ZASILANIE (ELEKTROENERGETYKA TRAKCYJNA)  Struktura układu zasilania

ENERGET. SYSTEM

KRAJOWY A

B

LINIA 110 kV

GPZ 110kV/SN

LINIA 15 30 kV

PODSTACJA TRAKCYJNA

3 KV DC

PODSTACJA TRAKCYJNA

3 KV DC LINIA 110 kV

ENERGET. SYSTEM

KRAJOWY

Transformacja napięcia w systemie trakcji 3kV DC

ogólnopaństwowa sieć energetyczna

podstacja trakcyjna

zasilacz trakcyjny

sieć jezdna

sieć szynowa

kabel powrotny

Ogólny schemat zasilania trakcji elektrycznej prądu stałego

Sieć trakcyjna kolejowa

a) b) c)

Odbieraki a) krążkowy, b) łyżkowy, c) pantografowy

Konstrukcja sieci jezdnej musi być dostosowana do prędkości jazdy pojazdów oraz do wartości prądów przez nie czerpanych.

Występują następujące konstrukcje sieci trakcyjnej:a) sieć płaskab) sieć łańcuchowa pojedynczac) sieć łańcuchowa podwójna

Ze względu na ograniczenie wpływu warunków atmosferycznych rozróżnia się sieć łańcuchową:

a) nieskompensowaną, b) półskompensowaną c) skompensowaną

30 40 m

Sieć płaska

Sieć łańcuchowa podwójna

Sieć łańcuchowa pojedyncza

Szkic zawieszenia sieci półskompensowanej i skompensowanej

Kształt drutów jezdnych musi umożliwiać wygodne ich mocowanie w zaciskach podwieszeniowych sieci oraz prawidłową współpracę z odbierakiem prądu. Powszechnie stosuje się przewód profilowany – okrągły z podłużnymi rowkami w górnej części - oznaczenie Djp (drut jezdny profilowany) z liczbą określającą przekrój przewodu w mm2.

Przewody mogą mieć różne powierzchnie przekroju: 50 – 120 mm2, dla kolei Djp 100.

W Polsce na torach szlakowych stosuje się sieci całkowicie skompensowane, zapewniające bezzwisowe położenie przewodów (wyjątek – tunele).

Sieć ma linkę nośną o przekroju 95 lub 120 mm2 i dwa przewody jezdne o przekroju 100 mm2 każdy. Przewody prowadzone są w odległości 8 cm od siebie.

Stosowane są różne typy sieci, w zależności od charakteru linii, a przede wszystkim jej obciążenia i prędkości jazdy pociągów, przykładowo:

YC120-2C – dla 120 km/h, lina nośna 120 mm2 Cu, dwa przewody jezdne 100 mm2 Cu oraz przewód dodatkowy 25 mm2 Cu,

YC95-2C – dla 120 km/h, lina nośna 95 mm2 Cu, reszta jak wyżej.

Wysokość zawieszenia przewodów jezdnych mierzy się od główki szyny. Na PKP wynosi 5,6 m (min 4,9, max 6,1 m).

Rozróżnia się indywidualne i grupowe zawieszenia sieci trakcyjnej. Przy zawieszeniu indywidualnym sieć każdego toru ma własne konstrukcje wsporcze – słupy trakcyjne. Przy zawieszeniu grupowym sieci wielu torów (na stacjach) stosuje się wspólne konstrukcje – bramki.

Sieć trakcyjna w komunikacji miejskiej

W sieciach tramwajowych stosuje się zasilanie jednostronne sekcji - rysunek. Zasilacze są wyprowadzone w pobliżu izolatorów sekcyjnych. W bezawaryjnym stanie pracy zasilacz rezerwowy jest odłączony od sieci.

Koło pneumatyczne w pojeździe metra

(np. metro w Paryżu)

Zasilanie i sekcjonowanie sieci kolejowej

Sieć jezdna jest zasilana z podstacji trakcyjnych za pomocą zasilaczy, wykonanych najczęściej jako linie kablowe. Zasilacze wprowadzone są na sieć w tzw. punktach zasilania.

W sieciach kolejowych na szlaku, w warunkach normalnej eksploatacji, stosowane jest dwustronne zasilanie każdego odcinka sieci jezdnej oddzielnymi zasilaczami, wyprowadzonymi z sąsiednich podstacji.

