TRAKCJA ELEKTRYCZNA

PODSTACJE TRAKCYJNE

ROZDZIELNIA ENERGETYCZNA PODSTACJI TRAKCYJNEJ

UKŁAD ELEKTRYCZNY
  Lina energetyczna przesyłowa lub zasilająca dołączona jest do rozdzielni energetycznej podstacji trakcyjnej, której zadaniem jest rozdzielanie energii do poszczególnych odbiorów jakimi są zespoły przetwórcze, potrzeby własne oraz odbiory nietrakcyjne. Głównym elementem rozdzielni są szyny zbiorcze do których dołączone są linie zasilające (po stronie energetycznej) oraz przyłączone są urządzenia odbiorcze (po stronie odbiorników). Rozdzielnia energetyczna podstacji trakcyjnej w systemie prądu stałego nazywana jest rozdzielnią prądu przemiennego.
  Linia zasilająca lub przesyłowa podłączona jest do szyn poprzez trójfazowy odłącznik linii, wyłącznik mocy oraz odłączniki szyn zbiorczych. Wyłącznik ma za zadanie przerwanie obwodu w przypadku przeciążenia, zwarcia lub też w razie przeprowadzania zamierzonych czynności łączeniowych. Zadaniem odłączników jest stworzenie widocznej przerwy oraz przełączanie układu. W celu przeprowadzenia prac konserwacyjnych stosuje się dla bezpieczeństwa odłączniki uziemiające OZ. W celu ochrony urządzeń podstacji przed wyładowaniami atmosferycznymi w polu linii napowietrznych stosuje się odgromniki OG. W rozdzielni energetycznej stosuje się układy pomiarowe. Przekładniki napięciowe połączone są poprzez odłącznik ON, natomiast przekładniki prądowe znajdują się bezpośrednio w polu linii zasilającej.
Po stronie odbiorów układy zabezpieczeń są podobne. Zespoły przetwórcze są połączone poprzez zestaw odłączników OP oraz wyłącznik mocy. Odbiory nietrakcyjne łączone są tylko za pomocą wyłącznika mocy, a transformator potrzeb własnych poprzez odłącznik biegu jałowego. Obciążenie wyłączane jest po stronie wtórnej, gdzie znajdują się bezpieczniki niskiego napięcia.


UKŁAD PRZESTRZENNY
  Rozdzielnia energetyczna podstacji trakcyjnej może być budowana zarówno jako napowietrzna jak i wnętrzowa znajdująca się w budynku.
Rozdzielnia napowietrzna budowana jest na otwartej przestrzeni, na konstrukcjach wsporczych, do których jest mocowane wyposażenie rozdzielni. Rozdzielnia ta jest narażona na działanie warunków atmosferycznych oraz zanieczyszczenia. Rozdzielnia budowana jest w taki sposób, że po jednej stronie znajdują się pola przyłączy a po drugiej pola odbiorników. Pomiędzy nimi są szyny zbiorcze. Często stosowany jest układ średniowysoki. Jest to typowy układ, zaletą którego jest przejrzystość i łatwość w obsłudze, jednak zajmuje sporo miejsca.
Rozdzielnia wnętrzowa umieszczona może być w oddzielnym budynku lub w budynku podstacji - w oddzielnym lub wspólnym pomieszczeniu z pozostałymi zespołami. Osprzęt montuje się do konstrukcji, które z kolei mocowane są do ścian budynku. Czasem buduje się rozdzielnie dwupoziomowe (w dużych podstacjach). Rozdzielnia może także wykonana być w postaci szafy lub celek wolnostojących i umieszczona w pomieszczeniu podstacji. W pomieszczeniach rozdzielni znajduje się wydzielony korytarz dla obsługi chroniony siatką.
Napowietrzne linie energetyczne są doprowadzane do rozdzielni wnętrzowej poprzez izolatory przepustowe. Czasem stosuje się także linie kablowe, jednak umieszczenie jego mufy na wysokości sprawia kłopoty ponieważ w kablach olejowych olej spływa w dół. W związku z tym stosuje się układ z dodatkowym słupem, bądź też stosuje się kable bezolejowe lub z syciwem nieściekającym. Podstacje znajdujące się w terenie zabudowanym czasem zasilane są liniami kablowymi. Kable doprowadzane są do pomieszczenia podstacji i szynami do szyn zbiorczych. Poszczególne aparaty lub też zespoły łączy się za pomocą gołych szyn lub gdy odległość jest większa za pomocą kabli.


