Budowa i zadania rozdzielni energetycznej podstacji trakcyjnej

Do czego służą rozdzielnice energetyczne podstacji trakcyjnych?

Podstacje trakcyjne mają za zadanie przekształcić energię elektryczną, dostarczaną przez lokalne spółki OSD (Operator Systemu Dystrybucyjnego, dawniej zakłady energetyczne) lub własną sieć przewoźników kolejowych, do parametrów właściwych dla zasilania systemu kolejowego (poprzez szynę lub linię napowietrzną – sieć trakcyjną).

Należy zauważyć, że napięcie zasilające sieć trakcyjną w zależności od przyjętego systemu zasilania trakcji (dla różnych państw/ przewoźników) może przyjmować różne wartości. Sieć trakcyjna może być zasilania prądem stałym (DC, ang. Direct Current) lub prądem przemiennym (AC, ang. Alternating Current).

Ważnym elementem podstacji trakcyjnej jest rozdzielnica energetyczna. To do niej przyłączona jest linia energetyczna zasilająca lub przesyłowa, a jej zadaniem jest rozdzielenie energii do określonych odbiorników. Energia może być w tym przypadku spożytkowana na potrzeby własne (zasilanie odbiorów technologicznych podstacji trakcyjnej: ogrzewanie, oświetlenie), trafić do zespołów przetwórczych – zespołów prostownikowych (transformator/ prostownik) lub do odbiorników nietrakcyjnych (zasilanie urządzeń pomocniczych: ogrzewanie rozjazdów, oświetlenie peronów).

Główne elementy rozdzielnicy energetycznej

Najważniejszym elementem każdej rozdzielnicy energetycznej są szyny zbiorcze. To właśnie do nich, po stronie energetycznej, przyłącza się linie zasilające. Natomiast po stronie odbiorników są podłączane urządzenia odbiorcze. Oprócz tego, każda rozdzielnia energetyczna po stronie zasilającej posiada:

1. Wyłącznik mocy — stosowany ze względów bezpieczeństwa. Jego zadaniem jest przerwanie obwodu (odłączenie zasilania), jeżeli nastąpi przepięcie lub zwarcie. Może on także zostać użyty przez obsługę podstacji trakcyjnej w celu wykonania działań serwisowych.

2. Uziemnik — jest to kolejny element bezpieczeństwa przydatny w przypadku prowadzenia prac konserwacyjnych przez personel serwisowy.

3. Odłącznik — jego zadaniem jest otwieranie lub zamykanie obwodów elektrycznych.

4. Przekładniki napięciowe — mają za zadanie dostosować wartość napięcia z sieci do wartości właściwej dla podłączenia i pracy aparatury pomiarowej oraz kontrolno-zabezpieczeniowej.

5. Przekładniki prądowe — najczęściej znajdują się w polu linii zasilającej (jednak często projektowane i instalowane są w innych polach). Ich zadaniem jest dostosowanie wartości prądu do potrzeb podłączenia i pracy aparatury pomiarowej oraz kontrolno-zabezpieczającej. Dostarczają zatem do obwodu wtórnego prąd proporcjonalnie zredukowany (w stosunku do prądu płynącego w obwodzie pierwotnym).

6. Odgromnik — jest stosowany w celu zabezpieczenia urządzeń podstacji trakcyjnej przed możliwością uszkodzenia spowodowanego wyładowaniem atmosferycznym. Ogólnie rzecz biorąc, linia zasilająca lub przesyłowa musi zostać podłączona do szyn zbiorczych poprzez wyłącznik mocy i ewentualnie trójfazowy odłącznik linii. Należy zauważyć, że po stronie odbioru budowa całego układu jest podobna.

Rodzaje rozdzielnic energetycznych

Budowa rozdzielnicy energetycznej podstacji trakcyjnej determinuje jej podział na:

• wnętrzową montowaną w budynku
• napowietrzną, która znajduje się na otwartej przestrzeni

Rozdzielnice energetyczne wnętrzowe to urządzenia znajdujące się w budynku podstacji lub w osobnym pomieszczeniu. Rama rozdzielni, do której montuje się poszczególne pola, jest trwale przytwierdzana do podłogi (betonowej) podstacji trakcyjnej. Rozdzielnice wnętrzowe mają postać szaf/cel wolnostojących. Do rozdzielnicy wnętrzowej, napowietrzne linie energetyczne zazwyczaj są doprowadzone przez izolatory przepustowe (montowane w ścianach budynku podstacji). Innym, równie często stosowanym rozwiązaniem jest zasilane rozdzielnicy poprzez linie kablowe (wprowadzone do budynku poprzez system uszczelnień zainstalowany w ścianach zewnętrznych).

Rozdzielnice energetyczne napowietrzne są montowane „na powietrzu” na konstrukcjach wsporczych. To na nich montuje się cały niezbędny osprzęt rozdzielni. Po jednej stronie rozdzielnic montuje się pola przyłączy, a po przeciwnej pola odbiorników. Natomiast pośrodku znajdują się szyny zbiorcze. W tym przypadku całe urządzenie jest narażone na działanie warunków atmosferycznych. Co więcej, czynnikiem izolacyjnym jest powietrze, w odróżnieniu od rozdzielnic wnętrzowych lub zabudowanych, w których jako izolację stosuje się najczęściej gaz SF6.

Montaż rozdzielnicy energetycznej

Bez wątpienia montażem rozdzielnicy energetycznej podstacji trakcyjnej powinna zająć się firma, która zatrudnia wykwalifikowanych i odpowiednio przeszkolonych pracowników. Tylko wtedy można być pewnym, że rozdzielnica będzie pracować poprawnie i bezawaryjnie. Nie bez znaczenia pozostaje fakt, że bardzo ważne są materiały i podzespoły, z których zbudowana jest rozdzielnica. Tylko osprzęt wysokiej jakości i poprawny jego montaż może zagwarantować niezawodne działanie. Nie mniej ważne jest zapewnienie bezpieczeństwa personelowi obsługi rozdzielnicy. Dlatego po jej montażu, przed oddaniem do użytku, konstrukcja i poprawny montaż rozdzielnicy musi zostać zatwierdzony przez profesjonalistów, czyli inżynierów energetyków z odpowiednimi uprawnieniami.