам антенн секторов.

Соединение антенн с радиотехническими стойками осуществляется с помощью высокочастотного кабеля RFS LСF 7/8″ .

Суммарные потери в антенно-фидерном тракте (в кабеле LСF 7/8″, двух двухметровых джамперах толщиной ½″, четырех разъемах,) составляют около 4,39 дБ для 900МГц. Эти потери не являются критическими при расчете зон радиопокрытия.

Конструкции комплектных элементов крепления антенн рассчитаны на прочность и деформативность для метеорологических воздействий (ветер, гололед), характерных для района строительства, с учетом веса самих антенн. Крепления антенн рассчитаны на ветровую нагрузку 50 м/с с запасом по ветровой нагрузке в 1,4 раза.

Экраны коаксиальных кабелей заземляются комплектами КМТ 7/8″ - N к проектируемому контуру молниезащиты башни для антенн, который соответствует ГОСТ 12.1.030−81 «Электробезопасность, защитное заземление и зануление «.

Металлоконструкции крепления антенн заземляются с помощью стальной полосы 4×40 сваркой к проектируемому контуру молниезащиты.

После монтажа антенн и коаксиальных кабелей проводится герметизация всех разъёмных соединений с помощью комплекта герметизирующих материалов.

Все сварные соединения металлоконструкций крепления антенн и заземления необходимо очистить металлической щёткой от флюса, загрунтовать грунтом ГФ-021 и окрасить в два слоя краской ПФ-115 серого цвета.

Учитывая, что базовая станция постоянно не обслуживается, необходимо проводить не реже одного раза в год детальный осмотр металлоконструкций антенн, волноводных трактов и другие работы, предусмотренные «Инструкцией по эксплуатации антенных сооружений радиорелейных линий связи», утверждённой Министерством связи СССР 14.01.80 г., регламентирующей планово-профилактическое обслуживание на необслуживаемых станциях.

Результаты технического осмотра рекомендуется оформлять актом или соответствующими записями в журнале (в соответствии с. Приложением 2 вышеупомянутой инструкции).

2.2 Метрологическое обеспечение эксплуатации базовых станций

Аппаратура базовой станции находится в эксплуатации 24 часа в сутки.

Надежность работы аппаратуры обеспечивается автономностью программного обеспечения каждого штатива коммутации и постоянным техническим диагностированием всей аппаратуры по специальному алгоритму. В системе использованы элементы искусственного интеллекта: децентрализованное управление, распределение работы основных устройств и модулей, самодиагностика и самовосстановление на программном уровне. С помощью программно-аппаратных средств обнаруживаются и локализуются неисправности, возникающие во время эксплуатации системы, производится ее реконфигурация с целью отключения неисправного устройства и выводится информация о неисправностях на внешние устройства. Аппаратная отдельно контрольно-измерительными приборами не оснащается. Техническое обслуживание станции осуществляет специализированная служба, оснащенная всем необходимым.

3. Силовое электрооборудование

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По величине электрических нагрузок выбирают электрооборудование системы электроснабжения (коммутационную аппаратуру, провода, кабели, аппаратуру измерений и защиты и др.), определяют потери мощности, электроэнергии, напряжения. Поэтому от правильной оценки нагрузок электрических сетей зависит надежность и безопасность работы системы электроснабжения.

При проектировании системы электроснабжения потребители электроэнергии рассматриваются в качестве нагрузок. Электрической нагрузкой в соответствии с ГОСТ 19 431–84 называется мощность, потребляемая электроустановкой в установленный момент времени. При применении переменного тока полная мощность складывается из активных и реактивных составляющих, поэтому различают полную, активную и реактивную нагрузки. Часто понятие нагрузки распространяется также на электрический ток (токовая нагрузка).

В раздел силового оборудования включается:

· Снабжение электрической энергией технологического оборудования связи

· Кондиционеров

· Охранно-пожарной сигнализации

· Электроосвещение помещения.

