• diskuse
  • železnice
  • tramvaje a metro
  • autobusy a trolejbusy
  • auta, lodě a letadla
  • modely a modelářství
  • hry a simulátory
  • inzeráty
  • vzkazy pro redakci...
  • diskuse k článkům
  • archiv 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006
• články
  • železnice
  • městská doprava
  • ostatní
• aktuality
• odkazy
  • železnice
  • městská doprava
  • hobby
  • cestování
• muzea
• mapy

články » železnice » tratě » stahovačky – přežitek nebo nutnost? » střídavá trakční soustava

• zpět na obsah článku
• další kapitola

Na úvod je třeba zmínit, že projetí neutrálního pole (se zvednutým sběračem) a stažení sběrače jsou z elektrického hlediska pro lokomotivu a vozy rovnocenné. V obou případech na časově krátký úsek není k dispozici napětí.

Napájení střídavé trakční soustavy 25kV, 50Hz ze všeobecné elektrické sítě přináší jeden závažný problém: jedná se o jednofázovou soustavu, zatímco všeobecná elektrická síť je trojfázová. Zatěžování trojfázové sítě nesymetrickým (1-fázovým) odběrem způsobuje v síti problémy, zejména v transformátorech. Proto má energetika poměrně přísné požadavky, které se týkají jednofázového odběru. Jde zejména o poměr zkratového výkonu sítě ku odebíranému výkonu.

Napájení střídavé trakční soustavy je proto realizováno ze sítí 110kV a odebíraný výkon může být max. 2% zkratového výkonu sítě. Napájení trakčního vedení se provádí pomocí 1-fázových transformátorů. Primár je zapojen mezi 2 fáze 110kV, sekundár je zapojen mezi trakční vedení a kolejnice (=zem).

Pro zmenšení účinků nesymetrického zatížení 3-fázové sítě je u jednotlivých napájecích stanic provedeno prostřídání fází, ze kterých je trakční transformátor napájen. Principielní schéma je na následujícím obrázku.

Prostřídáním fází však dochází k fázovému posunu jednotlivých napájecích úseků (o 120 stupňů) a tím rozdílu napětí vůči sobě. Tato hodnota činí 25kV/odmocnina ze 3. Proto je nutné tyto napájecí úseky od sebe elektricky oddělit. Jednotlivé napájecí úseky NIKDY NESMÍ BÝT PROPOJENY, jinak by vznikl mezifázový zkrat. Tato podmínka musí být splněna i při přejezdu lokomotivy z jednoho napájecího úseku do druhého. Aby nedošlo k tomuto propojení sběračem lokomotivy, musí být do trakčního vedení vloženo tzv. neutrální pole. Neutrální pole lze projíždět se zvednutým sběračem, ovšem pouze s minimálním odběrem. (podle předpisů má být odběr lokomotivy nulový, ovšem děliče umožňují přejezd s malým odběrem. Při tom doje sice k vytažení oblouku, ale jeho intenzita je závislá na procházejícím proudu a dělič snese jistý malý oblouk) Neutrální pole je označeno návěstmi vypni proud a zapni proud. Lokomotiva je tak při přejezdu napájena napětím 25kV, pak následuje úsek bez napájení a pak opět 25kV, jak ostatně vyplývá z obr. 1.

Hodně laické přirovnání: v panelovém domě máte v bytě v zásuvce 230V fázi proti nuláku. Soused má také 230V, ovšem je napájen z jiné fáze. Pokud by jste vzali drát a propojili svojí a sousedovu fázi v zásuvce, nastane zkrat.

Praktické provedení napájecích stanic (dále též „NS“)

Trakční vedení je napájeno vždy jednostranně. Oboustranné napájení přináší problémy, o kterých bude též pojednáno. Pro zjednodušení uvažujeme jednokolejnou trať. Ochrany a kompenzace jaloviny neuvažujeme.

Rozlišujeme 2 základní zapojení: schéma do T a schéma do V.

Schéma napájení do T je v podstatě na obr. 1. Trakční transformátor je umístěn uprostřed napájecího úseku. Napájecí úseky jsou odděleny neutrálními poli doplněnými spínací stanicí. Transformátor je dimenzován na plný výkon NS. Pro případ poruchy transformátoru by však bylo nutné u každé napájecí stanice držet druhý transformátor rezervní, který by byl za běžného provozu bez využití. Proto se používá napájení do T pouze v koncových nebo málo zatížených úsecích. Konkrétně 1 trakční transformátor napájel úsek Královské Poříčí – Karlovy Vary před elektrizací tratě do Kadaně.

V praxi se používá schéma napájení do V. Jsou to v podstatě 2 sloučené napájecí stanice ve schématu do T. Více viz obr. 2 (NS A na obr. 2 vznikla sloučením NS A+B z obr. 1, NS B sloučením NS C+D).

