TRAKCJA ELEKTRYCZNA

PODSTACJE TRAKCYJNE

POTRZEBY WŁASNE

UKŁAD ELEKTRYCZNY
  KaĹźda podstacja trakcyjna niezaleĹźnie od przyjętego systemu zasilania trakcji elektrycznej wyposaĹźona jest w obwody sterowania, oświetlenia, sygnalizacji, czyli w obwody pomocnicze. Obwody te są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania podstacji. Część energii z rozdzielni energetycznej podstacji trakcyjnej przypada na potrzeby własne.
Energia ta dostarczana jest z transformatora potrzeb własnych do rozdzielni potrzeb własnych. W przypadku braku napięcia przemiennego w sieci zasilającej możliwa jest praca awaryjna obwodów pomocniczych w zależności od sposobu zasilania awaryjnego (rezerwowego).
W zależności od potrzeb podstacji można wyróżnić kilka stopni ciągłości zasilania z rezerwy:
- obwody wentylacji, ogrzewania i gniazd wtykowych podczas zasilania z rezerwy są pozbawione dostawy energii;
- w razie zasilania rezerwą oświetlenie musi być czynne w ograniczonym zakresie. Pomieszczenie dyżurki, korytarze, klatki schodowe oświetlone są żarówkami zasilanymi prądem stałym z baterii akumulatorów. Żarówki te umieszczonymi są w osobnej oprawie lub we wspólnej z oświetleniem zasadniczym;
- obwody sygnalizacji i zabezpieczeń muszą być zasilane w sposób ciągły i w czasie przerwy są zasilane z baterii akumulatorów;
- obwody sterownicze i napędy zasilane są z częściową rezerwą. Sterowanie może odbywać się poprzez obwody elektryczne zasilane z rezerwy, a napędy są uruchamiane ręcznie.

  W ostatnim przypadku naleĹźy dodać, ze obsługa podstacji w takich warunkach jest czasochłonna. W mniejszych podstacjach zarĂłwno obwody sterowania jak i napędy są uruchamiane ręcznie. Obwody sterowania i napędy odłącznikĂłw zasilane są z baterii akumulatorĂłw, a napędy wyłącznikĂłw mocy mają zdolność do wykonania jednego cyklu łączeniowego, dzięki energii zmagazynowanej w napiętych sprężynach. W niektĂłrych zachodnich rozwiązaniach napędem odłącznikĂłw i wyłącznikĂłw moĹźe być sprężone powietrze.


  Zasilanie potrzeb własnych i sterowania moĹźe być realizowane w róşny sposĂłb. W niektĂłrych rozwiązaniach wszystkie obwody pomocnicze zasilanie są prądem stałym z prostownika, ktĂłry jednocześnie ładuje baterię akumulatorĂłw. W razie zaniku napięcia zasilania zasadniczego obwody zasilane są z baterii akumulatorĂłw (rysunek b). W innym rozwiązaniu obwody pomocnicze zasilane są prądem przemiennym, jednocześnie energia dostarczana jest do baterii akumulatorĂłw poprzez prostownik. W razie konieczności zostają załączone obwody pomocnicze zasilane prądem stałym (rysunek c). Obwody pomocnicze w niektĂłrych podstacjach muszą mieć zasilane prądem przemiennym. W takich przypadkach jako zasilanie awaryjne stosuje się baterię akumulatorĂłw połączoną z przekształtnikiem (w starszych rozwiązaniach przetwornicę wirującą, w nowszych falowniki - rysunek d). Do czasu rozwoju energoelektroniki, w układach zasilania obwodĂłw pomocniczych prądem przemiennym stosowano niekiedy zespoły trzymaszynowe. Zespół taki składał się z dwĂłch silnikĂłw - jeden prądu przemiennego i drugi prądu stałego. Oba były sprzęgnięte z prądnicą prądu przemiennego. W czasie normalnej pracy z prądnicą współpracował silnik prądu przemiennego zasilany z transformatora potrzeb własnych. W razie awarii natychmiast uruchamiał się silnik prądu stałego zasilany z baterii akumulatorĂłw (rysunek e). Rozwiązanie to było o tyle lepsze od zespołu akumulator - przetwornica, Ĺźe prądnica pracowała bez przerwy. W przypadku stosowana przetwornicy potrzebny był czas zanim osiągnie ona obroty na wymaganym poziomie. Wynalezienie falownikĂłw zastąpiło zarĂłwno zespoły trzymaszynowe jak i przetwornicę w modernizowanych podstacjach.
W budowlach mających szczególne znaczenie dla ruchu kolejowego jak choćby nastawnie - stosowane są agregaty prądotwórcze składające się z silnika spalinowego i prądnicy. Zespół taki może pracować przez dłuższy czas lub, gdy paliwo do silnika jest stale dostarczane - przez nieograniczony czas.

