Infrastruktura dostaw energii elektrycznej została zaprojektowana tak, aby służyć konsumentom bezpośrednio ze źródeł energii. Te ostatnie mogą być zarówno generatorami autonomicznymi, jak i pełnoprawnymi elektrowniami cieplnymi, hydrologicznymi i jądrowymi. Jednocześnie sieci szkieletowe są rzadko wykorzystywane do zasilania odbiorców końcowych. Podstacja trakcyjna o charakterystyce odpowiedniej dla danego obiektu jest wykorzystywana do dystrybucji energii do zasilania węzłów transportowych.
Urządzenie podstacji
Wsparcie techniczne stacji w większości przypadków koncentruje się na odbiorze energii elektrycznej rzędu 110-220 kV. Istnieją również instalacje małej mocy przeznaczone do sieci o napięciu 35 kV. W zależności od potencjału mogą mieć od 2 do 6 punktów wejścia - są to małe stacje ślepe, które są częścią struktury jednego kompleksu. Za dystrybucję mocy odpowiadają transformatory obniżające napięcie i przekształtniki. I niekoniecznie rozdzielnia powinna być odpowiedzialna za dostarczanie energii do odbiorców. Część z nich pracuje nad utrzymaniem sprawności lokalnych obiektów. Ponadto urządzenie podstacji trakcyjnych zapewnia obecność falowników i prostowników. Ich zadaniasprowadzają się do prostowania prądu na potrzeby konkretnego odbiorcy. Mogą również zapewnić zwrot do ogólnej sieci energii, która powstaje w wyniku hamowania regeneracyjnego linii lokalnej. Instalacje feederowe służą do zapewnienia komunikacji pomiędzy infrastrukturą dystrybucyjną stacji a obiektami odbiorczymi.
Odmiany
Jedna z podstawowych klasyfikacji obejmuje podział podstacji zgodnie ze sposobem podłączenia do głównej linii zasilającej. W szczególności wyróżnia się obiekty węzłowe, końcowe i pośrednie. Węzłowe obsługują odbiór i dystrybucję energii w trzech kanałach w zakresie 110-220 kV. Mogą również pełnić funkcję źródła prądu dla innych stacji trakcyjnych. Obiekty końcowe pracują na dwóch liniach, a obiekty pośrednie służą do połączenia obwodu podzielonego - pomiędzy źródłem energii a tą samą podstacją. Zgodnie z systemem trakcji elektrycznej rozróżnia się stacje prądu stałego i przemiennego. Różnice między nimi polegają na tym, że podstacja trakcyjna prądu stałego jest koniecznie wyposażona w rozdzielnicę. Jednostki AC obsługują sieci o napięciu około 27 kV i mogą być instalowane w odległości do 50 km od siebie.
Zastosowania podstacji
Głównym zastosowaniem podstacji trakcyjnych jest zelektryfikowany transport i związana z nim infrastruktura. Podstawa źródeł takiego zaopatrzenia w energiętworzą stacje, które rozprowadzają prąd stały. Są instalowane wzdłuż linii komunikacyjnych i dostarczają energię do lokomotyw elektrycznych, trolejbusów, tramwajów i zespołów kolejowych. Z kolei podstacje trakcyjne prądu przemiennego coraz częściej wykorzystywane są do obsługi telemechaniki i automatyki, które wchodzą w skład tej samej infrastruktury. Na przykład mogą to być strzałki sygnalizacyjne, sygnalizacja świetlna i linie komunikacyjne. Nie oznacza to wcale, że mniej odpowiedzialne zadanie spada na stację AC. Pod względem potencjału mocy przegrywają z analogami z prądem stałym, ale ich potencjał energetyczny jest bardziej stabilny i odporny na obciążenia.
Podstacje kolejowe
Większość tego typu obiektów obsługuje tory kolejowe. Służą do dystrybucji, transformacji i bezpośredniego zasilania w energię elektryczną taboru kolejowego i odbiorców niekolejowych. Instalacje do dystrybucji prądu stałego montowane są wzdłuż linii w odległości około 10-15 km. Interwał ten może się różnić w zależności od przeciążenia torów i ich przeznaczenia. Źródłem energii są również zewnętrzne sieci główne, po których energia przesyłana jest do transformatora. Po tym następuje etap konwersji, po którym energia elektryczna jest przesyłana do sieci kontaktowej. Należy zauważyć, że kolejowa podstacja trakcyjna charakteryzuje się dużymi ilościami energii hamowania odzyskowego. Oznacza to, że istnieje potrzeba zorganizowania środków technicznych, które mogą również stabilnie transportować energię z powrotem do głównych autostrad. Zadanie to wykonują falowniki - z regułypoprzez przełączniki sieci kontaktów w trybie automatycznym.