V napájecí stanici jsou 2 trakční transformátory, zapojené prostřídaně k 3-fázové síti. Tím dochází k menšímu vlivu nesymetrického odběru. Protože každý transformátor je zapojen mezi jiné dvě fáze, dochází na jejich výstupu opět k fázovému posunu. Proto je u napájecí stanice neutrální pole. Mezi sousedními NS je umístěna spínací stanice s neutrálním polem, opět z důvodu posunu fází. Takto uspořádaná konfigurace umožňuje v případě úplného výpadku některé NS (např. výpadek na lince 110kV) rozdělení jejích výkonů mezi obě sousední NS. Transformátor může být dimenzován pouze na poloviční výkon NS. Podrobné schéma napájecí stanice je na obr. 3.

Používá se schéma typu H. NS je připojena ke dvěma linkám 110kV (dvojitý potah linky nebo zasmyčkování linky) pro větší spolehlivost napájení. Konkrétní připojení se řídí místními poměry a požadavky energetiky. Z transformátorů jsou vývody na 2 sběrnice 25kV. Z každé sběrnice jsou prostřednictvím výkonových vypínačů napájeny troleje; na obrázku je nakreslena dvoukolejná trať. K jedné nebo druhé sběrnici je připojen transformátor vlastní spotřeby. V případě poruchy transformátoru lze prostřednictvím odpojovače propojit obě sběrnice a zajistit tak napájení tratě jen z 1 transformátoru. Stejně se postupuje při dlouhodobě malém zatížení NS.

Oboustranné napájení

Při vzniku střídavé trakční soustavy bylo též uvažováno použití oboustranně napájených úseků (jako na trakci stejnosměrné), kde by transformátory v sousedních NS byly připojené vždy mezi stejné fáze. Blíže viz obr. 4, transformátory A a B.

Při praktickém použití (které bylo vyzkoušeno) by ale docházelo k tzv. energetickému tranzitu, kdy by po trakčním vedení tekl proud z jedné linky 110kV do druhé – na obrázku proud it. Při zkouškách, prováděných v okolí Pačejova, byly naměřené tranzitní proudy v řádech sta ampér. Tyto proudy závisí na poměrech v energetické síti a nejsou ze strany dráhy ovlivnitelné. Proto takové řešení nelze použít.

Proč někde stahovačky?

Na přelomu 80. a 90. let se některá neutrální pole začala označovat návěstí stáhni/zdvihni sběrač, místo obvyklého vypni/zapni proud. Tyto vynucené stahovačky začaly vznikat z toho důvodu, že někdy strojvedoucí nestihl nebo zapomněl při průjezdu neutrálním polem vypnout trakční výkon. Pak došlo k vytažení oblouku a upálení úsekového děliče s následným pádem troleje. Proto na zdůraznění závažnosti průjezdu neutrálním polem byly někde instalovány návěsti stáhni sběrač, zatímco jinde se návěsti vypni proud udržely do dnešních dnů. Obecně lze konstatovat, že volba návěsti po průjezd neutrálním polem závisí na „politické vůli“ provozovatele trakčního vedení. Dokládají to mj. i jízdy měřícího vozu trakčního vedení, který nejen tyto úseky projíždí se zvednutým sběračem (se zvednutým sběračem se projíždí i dělení mezi stejnoměrnou a střídavou soustavou).

Proč „esa“ stahují všude?

Elektrické lokomotivy řady 363 a odvozené mají v systému ochran zavedeno následující: dojde-li při zvednutém sběrači ke ztátě napětí, jsou zablokovány pulzní měniče pro trakci (a pravděpodobně i unipulz pro pomocné pohony – nemám ověřeno). Lokomotiva se pak musí „resetovat“ použitím hlavního vypínače. Pokud při průjezdu neutrálním polem strojvedoucí stáhne sběrač, lokomotiva ví, že výpadek napájení není způsoben poruchou sítě, ale úmyslně obsluhou a k zablokování měničů nedojde. Po zvednutí sběrače lze ihned zadat jízdu.

Slovníček pojmů

• Neutrální pole – místo v troleji, kde není žádné napětí, trolej není uzemněna. Zpravidla tvořené 2 děliči, někdy též mechanickým dělením.
• Spínací stanice – místo, kde jsou umístěny odpojovače a výkonové vypínače, umožňující podélné nebo příčné propojení stop trakčního vedení (napájecích úseků). SS jsou bezobslužné.
• Vypínač, výkonový vypínač – spínací prvek umožňující vypínání provozních i zkratových proudů.
• Odpojovač – spínací prvek, který viditelně rozpojuje vedení. Jeho vypínání lze provádět pouze bez zatížení. Slouží k optickému ověření, že vedení je odpojeno od okolí.

V dalších dílech se podíváme na stejnosměrnou trakční soustavu, respektive jak se tato problematika řeší v zahraničí a jak by se mohla řešit i u nás.

• zpět na obsah článku
• další kapitola