pobierz - Elester PKP
pobierz - Elester PKP
pobierz - Elester PKP
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Historia<br />
Pod koniec lat dziewięćdziesiątych nasileniu uległy<br />
prace badawczo – projektowe, zmierzające do wprowadzenia<br />
na sieć <strong>PKP</strong> układu zasilania z jednostopniową<br />
transformacją napięcia 110/3 kV. Podyktowane było to<br />
planowanym wzrostem prędkości pociągów na wybranych<br />
liniach magistralnych (głównie CMK) przy jednoczesnej<br />
konieczności odciąŜenia istniejących podstacji trakcyjnych<br />
SN/3 kV, zakłócających pracę innych odbiorów energii<br />
elektrycznej. Dodatkowym czynnikiem, przemawiającym<br />
na korzyść nowego systemu zasilania elektrotrakcyjnego,<br />
były plany wprowadzenia na sieć <strong>PKP</strong> nowoczesnego<br />
taboru z rozruchem energoelektronicznym. Tabor tego<br />
typu charakteryzuje się znacznie wyŜszymi wymaganiami<br />
co do jakości napięcia zasilającego, w porównaniu do<br />
eksploatowanych dotychczas lokomotyw i zespołów trakcyjnych<br />
z przestarzałym rozruchem oporowym.<br />
Prace badawcze, prowadzone przez pracowników<br />
naukowych Politechniki Warszawskiej, przy współudziale<br />
zespołu specjalistów z CNTK i przedstawicieli energetyki<br />
kolejowej, zaowocowały w krótkim czasie powstaniem<br />
wytycznych do budowy jednostopniowych zespołów prostownikowych<br />
oraz pozostałych urządzeń toru głównego<br />
podstacji z transformacją 110/3 kV. Zdecydowano, Ŝe<br />
prototypowy obiekt powstanie w wyniku modernizacji<br />
istniejącej, klasycznej podstacji trakcyjnej Huta Zawadzka<br />
na Centralnej Magistrali Kolejowej. Zadania tego podjęła<br />
się firma <strong>Elester</strong>-<strong>PKP</strong>, a prototypowa podstacja została<br />
uruchomiona w 1999 roku.<br />
Budynek podstacji, ze względu na duŜe gabaryty i łatwą<br />
komunikację, pozwalał na wygodne prowadzenie prac<br />
modernizacyjnych.<br />
Układ przestrzenny<br />
Zasadniczą zmianą w układzie przestrzennym istniejącej<br />
podstacji trakcyjnej Huta Zawadzka była budowa<br />
napowietrznej rozdzielni 110 kV. Likwidacji uległy dotychczasowe<br />
stanowiska transformatorów prostownikowych,<br />
które przeniesiono na teren rozdzielni 110 kV. Pomiędzy<br />
stanowiskami transformatorów i budynkiem podstacji<br />
wybudowano ekranowane mosty szynowe typu rurowego<br />
na podporach stalowych. Budynek podstacyjny został<br />
odpowiednio zaadaptowany, przy czym rozmieszczenie<br />
pomieszczeń i urządzeń nie uległo zasadniczym zmianom.<br />
Całkowicie nowym elementem podstacji były jedynie szafy<br />
zabezpieczeń i pomiarów 110 kV na hali prostownikowo –<br />
rozdzielczej.<br />
Układ zasilania przed modernizacją<br />
Układ przestrzenny zmodernizowanej PT Huta Zawadzka.<br />
Układ zasilania po modernizacji z transformacją 110/3 kV<br />
Rozdzielnia 110 kV<br />
Stan istniejący<br />
Podstacja trakcyjna Huta Zawadzka wybudowana<br />
została w 1977 roku w ramach elektryfikacji Centralnej<br />
