TRAKCJA ELEKTRYCZNA

PODSTACJE TRAKCYJNE

CHARAKTERYSTYKA PODSTACJI I UKŁADY ZASILANIA

INFORMACJE OGÓLNE
  Energię elektryczną, która dostarczana jest do pojazdów trakcyjnych poprzez sieć trakcyjną przetwarza podstacja trakcyjna. Zadaniem podstacji trakcyjnej jest przetworzenie energii elektrycznej z krajowego systemu energetycznego na energię elektryczną o parametrach przyjętych dla danego systemu. Podstacja więc ma za zadanie przetwarzanie prądu przemiennego na stały, przetwarzanie częstotliwości bądź tylko obniżenie napięcia. W zależności od zadań jakie ma wykonywać podstacja jest ona wyposażona w odpowiednie urządzenia i maszyny. Na PKP stosowany jest system prądu stałego 3000 V. Podstacja trakcyjna PKP więc przetwarza prąd przemienny na prąd stały i nazywa się podstacją trakcyjną prądu stałego. Energia dostarczana z rejonowej lub przesyłowej sieci energetycznej jest obniżana przez transformatory, następnie poprzez prostowniki półprzewodnikowe prąd jest prostowany i za pomocą kabla zasilającego podstacja dostarcza energię do sieci trakcyjnej.
Dodatkowo podstacja trakcyjna zasila niekiedy urządzenia sterowania ruchem kolejowym, posterunki techniczne i inne obiekty niekoniecznie kolejowe. Linia zasilająca te obiekty nazywa się linią potrzeb nietrakcyjnych (LPN), a odbiorcy tej energii nazywani są odbiorcami nietrakcyjnymi.
Od czasu pojawienia się, prostowniki półprzewodnikowe zazwyczaj krzemowe są coraz częściej stosowane. Rozwój energoelektroniki pozwolił na zautomatyzowanie podstacji trakcyjnych dzięki temu można łatwiej zlokalizować awarię w sieci trakcyjnej i wyłączyć uszkodzony odcinek sieci.

PARAMETRY PODSTACJI
  Podstację trakcyjną podobnie jak sieć trakcyjną charakteryzują pewne parametry określające jej właściwości elektroenergetyczne:
- zadanie podstacji:
  - przetwarzanie prądu przemiennego na stały i zmiana napięcia zasilania;
  - zmiana napięcia zasilania;
  - zmiana częstotliwości oraz napięcia zasilania
- moc podstacji - podawana zazwyczaj jako suma mocy zainstalowanych urządzeń przetwórczych. W charakterystyce podstacji zazwyczaj podaje się moc ciągłą, godzinną, kwadransową lub pięciominutową oraz chwilową - kilkusekundową;
-możliwość przeciążeń - podawana jako stosunek mocy w danym czasie pracy do mocy maksymalnej oraz maksymalny czas trwania tego przeciążenia. Wartości te są podawane na podstawie przeciążalności zespołów przetwórczych, są one ujęte w tzw. klasie przeciążalności

Klasa I II III IV V VI

- - - - - - -

Rodzaj przeciążenia bez przeciążeń 150% w ciągu 1 min. 150% w ciągu 2 min., 200% w ciągu 10 s 125% w ciągu 2 h, 200% w ciągu 10 s 150% w ciągu 2 h, 200% w ciągu 1 min. 120% w ciągu 2 h, 300% w ciągu 1 min.

  W praktyce ze względu na małe możliwości zasilające klasy I i II nie są stosowne.
  Wielkość podstacji można też określić przez ilość urządzeń przetwórczych, linii zasilających oraz linii wychodzących z podstacji.
Podstacja trakcyjna, która zasila duże węzły kolejowe jest wyposażona w zespoły przetwórcze dużej mocy i o dużej przeciążalności. Podstacje zasilające sieć kolejową charakteryzują się dużymi zmianami obciążenia. Największy pobór energii będzie miał miejsce w godzinie szczytu, najmniejszy powinien być w godzinach 9-12 oraz w godzinach nocnych.
Wzajemne rezerwowanie mocy między podstacjami jest zazwyczaj trudne ze względu na duże odległości między podstacjami, dlatego podstacje mają własną rezerwę mocy. Podstacje, które zasilają sieć tramwajową lub trolejbusową posiadają zazwyczaj także urządzenia przetwórcze małej mocy, które pracują w zależności od obciążeń i zapotrzebowania na energię.

