OPIS KOMUNIKACYJNEJ LINII TECHNOLOGICZNEJ

Załącznik nr 4 do OPZ

OPIS KOMUNIKACYJNEJ LINII TECHNOLOGICZNEJ

Misją spółki Tramwaje Śląskie S.A. jest realizacja zbiorowej komunikacji tramwajowej realizowanej na terenie 13 gmin Aglomeracji Śląsko-Zagłębiowskiej obsługując łącznie 31 linii tramwajowych, o łącznej długości ok. 367km, przy czym trasy niektórych z linii pokrywają się.

Dla realizacji swojej misji przewozowej Spółka dysponuje różnego typu taborem tramwajowym w łącznej ilości 297 szt. wagonów.

Sumaryczna ilość energii elektrycznej zużywanej na cele trakcyjne stanowi ponad 90%

sumarycznej energii elektrycznej zużywanej przez Spółkę., co powoduje, że ten obszar energetyczny winien być objęty bardzo szczegółową analizę.

W szerszym ujęciu można przyjąć, że w skład tramwajowej linii technologicznej wchodzą:

 podstacje trakcyjne wraz z transformatorami, prostownikami, szynami zbiorczymi wraz z wyłącznikami zasilaczy i innymi urządzeniami,

 sieć zasilająca obejmująca m.in.

 kable zasilające(+) sieć trakcyjną

 punkty zasilające

 sieć górna (napowietrzna) obejmująca: słupy trakcyjne wraz z odłącznikami sieciowymi i odgromnikami, sekcjonowany przewód jezdny sieci górnej

 wagony tramwajowe jako odbiorniki prądu

 sieć powrotna, obejmująca torowisko wraz z

 punktami powrotnymi

 kablami powrotnymi

1. Obwód elektryczny

Tramwaje zasilane są prądem elektrycznym „dostarczanym” do nich za pośrednictwem sieci trakcyjnej, która składa się z napowietrznej sieci jezdnej oraz sieci powrotnej (torów).

Podział ten jest konieczny ze względów fizycznych, gdyż aby istniał przepływ prądu

koniecznym jest istnienie obwodu, czyli dwóch biegunów elektrycznych – dodatniego i ujemnego – połączonych odbiornikiem prądu, którym jest tramwaj.

W przypadku Spółki Tramwaje Śląskie S.A. biegun dodatni(

+

-

Prąd w ten sposób płynie z podstacji trakcyjnej biegunem dodatnim do sieci jezdnej.

Stamtąd dostaje się do urządzeń elektrycznych tramwaju, a z nich wraca szynami do bieguna ujemnego podstacji trakcyjnej.

Tramwaj odbiera energię elektryczną z przewodu jezdnego za pomocą odbieraka prądu

(pantografu). Ślizg pantografu, który dotyka przewodu jezdnego wykonany jest z grafitu, a więc dobrego i twardego przewodnika.

Reasumując prąd z podstacji trakcyjnej przewodami zasilającymi doprowadzany jest do sieci jezdnej, a dalej za pośrednictwem odbieraka do urządzeń odbiorczych tramwaju.

Stamtąd natomiast poprzez szyny kablami powrotnymi do podstacji trakcyjnej.

2. Podstacje trakcyjne.

Charakterystyka podstacji trakcyjnych

W podstacji prostownikowo-transformatorowej energia elektryczna prądu przemiennego jest

obniżana na niższe napięcie oraz przetwarzana na energię prądu stałego 660V (-200/+150V) i za pomocą kabli , przesyłana do sieci jezdnej trakcji tramwajowej.

Podstacja obejmuje następujące podstawowe elementy:

 budynek,

 linie kablowe średniego napięcia (SN),

 rozdzielnice średniego napięcia,

 zespoły prostownikowe,

 rozdzielnice prądu stałego,

 potrzeby własne wraz z transformatorem,

 linie kablowe rezerwowego zasilania potrzeb własnych nN

 linie kablowe trakcyjne,

 urządzenia zdalnego sterowania

W Spółce wszystkie budynki podstacji trakcyjnych są obiektami jednokondygnacyjnymi i w zdecydowanej większości wolnostojące.

Z 33 podstacji 12 posiada podwójne zasilania, natomiast pozostałe są zasilane z jednego źródła.