Magistrali Kolejowej na odcinku Idzikowice (Radzice) –<br />
Szeligi. W stanie poprzedzającym modernizację podstacja<br />
wyposaŜona była w trzy 6-pulsowe prostowniki PK-17/3,3<br />
z transformatorami 4400 kVA, przestarzałą „piętrową”<br />
rozdzielnicę 3 kV z niesekcjonowaną szyną zbiorczą oraz<br />
zabezpieczenia elektromechaniczne. Zasilanie podstacji<br />
zrealizowane było za pomocą dwóch krótkich linii 15 kV z<br />
sąsiadującej stacji 110/15 kV zakładu energetycznego.<br />
Zasilanie zmodernizowanej podstacji Huta Zawadzka<br />
zrealizowano za pomocą dwóch krótkich linii 110 kV z<br />
sąsiadującej stacji 110/15 kV zakładu energetycznego. Ze<br />
względu na niewielką odległość i wzajemne usytuowanie<br />
obu stacji jedna z linii zasilających wykonana została jako<br />
most szynowy. Drugą linię zrealizowano za pomocą kabla.<br />
Rozdzielnia 110 kV wyposaŜona została w nowoczesną<br />
aparaturę 110 kV produkcji ABB ZWAR z wyłącznikami<br />
SF 6. Rozdzielnia ta zaprojektowana została jako 6-polowa.<br />
W rozwiązaniu pierwotnym posiadała ona 2 pola linii zasilających<br />
z GPZ Huta Zawadzka, 2 pola transformatorów<br />
prostownikowych, 1 pole sprzęgła oraz 1 pole planowanej<br />
linii 110 kV do podstacji trakcyjnej Budy Zosiny (obecnie<br />
Budy Stare). Podstacja ta miała zostać zmodernizowana<br />
w niedalekiej przyszłości, jednak ze względów finanso-<br />
− 2 −
wych plany te zostały odsunięte w czasie. Ostatecznie<br />
dodatkowe pole na PT Huta Zawadzka zostało rozebrane,<br />
a schemat rozdzielni 110 kV – uproszczony do typowego<br />
układu H4 z wyłącznikami w polach liniowych i transformatorowych<br />
oraz dwoma odłącznikami w gałęzi poprzecznej.<br />
Prostownik ten zapewnia 12-fazową pulsację napięcia<br />
wyprostowanego 3,3 kV oraz podwyŜszoną wytrzymałość<br />
zwarciową, wymaganą do pracy w układzie transformacji<br />
jednostopniowej 110/3 kV. Prąd znamionowy prostownika<br />
w III klasie przeciąŜalności wynosi 1700 A i w połączeniu<br />
ze znacznie sztywniejszym napięciem na szynach 3,3 kV<br />
umoŜliwia przesłanie do pojazdu trakcyjnego znacznie<br />
większej mocy niŜ w przypadku stosowanych wcześniej<br />
zespołów prostownikowych PK-17. Dostarczony prostownik<br />
wyposaŜony został w mikroprocesorowe urządzenie<br />
zabezpieczające MPZ-10 firmy MY-SOFT, przystosowane<br />
do komunikacji za pośrednictwem magistrali CANBUS.<br />
Układ MPZ-10 umoŜliwia pomiar prądu oraz napięcia na<br />
wyjściu prostownika, monitoruje temperaturę diod i radiatorów,<br />
a takŜe wykrywa ewentualne zwarcia wewnętrzne.<br />
Rozdzielnia 110 kV na PT Huta Zawadzka.<br />
Transformator prostownikowy TOCRp 7000/115.<br />
Wyłącznik 110 kV typu LTB z komorami SF6.<br />
Zespoły prostownikowe<br />
Zmodernizowana podstacja wyposaŜona została w<br />
dwa zespoły prostownikowe. W zespole prostownikowym<br />
zastosowano czterouzwojeniowy transformator TOCRp<br />
7000/115 dostarczony przez zakłady EMIT z śychlina.<br />