Электроснабжение БС предусмотрено от существующей сети напряжением 380/220 В, 50Гц с глухозаземленной нейтралью — основной источник электроэнергии, и от специального автоматизированного дизель-генератора — резервный источник электроэнергии.

Станция отнесена к электроприемникам II категории надежности электроснабжения, что обеспечивается данными источниками электроснабжения.

Проектом предусматривается:

— установка вводно-распределительного щита ВРЩ, в аппаратной БС, Щит снабжен счетчиком учета электроэнергии и защитой технологического оборудования от недопустимых отклонений напряжения в питающей сети;

— установка специального отключающего аппарата на ответвлении от существующей воздушной линии электропередачи в точке ответвления к вводу в станцию,

— установка стойки электропитания типа PS48360−1В/30 (поставляемой совместно с технологическим оборудованием связи (стойка имеет выпрямители (380/-45В), устройства контроля сети, встроенные аккумуляторные батареи и плату контроля напряжения и сигнализации);

— установка специального стационарного дизель генератора.

3.1 Расчет электрических нагрузок

Выполняя расчет нагрузки на шины трансформаторов, необходимо учитывать следующие данные: установленные мощности электроприемников, категорию надежности их электроснабжения, коэффициенты одновременности работы для различных групп электроприемников, коэффициенты спроса.

Исходные данные для расчета сведены в таблицу 3.1

Таблица 3.1 — Данные для расчета электрических нагрузок

Для обеспечения 1-категории надежности используются аккумуляторы, поставляемые совместно с технологическим оборудованием связи.

Для расчета нагрузки используется общая формула:

где — Ки — коэффициенты использования, Ко — коэффициент одновременности работы, Кс — коэффициент спроса.

Следует учитывать, что эта формула будет верной как для отдельных групп электроприемников, так и для нагрузок на шины в целом.

В соответствии с требованиями ПУЭ 7изд., питающую и распределительную сети выполнить кабелями (проводами) с медными жилами.

Выбор сечения кабелей производится в соответствии с максимально возможными длительными токами электрических нагрузок. Необходимо учесть все электроприемники, установленные в аппаратной и рассчитать их потребляемые токи.

Необходимо участь, что для помещения базовой станции предусматривается рабочее и аварийное освещение. Для рабочего освещения используются светильники с люминесцентными лампами, которые должны обеспечить освещенность в рабочей зоне 200 лк. (высота помещения 2,6 м светильники устанавливаются на потолке площадь освещения 2×4 м).

4. Расчет освещения

4.1 Выбор нормированной освещенности и расчет количества светильников

Нормированная освещенность — это наименьшая допустимая освещенность в «наихудших» точках рабочей поверхности перед очередной чисткой светильников. Значение этой освещенности устанавливают в зависимости от характера зрительной работы, размеров объекта различия, фона и контраста объекта с ним, вида и системы освещения, типа источника света. При выборе нормированной освещенности необходимо иметь в виду, что при освещенности внутри помещения до 50 лк в качестве источника света следует использовать лампы накаливания, а свыше 50 лк — люминесцентные. При этом нормы освещенности для люминесцентного освещения в несколько раз превышают нормы для ламп накаливания.

4.2 Рабочее освещение

сотовый связь трансформатор освещенность В качестве исходных данных для светотехнического расчета служат:

— площади освещаемых помещений,

— требуемая освещенность,

— коэффициент использования светильника,

— расчетная высота установки светильника,

— тип и мощность используемых ламп.

В помещении аппаратной применяются светильники с люминесцентными лампами.

Для расчета количества светильников по световому потоку используется следующая формула:

где — Е — требуемая освещенность в горизонтальной плоскости,-200лк,

S — площадь помещения в кв. м, -8 кв. м, Кз — коэффициент запаса, =1,25,

U — коэффициент использования осветительной установки,-51,

n — число ламп в светильнике, -2,

Ab — световой поток одной лампы, — 1150 лм.

принимаем — 2 светильника.