Dwustronne zasilanie zwiększa pewność działania układu oraz jego sprawność przez zmniejszenie spadków napięcia i strat mocy w sieci.

Podziału sieci na odizolowane od siebie odcinki dokonuje się za pomocą tzw. elementów sekcjonowania podłużnego - izolatorów sekcyjnych.

Dalsze zmniejszenie spadków napięcia w sieci osiąga się dzięki zastosowaniu kabin sekcyjnych, umieszczonych mniej więcej pośrodku odległości między podstacjami.

a)

podstacja podstacja

b)

podstacja podstacja kabina sekcyjna

Schemat zasilania i sekcjonowania sieci jezdnej na szlaku:a) linii jednotorowej, b) linii dwutorowej

2 1

B A C D

3 4

+

tor1

tor2

S

S

PODSTACJA

KABINA SEKCYJNA

PODSTACJA

+

+

SEKCJA I SEKCJA II

2 1

B A C D

3 4

+

tor1

tor2

S

S

PODSTACJA

KABINA SEKCYJNA

PODSTACJA

+

+

SEKCJA I SEKCJA II

POJAZD

a)

b)

c)

Układ zasilania z kabiną sekcyjną

a) schemat uproszczony b) schemat z

wyłącznikami szybkimi

c) zasilanie pojazdu trakcyjnego

2 1

B A C D

3 4

+

tor1

tor2

S

S

PODSTACJA

KABINA SEKCYJNA

PODSTACJA

+

+

SEKCJA I SEKCJA II

2 1 3 4

+

tor1

tor2

PODSTACJA PODSTACJA

+

Z

Z

d)

e)

d) wyłączenie sekcji toru przy wystąpieniu zwarcia

e) wyłączenie toru na odcinku międzypodstacyjnym przy wystąpieniu zwarcia

podstacja tr.

a)

b)

c)

kabina sekcyjna

Sposoby zasilania sieci stacyjnej:

a) z sieci torów szlakowych,

b) z podstacji,

c) z kabiny sekcyjnej

1

2

1

2

17

3

16

6

1

2

30 2

20 80

podstacja trakcyjna

70

107

7

1

4 40 10 8

108

18 39

29

19

9 106

106

106

106

106

60

Przykład sekcjonowania sieci na stacji; numeracja odłączników

Podstacje trakcyjne

Podstacja trakcyjna składa się z trzech zasadniczych części:1. rozdzielni energetycznej wysokiego napięcia2. grupy urządzeń przetwarzających energię dostarczoną na energię o

takich parametrach, jakie są potrzebne do zasilania pojazdów3. rozdzielni prądu przetworzonego

(+)

mostek prostowniczy

Dł. katodowy

(-)

D1

D2

D3

D4

D5

D6

filtr rezonansowy filtr typu

a) b) c)

Urządzenia podstacji trakcyjnej

OU1

OL1

W1

OS1

LWN1

OSZ1

WZ1

T1

P1 D1

OP1

WS1

-

(+)

+

Odłącznik szyny zapasowej

TP1 TP2

OP2 OP1

S1 S2 0,4kV

OU2

OL2

W2

OS2

LWN2

OSZ2

WZ2

T2

P2 D2

OP2

Odłącznik szyny głównej

Wyłącznik szybki

Odłącznik liniowy

WS5

F

Z1 Z2 Z3 Z4 Z5

Do szyn

Kab

le

pow

rotn

e

Do sieci jezdnej

OS 15 kV

WZ

Wyłącznik zapasowy

Schemat obwodu głównego podstacji trakcyjnej kolejowej systemu prądu stałego

Podstacja trakcyjna

OZ2 OZ1 02

01

OZ5 OP

05

OZ4 OZ3

03

04

Tor 2

Tor 1

Schemat połączenia podstacji trakcyjnej kolejowej systemu prądu stałego z siecią trakcyjną

Zespół prostownikowy przy transformacji 110/3 kV

Prądy błądzące

kabel powrotny

szyny

rurociąg

strefa katodowa szyny strefa anodowa szyny

strefa katodowa rurociągu strefa anodowa rurociagu

Isz(x)

Uszyna-ziemia -

+