Transformator ten miał przekładnię 115/1,3/1,3/16,5 kV,<br />
układ połączeń YNd11y0d11, moc 7,3 MVA i chłodzenie<br />
naturalne ONAN. WyposaŜony został w 16-stostopniowy,<br />
podobciąŜeniowy przełącznik zaczepów oraz regulator<br />
napięcia firmy Computers & Control. Z uzwojeń 2 x 1,3 kV<br />
transformatora prostownikowego zasilany jest prostownik<br />
PD-17/3,3 wyprodukowany przez Instytut Elektrotechniki.<br />
Uziemnik punktu zerowego i wyprowadzenie napięcia 15 kV.<br />
− 3 −
Regulacja napięcia<br />
Prostownik diodowy PD-17/3,3 z układem MPZ-10.<br />
Połączenia transformatorów prostownikowych z prostownikami<br />
wykonano za pomocą ekranowanych mostów<br />
szynowych produkcji Elektrobudowa S.A. Rozwiązanie to<br />
wybrane zostało ze względu na duŜą odległość pomiędzy<br />
stanowiskami transformatorów i budynkiem podstacyjnym,<br />
a takŜe ze względu na potrzebę wyeliminowania niebezpieczeństwa<br />
wystąpienia zwarcia na wyprowadzeniach<br />
1,3 kV transformatora prostownikowego. Zwarcia w tym<br />
miejscu charakteryzują się duŜą wartością prądu i byłyby<br />
bardzo szkodliwe dla transformatora. W izolatorach przepustowych<br />
do budynku podstacji zainstalowane zostały<br />
przekładniki prądowe dla potrzeb zabezpieczenia róŜnicowego<br />
transformatora oraz zabezpieczenia zwarciowego<br />
prostownika.<br />
Transformator TOCRp 7000/115 wyposaŜony został<br />
w szesnastostopniowy, podobciąŜeniowy przełącznik<br />
zaczepów, włączony w uzwojenie 115 kV od strony punktu<br />
gwiazdowego. Regulacja napięcia odbywa się w zakresie<br />
±10 % (po 8 stopni w górę i w dół). W rozwiązaniu pierwotnym<br />
na PT Huta Zawadzka zastosowano regulator<br />
napięcia RNT-5E firmy Computers & Control, którego<br />
działanie uzaleŜnione było od napięcia na szynie 3 kV DC.<br />
Rozwiązanie to nie zdało egzaminu ze względu na duŜą<br />
zmienność obciąŜenia po stronie prądu stałego i związane<br />
z nią głębokie wahania napięcia na szynie prądu stałego.<br />
W efekcie przełącznik zaczepów wykonywał nadmierną<br />
liczbę operacji i był naraŜony na przedwczesne zuŜycie.<br />
Problem ten rozwiązano przenosząc kryterium działania<br />
regulatora na stronę 110 kV i uzaleŜniając pozycję przełącznika<br />
zaczepów tylko i wyłącznie od aktualnej wartości<br />
napięcia na szynach 110 kV (według zadanej tabeli).<br />
Przyjęty układ eliminował sprzęŜenie zwrotne w działaniu<br />
regulatora napięcia i zapewniał utrzymanie prawidłowej<br />
wartości napięcia na szynie 3 kV nieobciąŜonej podstacji.<br />
Rozwiązanie to uznane zostało za standard i powtórzono<br />
je w kolejnych podstacjach trakcyjnych z transformacją<br />
jednostopniową 110/3 kV.<br />
Zaadoptowany i zmodernizowany budynek PT Huta Zawadzka.<br />
Nowe wyzwania i problemy<br />
Rurowe mosty szynowe między transformatorem i prostownikiem.<br />
Jednym z pierwszych problemów, jakie pojawiły się<br />
w fazie projektowania prototypowej podstacji, był dobór<br />
zabezpieczenia róŜnicowego transformatora prostownikowego.<br />
