• 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? » jak v zahraničí a možnost řešení u nás

• zpět na obsah článku
• předchozí kapitola

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.

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.

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.

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.
  Přetížitelnost trakčního transformátoru 10/13,3 MVA je takováto (transformátor je přetížitelný na všech odbočkách)
  • 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.
  Převzato z knihy: Ing. Jiří Fejt, Ing. Jiří Rýdlo: Střídavá trakce. NADAS 1969, 1. vydání Z toho vyplývá, že polovodiče musí být dimenzovány minimálně na plné zatížení, tj. na 27 MVA.
• 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.

• zpět na obsah článku
• předchozí kapitola