Шарипов А.А. Система электроснабжения повышенной надежности для медицинских учреждений (Система электроснабжения повышенной надежности для медицинских учреждений)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ«МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)» (МАИ)Факультет____№ 3_____________________________________ Кафедра ___301___Направление подготовки ____220400_____________________ Группа 3О-402 БКвалификация (степень) _____бакалавр_______________________________ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКАКВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЕНа тему: _ Событийно – управляемая система электроснабжения повышеннойнадежности для медицинских учреждений___________________________________________________________________________Автор квалификационной работы _Шарипов А.А._______________________(подпись)( Фамилия Имя Отчество)Руководитель __________________Кудрявцев_П.С._____________________(подпись)( Фамилия Имя Отчество)К о н с у л ь т а н т ы:а) ________________________________________________________________(подпись)( Фамилия И.

О.)б) ________________________________________________________________(подпись)( Фамилия И. О.)в) ________________________________________________________________(подпись)( Фамилия И. О.)К защите допуститьЗав. кафедрой ____________________Желтов С.Ю________________________(подпись)( Фамилия И. О.)“___”__________________ 2016 г.Москва 2016 г.1СодержаниеВведение ................................................................................................................... 31 Обзор аппаратных средств и методов обеспечения электроснабжениемэлектроприемников 1-ой особой группы надежности. ....................................... 81.1 Устройства автоматического включения резерва (АВР) ..............................

91.2 Источники бесперебойного питания (ИБП) ................................................. 111.3 Автономные двигатель-генераторные установки (ДГУ) ............................ 162 Структура и алгоритмы функционирования событийно-управляемойсистемы электроснабжения объектом общего назначения............................... 182.1 Классификация отказов и сбоев электропитания. ....................................... 192.2 Методы и алгоритмы автоматического включения резерва ....................... 232.3 Способы защиты при коротком замыкании (КЗ) в сети электроснабженияобъекта....................................................................................................................

262.4 Способы компенсации реактивной мощности ............................................. 322.5 Методы и устройства компенсации искажений напряжения ..................... 343 Архитектура автоматизированной системы управления электроснабжением(АСУЭ) объектами общего назначения ..............................................................

413.1 Описание функциональной схемы АСУЭ .................................................... 423.2 Понятие отказоустойчивости в распределенных системахэнергоснабжения ...................................................................................................

453.3 Методы компенсации типовых аварийных режимов в электрической сетиобъекта и их реализация в АСУЭ ........................................................................ 464 Разработка структуры и основного перечня технических средств системыэнергоснабжения проектируемого медицинского объекта............................... 484.1 Описание плана размещения основных подразделений объекта итребований подключения к внешней электрической сети................................ 484.2 Технологические требования к электроснабжению функциональныхподразделений Перинатального центра ..............................................................

534.3 Анализ расчетных электрических нагрузок для объектов медицинскогоназначения.............................................................................................................. 5424.4 Обоснование проектных решений по выбору структуры системыэлектроснабжения Перинатального центра ........................................................ 565 Отказоустойчивые алгоритмы управления массивами автономныхисточников электропитания и методы моделирования распределеннойсистемы электроснабжения .................................................................................. 605.1 Алгоритмы автономной параллельной работы массива ДГУ ....................

615.2 Организация параллельной работы ИБП переменного тока ...................... 655.3 Методы математического моделирования распределенных сетейэлектроснабжения ................................................................................................. 67Заключение ............................................................................................................ 74Список использованных источников ..................................................................

753ВведениеСистемой электроснабжения называют совокупность устройств,предназначенных для производства, передачи и распределенияэлектроэнергии. В частности, системы электроснабжения медицинскихучреждений предназначены для подачи электроэнергии на различноеоборудование, располагаемое, как в инженерных, так и в медицинскихподразделениях. Такие системы должны обеспечивает высокую надежностьэлектроснабжения и надлежащее качество электрической энергии; бытьудобными в эксплуатации и безопасными в обслуживании.В настоящее время, с развитием новых методик в медицине иобновлением медицинского оборудования на современное, построенное набазе микропроцессорной техники, всё больше внимания уделяется качеству ибезопасности электропитания медицинских помещений, так как недооценкаобеспечения требований по безопасности и качеству электропитания можетпривести к нанесению непоправимого вреда для пациентов.

Необходимоотметить, что ущерб жизни и здоровью пациента может наступить как врезультате прямого поражения электрическим током, так и выхода из строяответственных систем жизнеобеспечения. Кроме этого, некоторыемедицинские учреждения при закупке импортного оборудования несоотносят его требования по качеству электропитания с существующей вмедицинском учреждении электросетью. А между тем, европейские иамериканские стандарты электроснабжения существенно отличаются отроссийских. Для подключения дорогостоящего импортного оборудованиязачастую приходится не только менять схему электропитания вреконструируемом здании, но и устанавливать дополнительноеэлектрооборудование. Задачи построения систем электроснабжениямедицинских учреждений и выбора электрооборудования относятся кважнейшим и ответственным мероприятиям.4К самой важной категории надежности по электроснабжению,относятся многие службы медицинских учреждений: электрическиеаппараты работающие в палатах реанимации (это системыжизнеобеспечения: искусственное сердце, почка, аппараты искусственнойвентиляции легких), операционных (операционные лампы, операционныестолы, наркозно-дыхательные аппараты), анестезиологических отделениях спалатами интенсивной терапии, в родильных палатах.