Kompletne wyposażenie
Poza głównym wypełnieniem elektrycznym w postaci przekształtników, prostowników i innych urządzeń obsługujących sieć połączeniową, podstacje uzupełniane są w sprzęt ochronny i przeciwpożarowy. Co więcej, środki te są potrzebne nie tylko na lokalne utrzymanie funkcji ochronnych, ale także na zapewnienie możliwości udzielenia pierwszej pomocy. W skład wyposażenia ochronnego podstacji trakcyjnych mogą należeć przekaźniki, wyłączniki, urządzenia sygnalizacyjne itp. Konstrukcja nowoczesnych podstacji posiada czujniki rejestrujące fakty przeciążeń, przegrzań i awarii poszczególnych segmentów telemechaniki.
Działanie podstacji
Podstacje można kontrolować na kilka sposobów. Nowoczesne obiekty tego typu obsługiwane są za pomocą pilotów lub przy użyciu zautomatyzowanych urządzeń. Wykorzystywana jest również tradycyjna metoda kontroli przez personel. Ta metoda kontroli jest częściej stosowana na małych stacjach w małych miejscowościach – ze względu na brak możliwości zorganizowania zautomatyzowanej obsługi. Jednak duże obszary metropolitalne mogą być również zasilane przez podstację trakcyjną z bezpośrednią obsługą przez personel ze względu na ryzyko ich awaryjnego wyłączenia. W celu zwiększenia niezawodności stosuje się połączony schemat sterowania, który obejmuje również zautomatyzowane narzędzia zzdalne sterowanie i personel. W tym przypadku wszystkie procesy są monitorowane przez kontroler-obserwator, który podejmuje działania niezależnie od automatyzacji w sytuacjach awaryjnych.
Instrukcja konserwacji podstacji
Konserwacja jest przeprowadzana zgodnie z harmonogramem inspekcji prewencyjnych dla danego miejsca. Typowy zestaw czynności zawartych w programie konserwacji obejmuje przeglądy sprzętu, prace testowe, usuwanie drobnych problemów i identyfikowanie obszarów problemowych, które zostaną bardziej szczegółowo zbadane podczas zaplanowanej naprawy. W perspektywie długoterminowej, jako część rejestru stanu sprzętu, prowadzony jest dziennik, w którym rejestruje się dynamikę wyników kontroli. Bezawaryjnie, podczas wykonywania konserwacji zapobiegawczej, podstacje transformatorów trakcyjnych są oczyszczane z zanieczyszczeń, w niektórych obszarach aktualizowane są materiały eksploatacyjne i instalowany jest bardziej nowoczesny sprzęt.
Prace naprawcze
W momencie remontu osoba odpowiedzialna otrzymuje dokument z wynikami poprzednich testów. Na podstawie swojej analizy inżynier wyciąga wniosek wskazujący obszary problemowe, w których będą prowadzone operacje naprawcze. Na poziomie podstawowym aktualizowane są połączenia śrubowe, kontaktowe i spawane. Podczas wykonywania bieżących napraw punkty mocowania są przywracane, pęknięcia izolacji są eliminowane, uszczelnienia i szwy są wzmacniane. W ekstremalnych przypadkachW przypadkach, podstacja trakcyjna może zostać zrekonstruowana z wymianą głównego wyposażenia. Zazwyczaj takie zdarzenia są przeprowadzane po zmianie parametrów sieci, gdy wartości napięć ulegają zwiększeniu lub zmniejszeniu. Modernizacja jest również powszechna w ramach poszerzania zakresu zadań stacji.
Wniosek
Dziś obiekty dystrybucji energii trakcyjnej są najlepszym narzędziem do zasilania infrastruktury transportowej. Przede wszystkim dotyczy to torów kolejowych. Podstacja trakcyjna podłączona do stabilnej sieci zewnętrznej jest w stanie obsługiwać jednocześnie kilku odbiorców, w tym urządzenia dystrybucyjne. W zakresie uaktualnień technologicznych są to elastyczne obiekty, które pozwalają na wprowadzanie zmian zarówno w infrastrukturze sprzętowej, jak i narzędziach do zarządzania. Najnowocześniejsze zestawy trakcyjne obsługują pełną automatyzację sterowania, co zmniejsza koszty ich eksploatacji i konserwacji.