WYPOSAŻENIE ROZDZIELNI
  W rozdzielni energetycznej podstacji trakcyjnej stosowane są typowe urządzenia energetyczne dużej mocy. Do wyposażenia rozdzielni należą różne odłączniki, wyłączniki, a także ich napędy.
  Odłączniki - trójfazowe lub jednofazowe, o napędzie ręcznym (dźwigniowym), lub też mechanicznym (elektrycznym silnikowym, pneumatycznym). W podstacji odłączniki znajdują się jako:
- odłączniki liniowe - znajdujące się w polu linii zasilającej przed wyłącznikiem;
- odłączniki szynowe - znajdujące się w polu linii zasilającej za wyłącznikiem, a przed szynami zbiorczymi;
- odłączniki odgromników - o napędzie ręcznym za pomocą drążka izolacyjnego;
- odłączniki uziemiające - często występują w postaci dodatkowych noży w odłączniku liniowym;
- odłączniki zespołów przetwórczych - łączące rozdzielnię z zespołami przetwórczymi;
- odłączniki mocy - stosuje się je na liniach odbiorów nietrakcyjnych, są to typowe odłączniki energetyczne;
- odłączniki pomiarowe - łączące linię zasilającą z przyrządami pomiarowymi (przekładnikami napięciowymi);
- odłącznik sekcyjny szyn zbiorczych - łączący sekcje szyn zbiorczych.
  Napędy odłączników liniowego i uziemiającego są wzajemnie uzależnione od siebie, a napędy pozostałych odłączników są ryglowane elektrycznie, mechanicznie lub też zamykane kluczem.

  Wyłączniki mocy - często stosuje się małoolejowe typu HKEY, lub też WMRWS - produkcji krajowej, czasem powietrzne typu CPF. Są one wyposażone w napędy elektryczne silnikowe, czasem solenoidowe lub pneumatyczne. Również wszystkie mechanizmy można uruchamiać ręcznie, montuje się także mechanizmy awaryjne, jak np. sprężyny, które mają nagromadzoną energię wystarczającą do wykonania jednego cyklu włącz - wyłącz. W naszych krajowych podstacjach stosuje się wyłączniki mocy typu WMt.
  Do izolowania urządzeń elektrycznych coraz częściej stosuje się sześciofluorek siarki (SF₆) zwany elgazem. Dzięki niemu możliwe jest zmniejszanie wymiarów urządzeń rozdzielczych. W przyszłości być może pozwoli on na budowanie podstacji w kontenerach.



RODZAJE WYŁĄCZNIKÓW

  Wyłączniki pełnoolejowe - zasadniczo składają się z pokrywy i zbiornika, w którym znajduje się olej. Pokrywa i zbiornik osadzone są na konstrukcji wsporczej. W pokrywie od strony wewnętrznej znajdują się sworznie, na ich końcach znajdują się styki stałe. Na zewnątrz pokrywy znajdują się izolatory z zaciskami. Styki ruchome osadzone są na jarzmie, które za pomocą dźwigni izolacyjnej połączone są z mechanizmem napędowym wyłącznika. Około ²/₃ objętości zbiornika zajmuje olej, resztę poduszka powietrzna. W przypadku zadziałania wyłącznika napęd powoduje, że dźwignia opada w dół, a wraz z nią styki ruchome. Pomiędzy stykami stałymi a ruchomymi zaczyna palić się łuk elektryczny. Wysoka temperatura łuku powoduje parowanie oleju, którego opary unoszą się ku górze i ściskają bańkę powietrza. Zjawisku temu towarzyszy zmienność ciśnienia sprzyjająca gaszeniu łuku. Zaletą stosowania oleju jest łatwość w gaszeniu łuku oraz dobra izolacja między stykami różnych biegunów. Dużą wadą jednak jest możliwość wybuchu oleju, dlatego należy zwracać szczególną uwagę na poziom oleju, który nie powinien być ani za niski, ani za wysoki.

