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

Γ

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

p

o

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

-

+