КОМПОНОВКА ХОЛОДНОГО БОКСА АВТОНОМНОГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ ДЛЯ АВАРИЙНОГО ПИТАНИЯ МОЩНОСТЬЮ ДО 2 кВт

Область техники.
Полезная модель относится к области создания автономных источников питания, автономного энергетического машиностроения на топливных элементах для нужд станций операторов сотовой связи и предназначена для подготовки топлива и окислителя для электрохимического генератора (ЭХГ), распределения электроэнергии, вырабатываемой автономным источником энергии для авариного питания, и распределения и утилизации технологических газов.
Уровень техники.
За прототип принято техническое решение «Устройство гарантированного энергоснабжения» (Патент RU 2481688 C1, 13.02.2012, МПК H02J 9/04). Данное изобретение создано с целью повышение надежности электроснабжения. Техническое решение содержит резервный дизель-генератор, блок развязки с энергосистемой, источник бесперебойного питания или аккумуляторную батарею, выключатели для подключения автономной электростанции, аккумуляторной батареи и дизель-генератора к шине переменного тока, средства автоматического отключения потребителей, запитанных от шины переменного тока, систему управления, подключенную к газопоршневой электростанции, дизель-генератору и источнику бесперебойного питания; газопоршневая автономная электростанция подключена к шине переменного тока через блок развязки с энергосистемой. Данное техническое решение обладает рядом недостатков. Резервный дизель-генератор не является экологически чистым решением (в выхлопных газах - сажа), помимо этого данное решение не обладает достаточной автономностью, которая необходима для операторов сотовой связи.
Раскрытие полезной модели.
2
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении надежности работы системы при аварийных ситуациях любого типа. Повышение надежности осуществляется за счет возможности запуска автономного источника аварийного питания для аппаратуры базовой станции сотовой связи без внешних источников питания и управляющих команд, таким образом, обеспечивается полная независимость от непредвиденных ситуаций. Техническое решение так же является экологически чистым (выбрасываемые технологические газы состоят из паров воды и СО, в количестве меньшем, чем при использовании дизельного генератора).
Холодный бокс автономного источника энергии для аварийного питания до 2 кВт содержит систему автоматического управления (7), систему автоматического старта (10),), преобразователь электроэнергии (4), систему откачки технологических газов (6) и выполнен с возможностью вставки электрохимического генератора (5).
Новизна предлагаемого решения обеспечивается рядом возможностей. Тепло выхлопных газов может быть направленно на подогрев внутреннего объема укрытия автономного источника, в котором расположена аппаратура. КПД у предлагаемого решения выше, чем у прототипа (55% против 20%, что достигается за счет уменьшения количества преобразований). Данное решение является экологически чистым. Время запуска автономного источника варьируется в зависимости от заряда аккумуляторных батарей базовой станции оператора сотовой связи.
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как оно может быть использовано для аварийного питания для аппаратуры базовой станции оператора сотовой связи.
Краткое описание чертежей.
Фиг. 1 - Принципиальная схема компоновки автономного источника аварийного питания
Осуществление полезной модели.
Фиг. 1 представляет собой принципиальную схему компоновки автономного источника аварийного питания. Холодный бокс (3) является неотъемлемой частью автономного источника для аварийного питания аппаратуры базовой станции оператора сотовой связи. Холодный бокс (3) обеспечивает рекуперацию тепла выхлопных газов на обогрев внутреннего объема укрытия, в котором располагается аппаратура базовой станции оператора сотовой связи. Холодный бокс (3) обеспечивает мониторинг уровня заряда аккумуляторных батарей источника бесперебойного питания аппаратуры базовой станции и регулирование скорости запуска электрохимического генератора (далее ЭХГ) (5) с учетом превышения критических значений с учетом температурных градиентов старта ЭХГ без учета последующей деградации мощности ЭХГ. Холодный бокс (3) обеспечивает контроль наличия и качества питания от линии электропередач аппаратуры базовой станции, автоматический запуск без получения команды с диспетчерского пульта. Холодный бокс (3) автономен: работа возможна без питания от линии электропередач. Холодный бокс (3) обеспечивает дублированный запуск ЭХГ (5) от дублированных источников энергии, а именно вывод на температурный режим ЭХГ от газовой горелки, разогревающий окислитель от ЭХГ (5), или разогрев окислителя за счет термоэлектрического преобразователя при подведении питания от собственных аккумуляторных батарей. Холодный бокс (3) регулирует зарядку собственных аккумуляторных батарей от линии электропередач, питающего аппаратуру базовой станции.
Топливо из емкости с метаном (8) и окислитель поступают в холодный бокс (3), где они проходят очистку и подготовку через систему автоматического старта (10) для дальнейшего использования в ЭХГ (5). Из ЭХГ (3) технологические газы направляются в систему откачки технологических газов, а полученная электроэнергия направляется в преобразователь электроэнергии (4), из которого в дальнейшем она направляется потребителю (9). В Холодном боксе так же располагается система автоматического управления (далее САУ) (7), которая управляет всеми процессами автономного источника аварийного питания и работает в дежурном режиме (когда требуется только мониторинг ситуации, а выработки электроэнергии не требуется). Автономный источник аварийного питания (2) помещается в укрытие (1) для температурной защиты в зимний период.
САУ (7) осуществляет управление зарядом аккумуляторных батарей автономного источника энергии для аварийных ситуаций от линии электропередач в дежурном режиме; формирует управляющие воздействия на аппаратуру холодного бокса в режимах стартового запуска, автономного электропитания потребителя и отключения; контролирует параметры технологических процессов, проходящих в ЭХГ и узлах холодного бокса; контролирует наличие и качество электропитания аппаратуры базовой станции от линии электропередач; контролирует уровень заряда аккумуляторных батарей базовой станции; осуществляет автоматическое принятие решений о запуске ЭХГ и подведение автономного аварийного питания к аппаратуре базовой станции и принятие команд управления от пульта оператора на лицевой панели холодного бокса; реализует адаптивный алгоритм регулирования времени запуска в зависимости от уровня заряда аккумуляторных батарей базовой станции; регулирует расход топлива и подачу окислителя.
Система автоматического старта (10) осуществляет разогрев окислителя, подаваемого на ЭХГ от газовой горелки, которая использует в качестве топлива метан; разогрев окислителя от термоэлектрического преобразователя, использующего для питания электроэнергию от аккумуляторных батарей (АКБ (11)), расположенных в холодном боксе; регулирует подачу топлива на ЭХГ при получении команд управления от САУ; регулирование скорости подачи окислителя при получении команд управления от САУ.
Преобразователь электроэнергии (4) преобразует электроэнергию, генерируемую в ЭХГ в широких диапазонах от 35 до 75 В с током потребления не более 50 А и подключает потребителя к питанию от ЭХГ при получении соответствующей команды управления от САУ.
Система откачки технологических газов (6) осуществляет утилизацию химически активных соединений технологических газов из полости ЭХГ при получении соответствующей команды от САУ и достижении ЭХГ нижнего температурного порога безопасной работы; подключение потока уходящих технологических газов к радиатору для обогрева внутреннего объема укрытия базовой станции.