  Wyłączniki małoolejowe - składają się z niedużej komory, wewnątrz której znajduje się styk stały, oraz tłok różnicowy ze stykiem ruchomym dociskany sprężyną. Komora wypełniona jest częściowo olejem, którego zadaniem jest gaszenie łuku. Ilość oleju jest niewielka w stosunku do ilości oleju znajdującego się w wyłączniku pełnoolejowym. W wyniku zadziałania wyłącznika tłok ze stykiem ruchomym zaczyna się poruszać się w górę. Palący się łuk elektryczny powoduje parowanie i grzanie się oleju. W wyniku tego ciśnienie wypycha tłok do góry. Z górnej części komory spływa olej świeży i powoduje ochłodzenie dolnej części komory w wyniku tego łuk elektryczny gaśnie.

  Wyłączniki ekspansyjne - składają się z komory, wewnątrz której znajduje się woda destylowana z dodatkami chemicznymi obniżającymi temperaturę, parowanie oraz są czynnikiem antykorozyjnym. W wyniku działania wyłącznika łuk elektryczny pali się i powoduje nagły wzrost temperatury wody. W wyniku wzrostu temperatury woda dysocjuje i paruje. Szczelna komora sprawia, że ciśnienie nagle się obniża i para wodna się rozpręża. Cząsteczki pary wodnej i cieczy wtrącają się do łuku i powodują jego gaszenie.

  Wyłączniki powietrzne - składają się z komory, wewnątrz której znajdują się styk stały oraz styk ruchomy umieszczony na tłoku połączonym z napędem. Do komory dołączona jest instalacja sprężonego powietrza z zaworem. Po zadziałaniu wyłącznika łuk elektryczny jest gaszony przez sprężone powietrze (do 40 at). Sprężone powietrze wdmuchiwane jest wzdłuż lub wszerz łuku.

  Wyłączniki gazowydmuchowe - w ich wnętrzu znajduje się materiał izolacyjny, który w wyniku wysokiej temperatury łuku wydziela gazy. Po zadziałaniu wyłącznika łuk elektryczny wytwarza wysoką temperaturę, która sprawia, że materiał izolacyjny zaczyna wydzielać gaz gaszący łuk.

  Wyłączniki z sześciofluorkiem siarki SF₆ - wypełnione są sześcioflurkiem siarki. Gaz ten ma dobre właściwości izolacyjne, dużo lepsze od powietrza, jest bezbarwny, bezwonny, nietrujący i nie palny. W wyłączniku ma on za zadanie gasić łuk oraz izolować części przewodzące. Wyłączniki te budowane są jako jednociśnieniowe i dwuciśnieniowe. Po zadziałaniu wyłącznika sprężony gaz gasi łuk elektryczny.

  Wyłączniki próżniowe - głównym ich elementem jest komora, wewnątrz której znajdują się styki ruchomy i nieruchomy. W komorze tej panuje próżnia. W wyniku zadziałania wyłącznika łuk elektryczny zostaje łatwo zgaszony w wyniku dejonizacji. Wyłącznik ten ma wiele zalet, m.in. szybkie działania, brak powtórnych zapłonów łuku, mała moc napędu. Do wad należy trudność w utrzymaniu próżni.

  W rozdzielni trakcyjnej oraz w pojazdach trakcyjnych znajdują się wyłączniki szybkie prądu stałego.

CHARAKTERYSTYKA PODSTACJI | UKŁADY URZĄDZEŃ I ICH ZADANIA | 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