W odniesieniu do podstacji posiadających podwójne przyłącza ich zasilanie odbywa się na dwa sposoby:

 zasilanie dwoma liniami SN wyprowadzonych z różnych sekcji jednego GPZ (lub z dwóch niezależnych GPZ

 zasilanie systemem „dwójkowym”. W tym układzie współpracują ze sobą dwie podstacje trakcyjne. Każda z podstacji zasilana jest jedną linią wyprowadzoną z GPZ.

Zasilanie rezerwowe, dla obu podstacji stanowi linia SN pomiędzy tymi podstacjami,

która przejmuje zasilanie podstacji w przypadku zaniku napięcia na zasilaniu podstawowym z GPZ.

Takie rozwiązanie przyjęto dla podstacji „Pogoda” W Bytomiu i „Łagiewniki”

w Chorzowie.

3. Sieć górna

To część sieci trakcyjnej , która zawieszona jest nad torem.

Głównym jej elementem jest przewód jezdny, po którym ślizga się odbierak prądu (pantograf) pobierający energię elektryczną. Przewód jezdny może występować sam i taką sieć nazywamy siecią płaską (rys.1) lub może być podwieszony do liny nośnej za pomocą specjalnych linek zwanych wieszakami. Ten rodzaj sieci nazywamy siecią łańcuchową(rys.2).

Przewód jezdny to pręt miedziany o przekroju okrągłym z dwoma podłużnymi rowkami, w górnej/bocznej jego części. Rowki służą do mocowania do przewodu jezdnego różnego

rodzaju uchwytów, wieszaków, jak również oznaczeń.

W sieci tramwajowej stosuje się przeważnie przewody jezdne typu Djp 100 o przekroju 100 mm².

System zasilania elektroenergetycznego

Podstacje trakcyjne usytuowane są wzdłuż trasach tramwajowych i służą do zamiany napięcia przemiennego o średnim napięciu na prąd stały o napięciu 660V (-200/+150V).

Każda z podstacji eksploatowanych przez spółkę Tramwaje Śląskie S.A. posiada zabezpieczenia, które rozłączają dopływ prądu do sieci w przypadku jej awarii (np. zerwanie lub przebicie sieci) lub na skutek przeciążenia.

Za rozłączenie/załączenie zasilania odpowiadają wyłączniki szybkie.

W ich skład wchodzi między innymi wyzwalacz posiadający cewkę ze zworą w środku.

Jeśli prąd w sieci przekroczy wartość nastawioną, zwora uderza w zamek i otwiera wyłącznik.

W zależności od podstacji i nasilenia ruchu na trasach wartość nastawcza wyłączników szybkich w poszczególnych podstacjach Spółki waha się w przedziale od 1200 do 3500 A.

Rozłączenie zasilania może również nastąpić na skutek zwarcia w sieci trakcyjnej np. w wyniku przebicia izolatora na słupie trakcyjnym lub zetknięcia się sieci jezdnej z powrotną (zerwanie sieci).

W przypadku rozłączenia zasilania układ UPL (Układ Próby Linii) wykonuje pomiar oporności sieci jezdnej w stosunku do szyn. Jeżeli izolacja okaże się prawidłowa układ SPZ(Samoczynne Ponowne Załączenie) automatycznie załączy zasilanie.

Jeżeli natomiast wynik próby linii będzie negatywny, zostanie przeprowadzony kolejny

pomiar. W sumie pomiary, a więc i próby zasilania , mogą powtórzyć się trzykrotnie.

Przy czwartym negatywnym rezultacie wyłącznik szybki się zablokuje na stałe, a wówczas jego odblokowanie będzie wymagała ingerencji człowieka, a ponowne załączenie zasilania może nastąpić po wcześniejszym sprawdzeniu stanu sieci trakcyjnej.

Przeciążenie sieci może być spowodowane na przykład zbyt duża ilością pociągów tramwajowych ruszających na raz.

Energia elektryczna z bieguna dodatniego transformatora przekazywana jest do znajdującej się w podstacji szyny prądu stałego, na której znajdują się wyłączniki zasilaczy.

Od wyłączników tych natomiast odchodzą kable zasilające doprowadzające energię elektryczną do poszczególnych punktów zasilających zlokalizowanych na trasach tramwajowych.

