Encyklopedia

description Sieć trakcyjna

dodane 20.03.2007, godz. 19:09 przez Marcel; zmodyfikowane 28.01.2008, godz. 22:26 przez zdjęcie profilowe użytkownika Mareczek Mareczek

System trakcji elektrycznej wpływa w zasadniczy sposób na budowę wyposażenia elektrycznego pojazdów trakcyjnych i urządzeń ogrzewania elektrycznego wagonów osobowych, a także na budowę sieci trakcyjnej. W Polsce spośród kilku systemów trakcji elektrycznej wybrano system prądu stałego 3000 V (3kV), którego cechą charakterystyczną są:
  • prosta w budowie i stosunkowo tania lokomotywa,
  • łatwa w budowie sieć trakcyjna,
  • stosowane napięcia niezbyt duże ze względu na izolację silnika.

    Łatwa w budowie lokomotywa (pojazd trakcyjny) jest największą zaletą tego systemu. Oprócz zalet istnieją również wady:
  • duże natężenia prądów,
  • duże przekroje przewodów sieci (sieć ciężka, a więc droga),
  • duże spadki napięcia (prąd stały),
  • stosunkowo duża liczba podstacji potrzebna do zasilania sieci.

    Zastosowanie trakcji elektrycznej w Polsce nastąpiło bezpośrednio przed II wojną światową. Do jej wybuchu zrealizowano jedynie elektryfikację ruchu podmiejskiego w warszawskim węźle kolejowym. Elektryfikacja ta obejmowała 106 km linii dwutorowych z Warszawy do Mińska Mazowieckiego, Żyrardowa i Otwocka. Zastosowano system prądu stałego o napięciu znamionowym 3 kV, najnowocześniejszy i najefektywniejszy w tym okresie. W 1992 roku długość linii zelektryfikowanych wyniosła 11 496 km (49,1% całkowitej długości użytkowanych linii). W ostatnich latach proces elektryfikacji linii PKP uległ bardzo znacznemu ograniczeniu, jest to związane z trudną sytuacją ekonomiczną kraju, jak i przedsiębiorstwa PKP. Nadal trwa proces udoskonalenia trakcji elektrycznej. Obecnie sieć trakcyjna wisi nad 11 952,694 km linii, z czego 7888,805 km to linie dwutorowe a 4063,889 km jednotorowe - łącznie 25 408 torokilometrów sieci.

    Sieć jezdna

    Sieć trakcyjna jest to sieć napowietrzna (jezdna), oraz sieć powrotna (szyny). Sieć jezdna, czyli zespół przewodów zawieszonych nad torem służący do doprowadzenia energii do pojazdu trakcyjnego, składa się z liny nośnej oraz przewodu jezdnego. Przewód jezdny podwieszony jest na linie nośnej za pomocą wieszaków. Przewód jezdny zawieszony jest na wysokości nominalnej 5,6 m.

    Przewody jezdne są wykonane jako druty ciągnione z miedzi. Mają one kształt okrągły z podłużnymi rowkami w górnej części przekroju, które służą do mocowania na nim różnego rodzaju uchwytów i zacisków. Typowe przekroje przewodów jezdnych wynoszą 100 oraz 150 mm2. Przewody jezdne oznacza się symbolem "djp", co znaczy drut jezdny profilowany. Liny nośne biorą udział w przewodzeniu prądu, lecz ich głównym zadaniem jest przenoszenie naprężeń mechanicznych, dlatego również wykonywane są z miedzi (19 drutów o średnicy 2,8 mm każdy). W sieciach z dwoma przewodami jezdnymi stosowane są uchwyty odległościowe w celu eliminowaniu uderzeń jednego przewodu o drugi.

    Do połączenia dwóch odcinków przewodu służą złączki. Złączki do przewodów jezdnych i do lin nośnych są wykonywane z brązu aluminiowego. Złączki muszą zapewniać zarówno odpowiednią jakość połączenia mechanicznego jak i niską rezystancję połączenia. Nie powinna ona być większa niż rezystancja przewodu o długości równej długości złączki. W przewodach jezdnych dodatkowo złączka musi zapewniać swobodne przejście pantografu. W najnowszych rozwiązaniach konstrukcyjnych złączki lin nośnych są mniejsze gabarytowo, a więc posiadają mniejszą masę. Złączki starszego typu są sukcesywnie wymieniane na nowsze.

    Konstrukcje wsporcze

    Cała sieć jezdna zawieszona jest na konstrukcjach wsporczych (słupach). Konstrukcje wsporcze są wykonywane z betonu zbrojonego (pręty stalowe o średnicach 8-30 mm) lub ze stali i są one zróżnicowane pod względem wysokości, szerokości oraz przekroju. Przekrój jest uzależniony od obciążeń, do przenoszeń których konstrukcja jest przeznaczona. Konstrukcje wsporcze dzielą się na indywidualne oraz grupowe, natomiast z punktu widzenia przenoszonych obciążeń na konstrukcje przelotowe, krzyżowe, kotwowe i rozjazdowe. Sieć jezdna na konstrukcji wsporczej podwieszona jest za pomocą tzw. konstrukcji nośnej (wysięgnika).

    Zasilanie sieci trakcyjnej

    Urządzeniami zasilania trakcji elektrycznej nazwano zespół urządzeń służących do przesyłania i przetwarzania energii elektrycznej na drodze od elektrowni do pojazdu elektrycznego. Energia elektryczna napięcia przemiennego o częstotliwości 50 Hz przesyłana jest ze stacji energetycznej linią trójfazową WN (15 lub 30 kV) do podstacji trakcyjnej umieszczonej przy zelektryfikowanej linii kolejowej. W podstacji następuje przetworzenie prądu zmiennego na stały 3000 V, potrzebny do zasilania silników trakcyjnych. Pojazdy trakcyjne odbierają energię elektryczną z przewodów (sieci jezdnej) nad torem za pomocą specjalnych odbieraków prądu zwanych pantografami.

    Podstacje trakcyjne

    Przemiana napięcia WN 50 Hz na napięcie stałe umożliwiają transformatory (umieszczone na zewnątrz) oraz zespoły prostownikowe umieszczone w budynku podstacji. System zasilania prądem stałym powoduje, iż występują duże spadki napięcia w sieci, dlatego odległość między podstacjami wynosi od 15 do 28 km.

    Obecnie stosowane jest zasilanie tzw. dwustronne tzn. z jednej podstacji zasilane są dwie sekcje sieci jezdnej. Zasilanie jednostronne stosowane jest w przypadku linii, których odcinek sieci jezdnej jest odcinkiem krańcowym.

    Kabiny sekcyjne

    Na liniach o dwu lub więcej torach stosuje się kabiny sekcyjne. Kabinę sekcyjną umieszcza się w środku odległości między dwoma podstacjami. Przy kabinie sekcyjnej dzieli się sieci jezdne każdego z torów na dwie części. Kabina sekcyjna jest wyposażona w wyłączniki takie same jak podstacyjne wyłączniki zasilaczy. Dzięki poprzecznemu połączeniu sieci obu torów za pomocą szyny kabiny sekcyjnej, uzyskuje się zmniejszenie spadków napięcia w skutek zmniejszenia rezystancji obwodu, którym prąd płynie do punktów odbioru energii przez pojazdy.
    na podstawie Trakcja
    opracował Marcel Durbajło