3. ZASILANIE
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 płaska
b) sieć łańcuchowa pojedyncza
c) 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 mm
2
.
Przewody mogą mieć różne
powierzchnie przekroju: 50 – 120
mm
2
, 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 mm
2
i dwa
przewody jezdne o przekroju 100 mm
2
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 mm
2
Cu, dwa
przewody jezdne 100 mm
2
Cu oraz przewód dodatkowy 25
mm
2
Cu,
YC95-2C – dla 120 km/h, lina nośna 95 mm
2
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
między
-podstacyjnym
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 napięcia
2. grupy urządzeń przetwarzających energię dostarczoną
na energię o takich parametrach, jakie są potrzebne do
zasilania pojazdów
3. 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
K
ab
le
po
w
ro
tn
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
I
sz
(x)
U
szyna-ziemia
-
+