Podstacje trakcyjne AC i DC

Podstacje trakcyjne AC i DC

Podstacja trakcyjna przetwarza energię z sieci dystrybucyjnej na napięcie zasilania sieci jezdnej - w Polsce dominuje trakcja 3 kV DC, obok układów AC na liniach zasilanych z sieci przemysłowej. Z punktu widzenia doboru aparatury obiekt dzieli się na trzy części o odmiennych wymaganiach: pole zasilające AC, zespół prostownikowy i pola odpływowe DC z obwodem powrotnym.

Strona DC jest tu trudniejsza od AC. Prąd stały nie ma przejścia przez zero, więc łuk nie gaśnie samoczynnie - zdolność wyłączeniowa aparatu zależy od stałej czasowej obwodu L/R, a nie tylko od wartości prądu zwarciowego. Ten sam bezpiecznik czy rozłącznik zachowuje się inaczej w obwodzie o małej i dużej indukcyjności. Do tego dochodzą przepięcia łączeniowe i atmosferyczne wprowadzane z sieci jezdnej oraz konieczność koordynacji izolacji dla napięć znamionowych wyższych niż w typowych instalacjach przemysłowych.

W tym obszarze pracują: wkładki i podstawy bezpiecznikowe do obwodów AC i DC, aparatura łączeniowa prądu stałego, ograniczniki przepięć po obu stronach przekształtnika, przetworniki pomiarowe wysokiego napięcia z izolacją galwaniczną, zasilacze i przekaźniki obwodów potrzeb własnych oraz złączki i zabudowa szaf.

Czujniki, przetworniki i pomiar

Carlo Gavazzi
Liczniki energii
EM530 / EM540
Carlo Gavazzi
Przekładniki prądowe
Seria CTD / CTA
Knick
Przetworniki wysokiego napiecia
Seria P29000
Knick
Przetworniki wysokiego napiecia
Seria P41000
Knick
Przetworniki wysokiego napiecia
Seria P42000
Knick
Pomiar temperatury
Seria P44000
Knick
Detekcja napiecia
Seria P52000VPD
Carlo Gavazzi
Analizatory sieci
WM15
Carlo Gavazzi
Analizatory sieci
WM20 / WM30 / WM40

Ochrona przepięciowa

Phoenix Contact
Ograniczniki przepięć (SPD)
FLT-SEC - ochrona zasilania obiektów kolejowych
Mersen
Ograniczniki przepięć (SPD)
Ograniczniki przepięć trakcyjne 10 kA / 20 kA
Joslyn Clark
Styczniki próżniowe SN
Stycznik próżniowy SVC Joslyn Clark (12 kV, kondensatory, anti-surge)

Ochrona zwarciowa i bezpieczniki

Mersen
Bezpieczniki nożowe NH
Bezpieczniki NH (000-4a)

Oznaczanie

Phoenix Contact
Oznaczniki do złączek, przewodów i urządzeń
Oznaczniki UniCard (UC / UCT)
Phoenix Contact
Oznaczniki przewodów i kabli
WMS-2 HF - koszulki termokurczliwe

Przekaźniki

Phoenix Contact
Przekaźniki interfejsowe PLC-INTERFACE
PLC-INTERFACE - przekaźniki elektromechaniczne
Phoenix Contact
Przekaźniki interfejsowe PLC-INTERFACE
PLC-INTERFACE - przekaźniki półprzewodnikowe

Przekaźniki półprzewodnikowe

Sensata
Przekaźniki półprzewodnikowe AC - panelowe
Przekaźnik półprzewodnikowy AC panelowy Crydom CW (10–125 A, IP20)
Sensata
Przekaźniki półprzewodnikowe AC - panelowe
Przekaźnik półprzewodnikowy AC panelowy Crydom H1 (H12D) 25–125 A
Sensata
Przekaźniki półprzewodnikowe AC - panelowe
Przekaźnik półprzewodnikowy AC panelowy dużej mocy Crydom HAC 150 A
Carlo Gavazzi
Przekaźniki półprzewodnikowe
RGH

Przekaźniki wysokonapięciowe

Sensata
Przekaźniki wysokonapięciowe
Gigavac G71

Puszki światłowodowe

Phoenix Contact
Puszki światłowodowe
Puszki światłowodowe do stelaża 19 cali
Phoenix Contact
Puszki światłowodowe
Puszki światłowodowe na szynę DIN

Sieci i cyberbezpieczeństwo

Phoenix Contact
Cyberbezpieczeństwo OT
FL MGUARD

Styczniki i przekaźniki

Joslyn Clark
Styczniki próżniowe AC
Stycznik próżniowy CV Joslyn Clark (kompaktowy, rozmiar 4–6, do 1500 V)
Joslyn Clark
Styczniki próżniowe SN
Stycznik próżniowy SN MVC Joslyn Clark (2300–7200 V, BIL 60 kV)
Joslyn Clark
Styczniki próżniowe AC
Stycznik próżniowy VC USAVAC Joslyn Clark (nn/SN, 200–3600 V)
Joslyn Clark
Styczniki DC
Styczniki DC Joslyn Clark (5DP / 7400 / 7001, do 700 A, 500 V DC)

