2tom285

7. TRAKCJA ELEKTRYCZNA 572

7.4.5. Zwarcia w sieciach trakcyjnych

Zwarcia w sieciach trakcyjnych występują stosunkowo często. Mogą być spowodowane nic tylko przebiciem izolacji lub zerwaniem przewodów, ale także uszkodzeniami w obwodach taboru.

Wyróżnia się zwarcia występujące w podstacji lub jej pobliżu, nazywane zwarciami bliskimi. W tym przypadku uzyskuje się największe wartości zwarciowego prądu ustalonego. Zwarcia występujące w sieciach bardziej odległych nazywane są zwarciami dalekimi i charakteryzują się mniejszą wartością ustaloną prądu zwarciowego. Ze względu na wartości porównywalne z prądami obciążenia mogą być trudne do wyłączenia i dlatego są niebezpieczne.

Charakterystyka napięciowo-prądowa zespołu prostownikowego jest prostoliniowa przy komutacji dwuzaworowej prostownika; przy komutacji wielozaworowej przebiega po krzywej wg rys. 7.27 i jest nazywana eliptyczną.

Rys. 7.27. Charakterystyka obciążenia zespołu prostownikowego

Prąd ustalony zwarcia bliskiego, uwzględniający wielozaworową komutację prostownika, oblicza się ze wzorów podanych w [7.2], [7.19].

W układzie sześciofazowym z dławikiem

1,01 U 2-1,05

W układzie mostkowym

(7.113)

(7.114)

2,02f/₂l,05

przy czym: U₂ —napięcie fazowe strony wtórnej transformatora (w przypadku połączenia w trójkąt napięcie fazowe zastępczej gwiazdy); R_e — rezystancja fazy sieci energetycznej przeliczona na napięcie U₂; X_e — reaktancja fazy sieci energetycznej przeliczona na napięcie U₂; R _Ir, X_Tr— rezystancja i reaktancja transformatora; jV_Tr — liczba transformatorów zasilających zwarcie.

Prąd zwarcia dalekiego oblicza się przy założeniu komutacji dwuzaworowej.

W układzie sześciofazowym

(7.115)

0,95- l,\7U₂-AU_d-AU,

0,5 (/ł, + -j^-) + R,+,+K*+0,239(7^+^

gdzie: A U_d — spadek napięcia w diodach; A U,—spadek napięcia w luku (150^- 200 V); K,, R_p R_d| — odpowiednio rezystancje: sieci, zasilaczy i dławika katodowego.

W układzie mostkowym

1

k min

0,95-2,34^2-AL^-AŁ/,_

(7.116)

7.4.6. Zabezpieczenie układu zasilania

Prądy zwarcia podstacji trakcyjnych przekraczają czasem 20 kA. Tak duże wartości są niebezpieczne dla zespołów trakcyjnych oraz mogą powodować uszkodzenia mechaniczne szyn i aparatów.

Obwody prądu stałego zabezpiecza się wyłącznikami szybkimi. Wyłączniki szybkie rozpoczynają przerywanie obwodu zwarcia po czasie kilkunastu milisekund, przy czasie własnym, tj. w czasie rozchodzenia się styków od chwili uzyskania impulsu wyłączania, rzędu kilku milisekund. Natomiast czas osiągnięcia wartości ustalonej prądu zwarcia wynosi od kilkudziesięciu do stu milisekund; tak więc przerywanie prądu następuje w trakcie narastania prądu (rys. 7.28).

Rys. 7.28. Wykres wyłączania prądu zwarcia przez wyłącznik szybki

r, czas własny wyłącznika, t₂ — czas wyłączenia

Aby wyłącznik nie zadziałał przy prądach obciążenia, a jednocześnie aby selektywnie wyłączał zwarcia, jego prąd nastawienia powinien zawierać się w granicach

'obonar + SOOA «    « l_km- 300 A    (7.117)

W przypadku linii silnie obciążonych warunek ten może być trudny do spełnienia i wówczas należy stosować dodatkowe rozwiązania, które umożliwiają wyłączenie wyłączników w pobliskich podstacjach lub w podstacji i w kabinie sekcyjnej.

7.4.7. Rozwiązania konstrukcyjne podstacji trakcyjnych

Podstacje trakcyjne prądu stałego są zasilane napięciem 15. 20 i 30 kV z sieci elektroenergetycznej. Każdą podstację należy zasilać co najmniej dw'oma liniami dla zapewnienia niezawodności jej pracy.

Rozdzielnia prądu przemiennego jest budowana na ogół jako napowietrzna. Tylko na terenach zabudowanych, szczególnie podstacje komunikacji miejskiej, są zasilane najczęściej napięciem 6 kV z wnętrzowych rozdzielni prądu przemiennego (umieszczonych w budynkach). Rozdzielnie prądu stałego są zawsze budowane jako wnętrzowe.

Zespoły prostownikowa są zasilane zwykle z podwójnego systemu szyn zbiorczych prądu przemiennego, co umożliwia szybkie przełączenie układu w przypadkach awarii. Od zespołów prostownikowych prowadzą kable do szyny minusowej poprzez odłączniki.