naše weby
Výpravní budova 16/H
aktualizace 2. 12. 2023
Tranzitní koridory
popisy, tabulky, foto...
Historie českých SPZ
aktualizace 12. 1. 2007
Elektrizace ve Slezsku
historie, mapy, tabulky
z nejčtenějších
Trať Hrabovka – Libeň (horní nádraží) v roce 2005 11. 9. 2005
ŠKODA 15T je zde! 17. 9. 2008
Elektrické lokomotivy Siemens ES 64 U4 19. 8. 2005
 "914 129 - 6.2.2014 Mladá Boleslav Česana")
)
)
)
praktické
tiráž
© Společnost přátel kolejové dopravy,
2004–2024
ISSN 1801-6189
celá tiráž | přispěvatelé
ochrana osobních údajů
redakce@k-report.net
články » železnice » tratě » stahovačky – přežitek nebo nutnost? » jak v zahraničí a možnost řešení u nás
Jak v zahraničí a možnost řešení u nás
V této kapitole je uveřejněna zatím jen část – možnosti odstranění neutrálních polí na střídavé trakci.
Aby bylo možno propojit sousední napájecí úseky a tím odstanit neutrálí pole, je nutné trať napájet zdroji splňující současně následující podmínky:
- pokud možno stejné napětí naprázdno
- absolutně stejná frekvence
- jednotlivé zdroje musí umožnit paralelní chod a musí být navzájem sfázovány podobně jako všeobecná elektrizační soustava.
- dostatečná zkratová odolnost a přetižitelnost stejně jako u trakčních tranformátorů v napájecích stanicích.
Obr. 1 – Principielní schéma napájení střídavé trakční soustavy 25kV, 50Hz, bez použití neutrálních polí a nutnosti stahování sběrače.
|
Tyto požadavky je možno zajistit několika různými způsoby, které kromě značné finanční náročnosti mají i jiné technické problémy.
1. Zapojení napájecích transformátorů mezi stejné fáze všeobecné elektrizační soustavy
Zapojení v podstatě odpovídá Obr. 4 z první kapitoly. Pokud pomineme značné problémy způsobené energetice nesymetrickým odběrem, je zde další velký problém, a to energetický tranzit. Po takto zapojeném trakčním vedení by tekly různé tranzitující proudy o různých velikostech, které by způsobovaly pouze úbytky napětí a nebyla by potřebná kapacita průřezu vedení pro trakční výkony. Navíc tento energetický tranzit by byl z pohledu energetiky dvoufázový, což by dále zvětšovalo problémy s nesymetrickým odběrem trakce a v extrémních případech by fázová nesymetrie způsobená energetickým tranzitem byla větší, než působením trakce. Řešení s prostým použitím děličů bez neutrálních polí (obr. 2) by sice tyto tranzitní proudy odstranilo, ovšem kromě případů přejezdu sběrače z jedné sekce do druhé. Při přejezdu děliče by docházelo ke chvilkovému propojení sousedních NS a následnému energetickému tranzitu se všemi přechodovými ději spojenými s jejich vznikem a zánikem. (takže by se muselo stahovat nebo použít neutrální pole – a jsme tam, kde na začátku). Z těchto důvodů je toto řešení technicky nerealizovatelné.
Obr. 2 – Schéma zapojení trakčních transformátorů mezi stejné fáze energetické sítě 110kV s použitím děličů pro „zamezení“ energetického tranzitu.
|
2. Vlastní elektrárny
Použití německého systému vlastních elektráren by bylo technicky realizovatelné. V elektrárnách by měla dráha svoje jednofázové generátory, jednotlivé elektrárny by byly propojeny jednofázovým vedením vvn a vzájemně sfázovány a z této sítě by byly napájeny jednotlivé trakční tranformátory. V trakčním vedení by kromě aktuálně odebíraného trakčního výkonu tekly sice další tranzitní proudy, na rozdíl od řešení 1 však pouze pro potřebu dráhy. Pokud by vedení vvn dostatečně kopírovalo síť trakce, tyto tranzitní proudy by se omezily pouze na oblast okolí napájecích úseků. Vzhledem k rozložení elektráren v ČR většinou na severu a umístění střídavé soustavy na jihu by toto řešení bylo značně ekonomicky náročné už jen z pohledu přenosové soustavy. K tomu musíme připočítat cenu takového energetického zdroje a náklady na provoz. Spolehnout se na několik málo jižních zdrojů (Temelín, Dukovany) by znamenalo při poruchách značnou nespolehlivost napájecí soustavy. Výhodou tohoto řešení je možnost použití rekuperace a nezávislost na požadavcích energetiky co se týká jalovity atd. Také po stránce energetické legislativy by němělo toto řešení větší problémy.