Wyłączniki hydrauliczno-magnetyczne Airpax

Sensata
Wyłączniki hydrauliczno-magnetyczne - panelowe
Wyłącznik CEL Airpax z sygnalizacją (214)
Sensata
Wyłączniki hydrauliczno-magnetyczne - panelowe
Wyłącznik E-Frame Airpax 209/219/229

Wyłączniki zabezpieczające urządzeń

Phoenix Contact
Wyłączniki zabezpieczające urządzeń
CBM E4 i E8 - wyłączniki wielokanałowe
Phoenix Contact
Wyłączniki zabezpieczające urządzeń
PTCB E1 - elektroniczne wyłączniki zabezpieczające

Zasilanie i przetwornice

Phoenix Contact
Moduły buforowe i redundancji
QUINT - moduły pojemnościowe
Phoenix Contact
Zasilacze UPS DC
QUINT - zasilacze bezprzerwowe UPS
Phoenix Contact
Zasilacze impulsowe AC/DC
QUINT POWER AC/DC
Phoenix Contact
Przetwornice DC/DC
QUINT POWER DC/DC

Złącza

Phoenix Contact
Złączki szynowe CLIPLINE complete
CLIPLINE complete - szynowe (PT/PTV/ST)
Phoenix Contact
Złączki sworzniowe wysokoprądowe
CLIPLINE complete - złączki sworzniowe

Kryteria doboru - Podstacje trakcyjne AC i DC

Kryteria doboru w tym obszarze:

  • Rodzaj prądu i stała czasowa obwodu - dla obwodów DC parametry wyłączania podaje się przy określonej stałej czasowej L/R; aparat dobrany wyłącznie po prądzie znamionowym i napięciu może nie przerwać zwarcia w obwodzie o większej indukcyjności.
  • Zdolność zwarciowa w miejscu zabudowy - wartość prądu zwarciowego wyznacza klasę aparatu; przewymiarowanie podnosi koszt, niedowymiarowanie wyklucza dopuszczenie instalacji.
  • Koordynacja zabezpieczeń - selektywność między odpływami a zabezpieczeniem głównym; charakterystyki czasowo-prądowe muszą być rozdzielone w całym zakresie prądów zwarciowych, nie tylko w punkcie znamionowym.
  • Ochrona przepięciowa - klasa i lokalizacja SPD po stronie AC i DC, koordynacja energetyczna między stopniami, oraz osobno ochrona obwodów sygnałowych i torów danych.
  • Koordynacja izolacji - odstępy izolacyjne powietrzne i powierzchniowe wg EN 50124-1, z uwzględnieniem zanieczyszczenia i kondensacji w obiekcie nienadzorowanym.
  • Warunki środowiskowe - zakres temperatur, wilgotność, zapylenie; aparatura pracuje często bez klimatyzacji.
  • Wymienialność i utrzymanie - dostępność wkładek z magazynu, czas wymiany, możliwość identyfikacji zadziałania bez wyłączania pola.

Pytania techniczne

Czym różni się dobór bezpiecznika do obwodu DC od obwodu AC?

W obwodzie AC łuk gaśnie przy przejściu prądu przez zero. W obwodzie DC takiego przejścia nie ma, więc wkładka musi wymusić gaszenie łuku sama, a energia do rozproszenia rośnie ze stałą czasową obwodu L/R. Dlatego producenci podają dla wkładek DC osobne napięcia i prądy graniczne wraz z założoną stałą czasową - dane AC nie przenoszą się na DC.

Jakie normy obowiązują aparaturę w podstacji trakcyjnej?

Dla aparatury łączeniowej prądu stałego w instalacjach stałych - EN 50123; koordynacja izolacji - EN 50124-1; napięcia zasilania systemów trakcyjnych - EN 50163. Dla ograniczników przepięć niskiego napięcia stosuje się serię IEC/EN 61643. Zgodność potwierdza karta katalogowa lub deklaracja producenta.

Czy komponenty do podstacji muszą spełniać EN 50155?

Nie. EN 50155 dotyczy wyposażenia elektronicznego zabudowanego w taborze. Dla instalacji stacjonarnych obowiązują normy właściwe dla urządzeń stałych oraz normy wyrobu. Warto to rozróżniać na etapie specyfikacji, bo wymaganie EN 50155 dla aparatu w podstacji sztucznie zawęża rynek dostawców.

Jak sprawdzić selektywność zabezpieczeń w polach odpływowych?

Nakładając charakterystyki czasowo-prądowe zabezpieczenia odpływowego i nadrzędnego w całym zakresie spodziewanych prądów zwarciowych, z uwzględnieniem energii przepuszczanej (I²t) przy zwarciach o dużej wartości. Selektywność potwierdzona tylko przy prądzie znamionowym nie gwarantuje jej przy zwarciu.