Аварийное освещение является и эвакуационным, для него освещенность не нормируется. Станция работает без постоянного обслуживающего персонала, поэтому аварийное освещение подключается через выключатель к стойке электропитания на напряжение -48 В.

Кроме того, предусматривается установка указателя аварийного выхода, подключаемого на напряжение -48 В напрямую, не через выключатель (указатель горит постоянно) в указателе используются светодиоды малой мощности.

5. Электропроводки

В соответствии с таблицей 3.1 получается, что расчетная мощность БС составляет 3,25 кВт, а расчетный нагрузочный ток — 6,2 А. В соответствии с этим, сечение токопроводящей жилы кабеля, способного выдержать этот ток равно 2,0 кв. мм (см. ПУЭ гл. 2. табл.2.1.8)

Согласно гл. 1.3 ПУЭ «Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны», п. 1.3.1, сечение проводника должно приниматься большим из рассчитанных по условиям: нагрева, экономической плотности тока, по условиям короны, защиты от перегрузок, механической прочности, термической и электродинамической стойкости, потерь и отклонения напряжения.

Для сетей до 1кВ выполняют расчет по условиям нагрева и расчет потерь напряжения. Потери не должны составлять более 3% на участке от распределительных шин до потребителя.

По условиям нагрева длительно допустимый ток 6,2 А способен выдерживать кабель с сечением медных токопроводящих жил равным 2 кв. мм.

По условиям механической прочности требуется кабель с сечением токопроводящих жил 6 кв. мм.

По требованию завода-изготовителя технологического оборудования станции сотовой связи, питающий кабель должен быть пятипроводным и иметь сечение токопроводящей жилы не менее 10 кв. мм. Для окончательного соответствия требованиям ПУЭ необходимо выполнить проверочный расчет по потерям и отклонениям передаваемого напряжения.

По потерям и отклонениям напряжения должен быть выполнен расчет на соответствие ГОСТ 13 109–87.

Расчет выполняется в соответствии с формулой:

где — падение напряжения (%), — ток в проводе (А), -коэффициент, зависящий от сечения проводника и cosц (для медного проводника сечением 10кв. мм и cosц = 0,9 он равен 0,776), — длина трассы (км).

Внутренние электропроводки в помещении аппаратной выполняются кабелями ВВГнг c прокладкой в пластиковых электротехнических коробах.

Потребителями электроэнергии являются технологическое оборудование базовой станции, кондиционеры для съема тепловыделений в помещении аппаратной, освещение и аппаратура охранно-пожарной сигнализации.

Технологическое оборудование (радиотехнический кабинет) питается постоянным током напряжением 48 В. Электропитание PS48360−1В/30 осуществляется по пятипроводной сети трехфазного переменного тока с номинальным напряжением 380 В. Для повышения надежности работы технологического оборудования БС при пропадании напряжения питающей сети предусматриваются группа аккумуляторных батарей общей емкостью 110 А.ч. Аккумуляторные батареи устанавливаются внутри PS48360−1В/30.

Мощность потребителей, подключенных к PS48360−1В/30, составляет 1,6 кВт. Время поддержки технологического и радиорелейного оборудования БС бесперебойным питанием более 4 ч.

В качестве резервного источника электроэнергии предусматривается установка стационарной автоматизированной дизель-генераторной установки. ДГА запускается и принимает на себя всю электрическую нагрузку БС при аварии на внешнем основном вводе.

Для обеспечения безопасности персонала и нормальной работы оборудования предусмотрено использование проектируемого защитного заземляющего устройства с сопротивлением растеканию тока менее 4 Ом. Коллекторная шина заземления, устанавливаемая в помещении аппаратной, присоединяется к проектируемой шине заземления проводом ПВ3 1×25. К ней подключаются кабельные лотки в аппаратной, технологическая стойка, стойка электропитания и 19″ стойка и ДГА.

Молниезащита БС предусматривает защиту от прямых ударов молнии и от наведения и заноса высокого потенциала по кабелям (антенным фидерам).

Защита от прямых ударов молнии осуществляется путем заземления антенных опор и антенно-фидерных устройств.