Chodziło oczywiście o liczbę uzwojeń - Ŝadna z firm<br />
nie oferowała wówczas zabezpieczenia dla transformatora<br />
4-uzwojeniowego. Problem ten został rozwiązany poprzez<br />
zastosowanie układu przekładników pomocniczych, który<br />
na drodze elektrycznej sumował prądy obu uzwojeń prostownikowych.<br />
Rozwiązanie to pozwoliło na zastosowanie<br />
typowego zabezpieczenia 3-wejściowego firmy Alstom.<br />
− 4 −
zastosowanie tych przekładników było i tak konieczne dla<br />
potrzeb zabezpieczenia róŜnicowego transformatora.<br />
Zwłoka czasowa w działaniu tego zabezpieczenia jest<br />
niewielka i ma zadanie tylko i wyłącznie zapewnić skuteczną<br />
likwidację zwarć w sieci trakcyjnej przez wyłączniki<br />
szybkie zasilaczy trakcyjnych. Przyjęty układ zapewniał<br />
skuteczną ochronę prostownika od zwarć wewnętrznych<br />
przy jednoczesnym zachowaniu selektywności działania<br />
zabezpieczeń w rozdzielni 15 kV i 3 kV . Rozwiązanie to<br />
uznane zostało równieŜ za standard i powtórzono je na<br />
kolejnych podstacjach trakcyjnych 110/3 kV.<br />
Szafy zabezpieczeń i pomiarów rozdzielni 110 kV.<br />
Tablica sygnalizacji centralnej rozdzielni 110 kV.<br />
Tablice sterowania i sygnalizacji rozdzielni 110 kV.<br />
Innym problemem była ochrona zwarciowa samego<br />
prostownika. Ze względu na wykorzystanie dodatkowego<br />
uzwojenia transformatora prostownikowego do zasilania<br />
LPN i potrzeb własnych podstacji, pojawił się problem<br />
zapewnienia selektywnej pracy zabezpieczeń w rozdzielni<br />
15 kV przy jednoczesnej skutecznej ochronie prostownika<br />
od zwarć wewnętrznych. Wystąpienia zwarcia wielkoprądowego<br />
w linii potrzeb nietrakcyjnych 15 kV nie moŜe<br />
powodować wyłączenia transformatora 110/1,3/1,3/15 kV,<br />
gdyŜ zwarcie to jest likwidowane selektywnie przez odpowiedni<br />
wyłącznik w rozdzielni 15 kV. W związku z tym<br />
opóźnienie w działaniu zabezpieczenia nadprądowego po<br />
stronie 110 kV powinno wynosić co najmniej 0,4 ÷ 0,6 s.<br />
Jednocześnie wszystkie zwarcia wewnętrzne w prostowniku<br />
diodowym powinny być likwidowane moŜliwie szybko,<br />
a w kaŜdym przypadku z czasem poniŜej 200 ms ze<br />
względu na wytrzymałość zwarciową modułów diodowych.<br />
W celu rozwiązania tego problemu zastosowano dodatkowe<br />
zabezpieczenie nadprądowe, zasilane z przekładników<br />
prądowych umieszczonych w przepustach mostu<br />
szynowego 2 x 1,3 kV. Nie stanowiło to problemu, gdyŜ<br />
− 5 −<br />
Filtr gamma<br />
KaŜdy zespół prostownikowy wyposaŜony został w<br />
indywidualny filtr gamma, składający się z powietrznego<br />
dławika katodowego 6 mH i baterii kondensatorów o pojemności<br />
1000 µF. Dławiki katodowe, wyprodukowane<br />
przez zakłady EMIT z śychlina, zlokalizowano tradycyjnie<br />
obok szaf prostownikowych. Baterie kondensatorów natomiast<br />
umieszczono wraz z dodatkowym wyposaŜeniem<br />
w celkach rozdzielnicy 3 kV. Zabezpieczenie baterii kondensatorów<br />