TRANSFORMATORY
  Dla potrzeb własnych stosowane są typowe trĂłjfazowe transformatory energetyczne o mocach 75 - 200 kVA. Są one podłączone za pomocą odłącznika do szyn zbiorczych rozdzielni energetycznej. Niekiedy stosuje się odłączniki mocy, ktĂłre mają moĹźliwość odłączania transformatora przy nieduĹźych prądach. Po stronie wtĂłrnej niskiego napięcia 230/400 V jako zabezpieczenie stosuje się bezpieczniki i wyłączniki.
Na potrzeby własne instalowane są zazwyczaj dwa transformatory pracujące równolegle lub na przemian.


PROSTOWNIKI ŁADUJĄCE
  Baterie akumulatorĂłw ładowane są poprzez prostowniki ładujące. Prostowniki ładują baterię w układzie połówkowym (pracują buforowo). Jeden prostownik ładuję jedną część baterii a drugi drugą. Układ taki umoĹźliwia ładowanie jednej części podczas gdy druga jest uszkodzona. Prostowniki te zapewniają utrzymanie stałego napięcia ładowania oraz regulują napięcie ładowania przy róşnym obciążeniu - zwane są awostatami (Ampery WOlty STAbilizowane).
W dawnych rozwiązaniach do stabilizacji stosowano układy z transduktorami i wzmacniaczami magnetycznymi. Obecnie do tego celu wykorzystuje się układy energoelektroniczne. Wyróżniane są trzy zakresy pracy prostowników ładujących:
- ładowanie normalne, które odpowiada normalnej pracy baterii. Prąd ładowania równy prądowi dziesięciogodzinnemu;
- ładowanie przyspieszone, ładowanie baterii po chwilowych zanikach napięcia. Napięcie ładowania 2,5 V, prąd ładowania równy prądowi pięciogodzinnemu;
- ładowanie szybkie, które stosuje się po dłuższych zanikach napięcia i dużym wyładowaniu.


  Rysunek a przedstawia wspomniane ładowanie buforowe. Na rysunku b przedstawiony jest układ ładowania stabilizowanego z wykorzystaniem urządzeń energoelektronicznych. Energia z transformatora potrzeb własnych dostarczana jest do regulatora napięcia, ktĂłrym steruje sterownik. Sterownikiem moĹźe sterować człowiek lub moĹźe on być sterowany automatycznie. Przy wyładowaniach sterownik steruje odpowiednio pracą regulatora, ktĂłry reguluje wartość prądu i napięcie ładowania w zaleĹźności od potrzeby. ObwĂłd sprzężenia zwrotnego ma za zadanie przekazanie na wejście układu uchybu regulacji, ktĂłry powstał w wyniku zakłóceń powstałych podczas pracy regulatora. Węzły sumacyjne mają za zadanie obliczyć wartość uchybu i przesłać z powrotem do regulatora.

BATERIA AKUMULATORÓW
  Bateria akumulatorĂłw składa się z ogniw ołowiowo-kwasowych, otwartych lub zamkniętych. Są one wykonane w postaci słojĂłw i ustawione na drewnianych stojakach. PoszczegĂłlne ogniwa są połączone ze sobą za pomocą mostkĂłw. Ze względu na skład chemiczny ogniw, bateria akumulatorĂłw musi być umieszczona w oddzielnym pomieszczeniu, ktĂłre musi spełniać bardzo duĹźe wymogi bezpieczeństwa. Pomieszczenie to musi być pokryte farbą oraz środkami kwasoodpornymi, a podłoga musi być nachylona w kierunku studzienki spływowej. Dodatkowo w akumulatorni powinna znajdować się instalacja elektryczna przeciwwybuchowa oraz wentylacja wyciągowa.

UKŁAD PRZESTRZENNY
  Transformator potrzeb własnych znajduje się w oddzielnych polach rozdzielni energetycznej na zewnątrz lub wewnątrz w rozdzielniach wnętrzowych. Rozdzielnia niskiego napięcia moĹźne występować jako okapturzona lub jako celkowa i znajduje się w budynku podstacji. Prostowniki ładujące mieszczą się w pobliĹźu akumulatorni w budynku podstacji.

CHARAKTERYSTYKA PODSTACJI | UKŁADY URZĄDZEŃ I ICH ZADANIA | ROZDZIELNIA ENERGETYCZNA | ZESPOŁY PRZETWÓRCZE ROZDZIELNIA TRAKCYJNA | URZĄDZENIA WYGŁADZAJĄCE | ROZDZIELNIA PRĄDÓW POWROTNYCH | 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