Защита от наведения и заноса высокого потенциала по кабелям (антенным фидерам), прокладываемым от антенн до радиотехнического оборудования, установленного в базовой станции, обеспечивается соединением заземляющими комплектами, поставляемыми вместе с оборудованием, металлических оболочек кабелей с токоотводами молниезащиты не менее, чем в двух точках: при подходе к антенне и перед вводом в аппаратную.

Токоотводы для молниезащиты антенных стоек и оболочек антенных фидеров выполняются стальной полосой 4×40мм, прокладываемой от проектируемого контура до проектируемых кабельных лотков.

Для питания бытового инструмента, проектом предусматриваются евро-розетки с заземляющим контактом.

В соответствии с инструкцией предприятий связи ВСН 332−93 и СНиП 23.05−95 «Естественное и искусственное освещение» для рабочего освещения аппаратной на потолке устанавливаются два люминесцентных светильника типа ЛПО 001 2×40, обеспечивающие освещенность 200 лк. При пропадании напряжения сети переменного тока, происходит включение аварийного освещения, светильники которого подключаются к стойке электропитания.

6. Отопление, вентиляция и кондиционирование

6.1 Исходные данные

Расчетные параметры воздуха для расчета отопления и кондиционирования воздуха в теплый и холодный периоды времени года приняты параметры «Б» наружного воздуха (согласно СНиП 2.04.05−91*):

· холодный периодтемпература минус 40,0°C; удельная энтальпия минус 40,2 кДж/кг; скорость ветра 1 м/с.

· тёплый периодтемпература +25,9°C; удельная энтальпия +51,9 кДж/кг; скорость ветра 1 м/с.

В соответствии с международными нормами (ETS300 019−1-3, класс 3.1Е) оптимальными параметрами воздушной среды для эксплуатации оборудования БС являются:

· температура от +18°С до +25°С;

· относительная влажность 10% 85%.

В соответствии с климатограммой для класса 3.1 Е (эксплуатация для внутреннего оборудования) предельно-допустимые параметры составляют:

· температура -5°С … + 45 °C;

· относительная влажность 5% … 90%.

Помещение аппаратной комплектуется полностью автоматизированным технологическим оборудованием без рабочих мест. Максимальные тепловыделения проектируемого оборудования составляют 2,77 кВт. Режим работы круглосуточный.

При разработке рабочего проекта произведены теплотехнические расчеты по определению баланса тепла в помещении. Расчет теплопотерь и теплопоступлений проводился по СНиП 2.04.05−91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» .

6.2 Сводный тепловой расчет

Исходные данные по тепловыделению и результаты расчета теплового баланса сведены в таблицу 6.1.

Таблица 6.1

7. Проектные решения по предупреждению чрезвычайных ситуаций (ЧС)

Технология ведения сотовой радиотелефонной связи не предполагает хранения, обращения, содержания и использования взрывчатых, легковоспламеняющихся, ядовитых, радиоактивных, химических, биологически опасных веществ и материалов, могущих создать реальную угрозу возникновения чрезвычайной ситуации.

Защита объекта от несанкционированного доступа обеспечивается установкой в аппаратной системы охранной сигнализации с выдачей сигнала тревоги для визуального контроля на световой и звуковой сигнализаторы, установленные снаружи аппаратной и одновременной его трансляции на пункт технического обслуживания всей сети оператора связи.

Непосредственно рядом с проектируемой БС потенциально опасные объекты отсутствуют.

7.1 Светоограждение

Отдельностоящая мачта для установки антенн сотовой связи обычно имеет довольно большую высоту (50−70−120м). А такие объекты в соответствии с «Наставлением по аэродромной службе в Гражданской ситуации Российской Федерации», являются летными препятствиями, и их необходимо обозначить в дневное и ночное время. В дневное время, для обозначения мачты служит ее окраска. Мачта окрашивается чередующимися полосами белого и красного цвета. Ширина полос зависит от высоты мачты (чем выше, тем шире). В ночное время для обозначения мачты, на ней устанавливают специальные лампы светоограждения (иначе их называют заградогнями). Электроснабжение заградогней должно иметь 1-ю категорию надежности, если мачта находится в полосе воздушных подходов какого-либо аэропорта. Если мачта располагается вне полосы воздушных подходов, то электроснабжение может иметь более низкую категорию. Чаще всего имеет место именно второй вариант.