od skutków zwarć wewnętrznych wykonano<br />
za pomocą bezpieczników topikowych 3 kV w wykonaniu<br />
trakcyjnym. Do kontroli stanu tych bezpieczników, a co za<br />
tym idzie napięcia na poszczególnych kondensatorach,<br />
zastosowano uproszczony przetwornik pomiarowy WN<br />
produkcji <strong>Elester</strong>-<strong>PKP</strong>. Do sterowania pracą filtru gamma<br />
wykorzystano urządzenie MPZ-10, które w porozumieniu z<br />
producentem zostało wyposaŜone w dodatkowe układy<br />
wejść i wyjść. Nadmienić naleŜy, Ŝe koncepcja i projekt<br />
zastosowanego filtru gamma powstały w ścisłej współpracy<br />
z Politechniką Warszawską i przedstawicielami CNTK.<br />
Działanie pojemnościowego filtru gamma róŜniło się<br />
w sposób zasadniczy od działania powszechnie znanych<br />
filtrów rezonansowych (urządzeń wygładzających) na<br />
podstacjach SN/3 kV. Oprócz niewątpliwych zalet filtr<br />
gamma stanowił na początku źródło licznych problemów.
i mniejszą indukcyjność dławika równą 4,4 mH. Natomiast<br />
w zespole prostownikowym 110/3 kV czas zanikania tych<br />
przepięć jest znacznie dłuŜszy, gdyŜ zaindukowanym w<br />
dławiku napięciem ładowana jest bateria kondensatorów<br />
filtru gamma. W niekorzystnym przypadku całkowitego<br />
odciąŜenia podstacji moŜliwe jest utrzymanie się napięcia<br />
na poziomie 5 ÷ 10 kV przez czas kilku sekund. Zjawisko<br />
to stanowiłoby duŜe zagroŜenie dla izolacji sieci trakcyjnej<br />
i urządzeń na podstacji. W celu wyeliminowania przepięć<br />
długotrwałych zastosowano zespół diod bocznikujących<br />
dławik katodowy wraz z elektronicznym układem kontrolującym<br />
stan tych diod i powodującym wyłączenie zespołu<br />
prostownikowego w przypadku ich przebicia i trwałego<br />
zbocznikowania dławika danego zespołu. Układ ten miał<br />
jednak tendencję do zadziałań zbędnych podczas operacji<br />
łączeniowych na rozdzielni 110 kV (otwieranie i zamykanie<br />
odłączników). W celu wyeliminowania tego niekorzystnego<br />
zjawiska w układzie przeciwprzepięciowym na PT Huta<br />
Zawadzka wprowadzone zostały odpowiednie zmiany,<br />
które przyczyniły się do skutecznego wyeliminowania tego<br />
problemu w kolejnych podstacjach 110/3 kV.<br />
Kondensatory filtru gamma w celce rozdzielnicy 3 kV.<br />
Jednym z problemów, charakterystycznych dla zespołów<br />
prostownikowych z pojemnościowym filtrem typu<br />
„gamma”, jest udar prądu towarzyszący załączaniu rozładowanej<br />
baterii kondensatorów pod napięcie. Następujące<br />
po nim oscylacje energii między baterią kondensatorów i<br />
dławikiem katodowym mogą stanowić źródło znacznych<br />
przepięć. W celu ochrony urządzeń podstacji trakcyjnej<br />
przed opisanym wyŜej zjawiskiem zastosowano układ<br />
rozruchowy, składający się z dwóch styczników i opornika.<br />
Rozruch filtru gamma przebiega dwufazowo. W pierwszej<br />
fazie rozruchu następuje zamknięcie stycznika głównego,<br />
a stycznik rozruchowy pozostaje otwarty. Kondensatory<br />
ładowane są przez rezystor, który ogranicza udar prądu<br />