Punkty zasilające to miejsca, w których następuje zasilanie sieci jezdnej napięciem doprowadzonym kablami zasilającymi z podstacji trakcyjnej.

Punkty zasilając mogą być jedno, dwu lub trzykablowe.

Ilość doprowadzonych kabli zasilających jest zależna od obciążeń prądowych występujących

w sekcji, którą dany punk zasila.

Kable zasilające doprowadzone do poszczególnych punktów zasilających przyłączone są do odłączników sieciowych, które działają równolegle do wyłączników zasilaczy z tą

różnicą, że odłączniki sieciowe nie posiadają urządzeń pomiaru prądu i komór gaszenia łuków elektrycznych i dlatego winny być odłączane w stanie bezprądowym, czyli po wcześniejszym odłączeniu zasilania wyłącznikiem zasilacza (na szynie prądu stałego w podstacji).

Odłączniki sieciowe to urządzenia stycznikowe pozwalające na ręczne załączenie/odłączenie napięcia w sieci trakcyjnym w obrębie zasilania jednej sekcji.

Zainstalowane są na słupach trakcyjnych lub w obiektach pomiędzy kablem zasilającym doprowadzającym napięcie z szyny prądu stałego podstacji, a krótkimi kablami zasilającymi połączonymi z siecią jezdną.

Od odłączników sieciowych odchodzą natomiast kable połączone z sieciami jezdnymi za

pomocą specjalnych zacisków.

Zacisk zasilający służy do przyłączenia kabla do przewodu jezdnego, natomiast zacisk podwójny do przewodu jezdnego i do linii nośnej podtrzymującej przewód jezdny

Cała sieć trakcyjna jest sekcjonowana, tj. podzielona na sekcje (odcinki zasilania).

Podział taki ma na celu umożliwić odłączenia od zasilania tylko fragmentu sieci na danej trasie bez konieczności rozłączenia prądu na wszystkich trasach.

Sekcjonowanie powoduje również, że nie następują duże spadki napięcia w sieci, ponieważ każdy z odcinków zasilany jest z osobnego punktu zasilającego.

Gdyby sieć trakcyjna nie była podzielona na odcinki następowałyby duże różnice napięć na

jej długości.

W miejscu zasilania napięcie byłoby prawidłowe natomiast im dalej od niego napięcie

obniżałoby się wraz z odległością.

Sieć jest podzielona w takich miejscach, aby na każdym odcinku było utrzymane mniej więcej jednakowe napięcie 600V(-200/+150V).

Dany punkt zasilający zasila jedną sekcję zasilania.

Sekcje te są od siebie odizolowane izolatorami sekcyjnymi.

W ramach jednej sekcji zasilania może występować kilka odcinków zasilania również

oddzielonych od siebie izolatorami sekcyjnymi.

Izolatory sekcyjne to zatem takie elementy sieci, które powodują rozdział sieci/sekcji na odcinki zasilania, nie zakłócają przy tym pracy odbieraka prądu ślizgającego się po przewodach jezdnych.

Dzięki zastosowaniu w podstacjach trakcyjnych wyłączników zasilaczy (zamontowanych na szybie prądu stałego) możliwe jest ręczne wyłączenie zasilania w danej sekcji zasilania bez konieczności pozbawienia zasilania całego rejonu zasilania danej podstacji.

Stosowane są dwa sposoby podziału sieci trakcji tramwajowej: sekcjonowanie wzdłużne i sekcjonowanie wzdłużno-poprzeczne.

4. Tabor tramwajowy jako odbiornik energii elektrycznej

Energia elektryczna z podstacji trakcyjnych, poprzez kable zasilające i sieć trakcyjną trafia do odbiorników na trasie jakim jest tabor tramwajowy, który zużywa energię elektryczną

konieczną na realizację zadań przewozowych.

Jak już zaznaczono w załączniku nr 2 do OPZ „Szynowe pojazdy komunikacyjne” Spółka eksploatuje różny tabor tramwajowy, w tym zasilany energią prądu stałego jak i przemiennego.

Realizując zadania przewozowe na poziomie ok. 16,5 mln wozokilometrów spółka na cele trakcyjne zużywa energię na poziomie 47,3 GWh energii elektrycznej, przy średnim zużyciu jednostkowym na poziomie 2,866 kWh/wzkm.