В соответствии с РД 45.162−2001 п. 2.3.6.3, так как данная мачта не попадает в полосу воздушных подходов аэропорта (находится вне приаэродромной территории), огни светоограждения подключены к щиту ВРЩ базовой станции. Для питания огней светоограждения предусматривается отдельный кабель.

Кабель прокладывается до площадок светоограждения по конструкциям мачты в металлорукаве по всей длине, крепление — с помощью специальных клемпсов, аналогично антенным радиочастотным кабелям. Огни светоограждения должны загораться после захода солнца и гаснуть после его восхода. Для обеспечения такого режима работы в схеме управления используется фотореле со специальным датчиком. Кроме того, на коммутатор (узловую станцию) станций сотовой связи должен поступать сигнал об аварии, если перегорит одна из ламп в огнях светоограждения.

На площадках (отм.50.04 и 68.44) мачты (к рассмотрению принята мачта высотой 70м) устанавливаются: по 3 огня, одна коробка проходная с клеммными блоками, трубы для прокладки проводов, прокладываются соединительные кабели. Крепление огней и труб предусматривается к конструкциям ограждения площадок обслуживания.

В заградогнях используются светодиодные лампы. Такие лампы имеют значительно больший срок службы, чем лампы накаливания. А кроме того, обладают большей светосилой и меньшей потребляемой мощностью. На площадке обслуживания, кабельные линии выполнены гибким проводом типа ПВ3 в стальных водогазопроводных трубах. Провода имеют медные жилы соответствующего сечения. Применение светодиодных ламп значительно снижает нагрузки на электрическую сеть. Для управления заградогнями устанавливается специальный блок управления.

Блок управления состоит из магнитного пускателя и фотореле с комплектным датчиком, который позволяет выполнить включение и отключение заградогней в зависимости от уличной освещенности.

Для нормальной работы фотореле необходимо установить фотодатчик с северной или северо-западной стороны контейнера таким образом, чтобы исключить попадание на него прямого солнечного света. При неисправности одной из ламп или блока управления на Alarm box поступает соответствующий сигнал, который передается на КБС (контроллер базовых станций) с персоналом, работающим круглосуточно.

8. Охранно-пожарная сигнализация

Защита объекта от несанкционированного доступа обеспечивается установкой в аппаратной системы охранной сигнализации с выдачей сигнала тревоги для визуального контроля на световой и звуковой сигнализаторы, установленные снаружи аппаратной и одновременной его трансляции на пункт технического обслуживания всей сети оператора связи.

Размеры аппаратной: длина 4200 ширина 2400 мм, высота 2600 мм. По взрывопожарной и пожарной опасности помещение базовой станции относится к категории В4. (п. 2.3.9.1 РД 45.162−2001г.).

Система охранно-пожарной сигнализации построена на базе прибора приемно-контрольного охранно-пожарного «Гранит-4» .

Охранную сигнализацию выполнить блокировкой входной двери аппаратной магнитоконтактным извещателем ИО-102−20 и установкой на потолке охранного оптоэлектронного из вещателя «Фотон-6» .

Для сигнализации о пожаре на потолке помещения аппаратной установить два дымовых пожарных извещателя ИП212−41М (ДИП-41М). Включение шлейфов пожарной и охранной сигнализации выполнить проводами КПСВ 2×0,5.

Сигналы «Проникновение» и «Пожар» с ППКОП «Гранит-4» вывести проводами КПСВ 4×0,5 на Alarm box, который расположен в помещении базовой станции, для последующей автоматической передачи сигналов на центральный коммутатор подвижной связи с персоналом, ведущим круглосуточное дежурство.