oraz tłumi oscylacje energii. W fazie drugiej natomiast<br />
stycznik rozruchowy zostaje zamknięty, a rezystor zwarty.<br />
Dodatkowo, w celu ochrony wyłączników szybkich przed<br />
udarem prądowym od baterii kondensatorów w przypadku<br />
pobliskich zwarć w sieci trakcyjnej, w szereg z baterią<br />
kondensatorów filtru gamma włączono na stałe niewielką<br />
rezystancję.<br />
Innym problemem, związanym z zastosowaniem<br />
pojemnościowego filtru typu gamma, są stosunkowo duŜe<br />
i długotrwałe przepięcia, powstające w chwili gwałtownego<br />
przejścia zespołu prostownikowego z duŜego obciąŜenia<br />
na pracę jałową. Sytuacja taka ma miejsce w przypadku<br />
działania wyłączników szybkich na podstacji lub w taborze<br />
znajdującym się w jej pobliŜu. Źródłem tych przepięć jest<br />
energia pola magnetycznego zgromadzona w dławiku<br />
katodowym. W przypadku klasycznego zespołu SN/3 kV<br />
przepięcia te nie są groźne z uwagi na udarowy charakter<br />
− 6 −<br />
Układ rozruchowy i diagnostyczny filtru gamma (wnętrze celki).<br />
Rozdzielnia 3 kV<br />
W zmodernizowanej podstacji trakcyjnej 110/3 kV<br />
Huta Zawadzka zastosowano po raz pierwszy w historii<br />
<strong>PKP</strong> dwuczłonową rozdzielnicę prądu stałego 3,3 kV typu<br />
RPS/K, z wysuwnym wyłącznikiem szybkim na wózku,
dostarczoną przez zakłady APENA (obecnie GE Power<br />
Controls). Niespotykaną dotychczas nowością były takŜe<br />
silnikowe napędy odłączników sekcyjnych i obejściowych,<br />
co przyczyniło się do znacznego wzrostu operatywności<br />
dyspozytora zasilania w zakresie awaryjnych przełączeń w<br />
rozdzielni 3 kV. Rozdzielnia prądu stałego wyposaŜona<br />
została ponadto w nowoczesną automatykę rozproszoną,<br />
opartą na sterownikach mikroprocesorowych CZAT 3000,<br />
produkcji <strong>Elester</strong>-<strong>PKP</strong>. Pomiar prądu i napięcia po stronie<br />
prądu stałego odbywał się za pomocą przetworników<br />
pomiarowych, zapewniających pełną separację obwodów<br />
wtórnych rozdzielnicy od obwodów pierwotnych 3 kV DC.<br />
Było to moŜliwe dzięki zasileniu części wysokonapięciowej<br />
przetwornika wprost z napięcia mierzonego, a takŜe dzięki<br />
komunikacji pomiędzy częścią wysoko- i niskonapięciową<br />
zrealizowanej przy pomocy światłowodu. Rozwiązanie to<br />
pozwoliło na podwyŜszenie bezpieczeństwa obsługi oraz<br />
wyeliminowanie transduktorów i uniezaleŜnienie pomiaru<br />
prądu zasilaczy trakcyjnych od obecności pomocniczego<br />
napięcia przemiennego 400/230 V~. Budowa przetwornika<br />
pomiarowego, eksploatowanego na PT Huta Zawadzka,<br />
jest bardzo zbliŜona do oferowanego obecnie przez firmę<br />
<strong>Elester</strong>-<strong>PKP</strong> modułu HVM.<br />
Część wysuwna pola zasilacza – oporniki i bezpieczniki próby linii.<br />
Część wysuwna pola zasilacza – wyłącznik szybki BWS.<br />
Celka minusowa<br />
Rozdzielnica prądu stałego 3 kV typu RPS/K.<br />
Wyłączniki szybkie zasilaczy trakcyjnych, typu BWS,<br />