К этой же категорииотносится оборудование, предназначенное для проведения противопожарныхмероприятий (пожарные насосы, пожарные лифты, системы обнаруженияочагов возгорания и прочее), охранные системы, системы медицинскогогазоснабжения и системы поддержания искусственного климата в особоответственных помещениях (операционных, реанимационных, родильныхотделениях и прочее).В соответствие с ПУЭ выделяются следующие категории надежностиэлектроснабжения [1].Электроснабжение электроприемников первой категории с особосложным непрерывным технологическим процессом, требующимдлительного времени на восстановление нормального режима, при наличиитехнико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двухнезависимых взаимно резервирующих источников питания, к которымпредъявляются дополнительные требования, определяемые особенностямитехнологического процесса.Для второй и первой категории надежности энергоснабжения числочасов отключений должно определяться в договоре оказания услуг попередаче электроэнергии (если у потребителя нет такого договора – тодоговоре электроснабжения с гарантирующим поставщиком) с учетом егофактической схемы, источников энергоснабжения, наличия резервногопитания и др.5Для третьей категории надежности электроснабжения: допустимоечисло часов отключений в год составляет 72 часа, но не более 24 часовподряд, включая срок восстановления электроснабжения, за исключениемслучаев, когда для производства ремонта объектов электросетевого хозяйстванеобходимы более длительные сроки, согласованные с Федеральной службойпо экологическому, технологическому и атомному надзору.При этом, из состава электроприемников первой категории выделяетсяособая группа электроприемников, бесперебойная работа которыхнеобходима для безаварийного производства с целью предотвращенияугрозы жизни людей, взрывов и пожаров.

Для электроснабжения особойгруппы электроприемников первой категории должно предусматриватьсядополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующегоисточника питания. В качестве третьего независимого источника питания дляособой группы электроприемников и в качестве второго независимогоисточника питания для остальных электроприемников первой категории,могут быть использованы местные электростанции, электростанцииэнергосистем (в частности, шины генераторного напряжения),предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания,аккумуляторные батареи и т.п.Для целей электробезопасности и безотказного функционированиямедицинские помещения подразделяют по типу проводимых процедур ииспользуемого медицинского оборудования [2]:- группа 0: Медицинское помещение, в котором не применяютсямедицинские аппараты с электрическими контактирующими частями;- группа 1: Медицинское помещение, в котором контактирующие частипредполагается применять наружно или внутренне, за исключением случаев,относящихся к группе 2;- группа 2: Медицинские помещения, в которых есть опасность шока дляпациента при использовании медицинского аппарата с контактирующими6частями при хирургических операциях, внутрисердечных и другихпроцедурах, или, когда прекращение (сбой) электроснабжения представляетопасность для жизни пациента.По допустимому времени перерыва электроснабжения медицинскиепомещения группы 1 и 2 подразделяются на пять классов безопасности,характеристики которых приведены в таблице.Класс безопасностиКласс 0 (безобрывноепереключение)Класс 0,15 (очень быстроепереключение)Класс 0,5 (быстроепереключение)Класс 15 (среднее времяпереключения)Класс > 15 (большое времяпереключения)Характеристики переключенияАвтоматическое переключение на резервныйисточник без прерывания электроснабженияАвтоматическое переключение на резервныйисточник с временем переключения не более 0,15 сАвтоматическое переключение на резервныйисточник с временем переключения не более 0,5 сАвтоматическое переключение на резервныйисточник с временем переключения не более 15 сАвтоматическое переключение на резервныйисточник с временем переключения более 15 сПроектирование систем бесперебойного электроснабженияпредприятий и учреждений, в том числе медицинского назначения, имеющихв составе электроприемники 1-ой категории и 1-ой особой группынадежности представляет собой сложную проблему.

Такая система должнабыть устойчивой к возникающим отказам и сбоям с точки зренияобеспечения подержания непрерывности технологических процессов, так какдаже кратковременная их остановка может привести к критическойситуации. Для компенсации аварий в питании ответственныхэлектроагрегатов используют разнообразные технические средства,управление которыми осуществляется с помощью распределенной системыуправления.В данной работе проводится анализ основных устройств, позволяющихрешить различные задачи обеспечения бесперебойного и качественногоэлектроснабжения проектируемого объекта, а также исследуются различные7алгоритмы формирования управляющих (компенсационных) мероприятийпри возникновении аварийных ситуаций.В первом разделе работы приводится обзор основных аппаратныхсредств, используемых для обеспечения надежного электроснабженияобъекта, который имеет электроприемники 1-ой особой категориинадежности.