UKŁADY ZASILANIA
  Układ zasilania podstacji z sieci energetycznej oraz sieci trakcyjnej z podstacji jest jednym z parametrów charakteryzujących podstację. Podstacje są zazwyczaj zasilane z rejonowej sieci energetycznej o napięciu 15 kV, 20 kV czasem z sieci przesyłowej 110 kV. Ponieważ sieć trakcyjna musi być zasilana w sposób ciągły więc na wypadek awarii jednej linii zasilającej, podstacja trakcyjna jest zasilana z dwóch niezależnych linii lub też z dwóch różnych źródeł.
Istnieje kilka różnych układów zasilających podstację trakcyjną: szeregowy, równoległy, promieniowy, pierścieniowy oraz ich kombinacje.


  W układzie szeregowym stosowane jest sprzężenie linii dzięki temu unika się strat energii przepływającej przez rozdzielnię w podstacji.
W przypadku zasilania podstacji z sieci krajowej o znacznie wyższym napięciu stosowane są pośrednie stacje transformatorowe, które niekiedy znajdują się na terenie podstacji trakcyjnej.


  Po stronie trakcyjnej również występują różne układy zasilania sieci trakcyjnej. Sieć może być zasilana jednostronnie lub obustronnie. Podstacje zasilające węzły kolejowe zasilają zazwyczaj poszczególnie odgałęzienia tworząc w ten sposób układ rozgałęziony. Występuje także układ z wzajemnym rezerwowaniem mocy, dzięki temu w razie awarii jednej podstacji sieć jest zasilana z drugiej.


  Zasilanie jednostronne może mieć miejsce tylko na liniach gdzie nie ma kabin sekcyjnych (zwykle linie jednotorowe). Wadą tego układu jest to, że przy dużej liczbie pociągów elektrycznych na końcu sekcji napięcie może być bardzo niskie. Zasilanie dwustronne jest powszechnie stosowane, z zastosowaniem kabiny sekcyjnej pomiędzy podstacjami. W przypadku zasilania sieci prądem przemiennym o częstotliwości przemysłowej można zasilać sieć trakcyjną bezpośrednio z sieci energetycznej. Każda faza zasila jeden odcinek sieci (sekcję). Jednak w związku z problemem dopasowania napięcia zwykle stosuje się pośrednią stację transformatorową. System zasilania prądem przemiennym o obniżonej częstotliwości wymaga stosowania podstacji trakcyjnych, które obniżają częstotliwość i napięcie zasilania.

UKŁADY URZĄDZEŃ I ICH ZADANIA | ROZDZIELNIA ENERGETYCZNA | ZESPOŁY PRZETWÓRCZE | ROZDZIELNIA TRAKCYJNA URZĄDZENIA WYGŁADZAJĄCE | ROZDZIELNIA PRĄDÓW POWROTNYCH | POTRZEBY WŁASNE | UKŁAD PRZESTRZENNY PODSTACJI PODSTACJE SPECJALNE | KABINY SEKCYJNE I ODŁĄCZNIKI

Poniżej znajdują się odnośniki do poszczególnych zagadnień związanych z trakcją elektryczną:

PODSTACJE TRAKCYJNE | OGÓLNE INFORMACJE | SYSTEMY ZASILANIA | SILNIKI TRAKCYJNE | SIEĆ TRAKCYJNA AUTOMATYKA I STEROWANIE | ELEKTRYFIKACJA I EKSPLOATACJA | HAMOWANIE ELEKTRYCZNE