Podstacje trakcyjne AC i DC – aparatura

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.

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.

Typowe błędy: dobór aparatu DC po danych katalogowych AC, pominięcie stałej czasowej obwodu, brak koordynacji energetycznej między stopniami SPD, dobór przetwornika pomiarowego bez sprawdzenia wymaganej izolacji roboczej.