3. Měnírny
Měnírna by byla napájena ze všeobecné energetické sítě a dodávala by jednofázové napětí 25kV, 50Hz. Měnírnu lze realizovat jako soustrojí motor-generátor nebo jako elektronický měnič. Měnírny se používají v zemích s napájecí soustavou 15kV, 16 2/3Hz, kde dráhy nemají vlastní elektrárny.
a) měnírna typu motor – generátor (M-G)
Jako pohon nelze použít asynchroní motor a to ze 2 důvodů: jeho otáčky jsou menší než synchronní a závisí na jeho mechanickém zatížení. Vzhledem k nutnosti sfázování jednotlivých zdrojů je nutné dodržovat požadavek konstantní frekvence. Proto pro pohon motor – generátoru je nutné použít synchronního motoru se všemi problémy s tím spojenými (rozběh, regulace buzení). Další problém je přifázování tohoto zdroje do relativně měkké soustavy a dále zajištění ostrovního provozu při poruchách a následné přifázování tohoto ostrova ke zbytku sítě tak, aby přechodové děje v síti trakce byly minimální.
Měnírny obecně umožňují rekuperaci. Další výhodou je symetrický odběr a tím možnost připojení k síti 22kV.
b) měnírna složená s polovodičů:
Blokové schéma je na Obr. 3.
Obr. 3 – Blokové schéma měnírny 3x22kV, 50Hz /1x25kV, 50Hz s elektronickými výkonovými prvky.
|
Ve světě již existují měnírny pro trakci postavené z polovodičových součástek. Obecně se silová elektronika musí vypořádat s několika požadavky:
- značná přetížitelnost stejně jako u transformátorů v napájecích stanicích
Transformátory v napájecích stanicích mají másledující požadavky na přetížitelnost: Přetížitelnost transformátoru 6,5/8 MV A je takováto (transformátor je přetížitelný na všech odbočkách):- z předchozího trvalého zatížení 6,5 MVA bez ofukování po dobu 2 h, na 9,75 MVA s ofukováním;
- z předchozího jmenovitého zatížení 8 MVA s ofukováním po dobu 2 h, na 9,75 MVA s ofukováním;
- z předchozího jmenovitého zatížení 8 MVA po dobu 15 min, na 11 MV A s ofukováním;
- z předchozího jmenovitého zatížení 8 MVA po dobu 2 min, na 16 MV A s ofukováním.
- z předchozího trvalého zatížení 10 MV A bez ofukování po dobu 2h, na 15 MVA s ofukováním;
- z předchozího jmenovitého zatížení 13,3 MVA ,s ofukováním po dobu 2 h, na 15 MVA s ofukováním;
- z předchozího jmenovitého zatížení 13,3 MVA s ofukováním po dobu 15 min, na 20 MVA s ofukováním;
- z předchozího jmenovitého zatížení 13,3 MVA s ofukováním po dobu 2 min, na 26,6 MVA s ofukováním.
- značná odolnost proti různým přepětím jak ze strany energetiky, tak ze strany trakce
- zkratová odolnost, kdy zkrat může vzniknout hned u měnírny
- sfázování s okolními zdroji a možnost jejich paralelní spolupráce
- přísná kritéria EMC
Požadavky na zkratovou odolnost a průběh přifázování se dají řešit řízením spínacích prvků. Ostatní je otázkou dimenzování výkonových prvků a jejich ochraných prvků. Požadavek na EMC je otázkou celkové konstrukce měniče a jeho řízení.
Závěr
Všechny uvedené možnosti řešení (kromě možnosti 1) jsou pro dráhu značně finančně náročné. Provozovatel trakčního vedení má nulovou finanční motivaci neutrální pole odstraňovat, vzhledem k finančnímu oddělení od provozovatelů lokomotiv. V této souvisloti lze vzpomenout na půl roku trvající stahovačku o délce asi 200 m mezi Karlovými Vary a Chodovem z důvodu špatné klikatosti troleje.
Takže shrnuto: technické možnosti odstranění neutrálních polí existují, ale není ekonomický důvod je použít.