Sieć trakcyjna i obwód powrotny – komponenty

Sieć trakcyjna to sieć jezdna nad torem i sieć powrotna w szynach — od punktu zasilającego przy podstacji do skrzynki kabla powrotnego. Jest sekcjonowana: odłączniki sieciowe odłączają zasilacz od sieci, odłączniki sekcyjne dzielą sieć na odcinki, a kabiny sekcyjne z czterema wyłącznikami szybkimi dzielą odcinek między podstacjami tak, aby zwarcie nie wyłączało całych, np. 30 km. Na sieci PKP pracuje ponad 11 tysięcy odłączników z napędem elektrycznym sterowanych zdalnie z nastawni zasilania; każdy ma na słupie skrzynkę z silnikiem, przekładnią, przekaźnikami sterowniczymi i sygnalizacją położenia.

Sieć powrotna nigdy nie jest w pełni izolowana od ziemi — część prądu trakcyjnego płynie jako prądy błądzące i koroduje rury, zbrojenia i konstrukcje. Dlatego rezystancja toku nie może przekraczać 0,2 Ω/km, a toru 0,5 Ω/km, łączniki międzytokowe stoją co około 300 m (150 m przy podstacji), a konstrukcje wsporcze uszynia się grupowo z ogranicznikami niskonapięciowymi, które w stanie normalnym izolują szyny od ziemi, a przy zwarciu doziemnym zamieniają je na zwarcie międzybiegunowe wyzwalające zabezpieczenia. Na liniach z blokadą samoczynną dławiki torowe 1000 A przepuszczają prąd trakcyjny, a zatrzymują prąd sygnałowy obwodów torowych. Ochronę przepięciową sieci zapewniają odgromniki rożkowe (przerwa 10 mm, 12 kV, co 1200–1300 m) i zaworowe; prąd następczy wyłączają wyłączniki podstacji i kabiny.

W tym obszarze pracują: aparatura skrzynek napędów odłączników (przekaźniki, zasilacze, zabezpieczenia obwodu silnika, złączki, ograniczniki przepięć, obudowy zewnętrzne), obwody sterownicze i sygnalizacyjne kabin sekcyjnych z baterią awaryjną, przekaźniki nadmiarowe i podnapięciowe wyłączników kabinowych, ograniczniki niskonapięciowe i iskierniki uszynień, bezpieczniki obwodów pomiarowych i pomocniczych, złączki wysokoprądowe kabli powrotnych.

Kryteria doboru — Sieć trakcyjna i obwód powrotny

Kryteria doboru w tym obszarze:

• Środowisko zewnętrzne — skrzynka na słupie trakcyjnym pracuje w −25…+40 °C, przy wietrze do 32 m/s, sadzi i kondensacji; aparatura bez klimatyzacji, obudowa z odprowadzeniem kondensatu, elementy z deklaracją dla niskich temperatur.
• Zasilanie i sterowanie napędu — silnik z przekładnią, sygnały sterowania i położenia z nastawni przez kable teletechniczne lub światłowód; przekaźniki sterownicze i sygnalizacyjne z pewnym stykiem, zabezpieczenie obwodu silnika odporne na prąd rozruchu.
• Uzależnienia — otwarcie odłącznika pod prądem niszczy noże; blokada odłącznik–wyłącznik szybki musi być realizowana stykami pomocniczymi, a przy sterowaniu zdalnym — przekaźnikami i programem.
• Potencjał i przepięcia — skrzynka jest na uszynionym słupie, blisko sieci jezdnej; ograniczniki przepięć obwodów zasilania i sterowania, separacja sygnałów, uziemienie zgodne z uszynieniem grupowym.
• Kabina sekcyjna — obwody sterownicze zasilane z LPN lub 230/400 V z baterią awaryjną; przekaźniki nadmiarowe i podnapięciowe otwierające wszystkie wyłączniki kabiny; opóźnione załączanie grup wyłączników, aby nie przeciążyć obwodów pomocniczych.
• Obwód powrotny — w torze prądu powrotnego nie stawia się bezpiecznika: przerwanie toku pod obciążeniem podnosi potencjał szyn i tworzy zagrożenie porażeniowe. Bezpieczniki obejmują obwody pomiarowe i pomocnicze po stronie minusowej, dobierane do prądów zwarciowych. Łączniki i połączenia nie mogą zwiększać rezystancji sieci powrotnej.
• Ochrona przed prądami błądzącymi — izolacja uszynień w powłoce, uszynianie wiaduktów tylko przez iskiernik lub ogranicznik, nigdy bezpośrednio.