posiadały zdolność wyłączania prądów zwarciowych na<br />
poziomie 50 kA, występujących w układzie transformacji<br />
jednostopniowej 110/3 kV. Do ochrony podnapięciowej<br />
rozdzielni prądu stałego 3,3 kV zastosowano urządzenie<br />
NAP-TRAK firmy MY-SOFT, które przystosowane zostało<br />
do komunikacji za pomocą magistrali CANBUS.<br />
W ramach modernizacji PT Huta Zawadzka pozostawiono<br />
istniejącą celkę minusową, eliminując jedynie<br />
zbędny odłącznik anodowy trzeciego prostownika. Celka<br />
minusowa wyposaŜona została w elektroniczne zabezpieczenie<br />
ziemnozwarciowe typu EZZ produkcji <strong>Elester</strong>-<strong>PKP</strong>.<br />
Automatyka CZAT 3000 w polu zasilacza trakcyjnego 3 kV.<br />
Rozdzielnica 3 kV. W oddali celka minusowa z EZZ i TCK.<br />
− 7 −
Z uwagi na elektryczne połączenie uziomów rozdzielni<br />
110 kV z uziomem podstacji, zaprojektowano urządzenie<br />
EZZ w wykonaniu dwukierunkowym, z dodatkowym<br />
zwiernikiem dla przepięć ziemnozwarciowych o przeciwnej<br />
polaryzacji. Dla zapewnienia ciągłego monitoringu stanu<br />
sieci powrotnej zastosowano tester ciągłości kabli powrotnych<br />
TCK-1 firmy KOLEN.<br />
Rozdzielnia 15 kV<br />
W budynku podstacji pozostawiono istniejącą rozdzielnicę<br />
15 kV, która została odpowiednio przystosowana<br />
i zmodernizowana. Ze względu na likwidację istniejących<br />
zespołów prostownikowych, liczba pól rozdzielni uległa<br />
zmniejszeniu z 12 do 9. Istniejący odłącznik sekcyjny z<br />
napędem ręcznym, znacznie ograniczający operatywność<br />
dyspozytora zasilania, zastąpiono w pełni wyposaŜonym<br />
polem wyłącznikowym. Do budowy tego pola wykorzystano<br />
aparaturę elektryczną z likwidowanych pól zespołów<br />
prostownikowych. Ostatecznie, rozdzielnia 15 kV składała<br />
się z następujących pól:<br />
• 2 pól zasilających z transformatorów głównych;<br />
• 4 pól linii potrzeb nietrakcyjnych;<br />
• 2 pól transformatorów potrzeb własnych SN/nn;<br />
• 1 pola sprzęgłowego (wyłącznika sekcyjnego);<br />
W pierwszej wersji projektu przyjęto, Ŝe w dodatkowe<br />
uzwojenie 15 kV wyposaŜony będzie tylko jeden z dwóch<br />
transformatorów prostownikowych. ZałoŜenie to wynikało<br />
z braku wcześniejszych doświadczeń odnośnie zasilania<br />
rozdzielni 15 kV z czwartego uzwojenia transformatora<br />
prostownikowego, a takŜe ze względu na przewidywane<br />
problemy w tym zakresie. Zasilanie rezerwowe rozdzielni<br />
15 kV stanowić miał kabel z pobliskiego GPZ. Rozwiązanie<br />
to jednak nie doszło do skutku i zastosowano jednakowe<br />
transformatory prostownikowe. Projektowane pole<br />
dopływowe z GPZ-tu zastąpiono polem dopływowym z<br />
drugiego transformatora prostownikowego. Decyzja ta<br />
okazała się słuszna, gdyŜ prototypowy układ zasilania<br />
rozdzielni 15 kV sprawdził się w praktyce. NaleŜy mieć<br />
równieŜ na uwadze, Ŝe pobliski GPZ wybudowany został<br />
w zasadzie tylko na potrzeby zasilania CMK, a jego dalsza<br />
eksploatacja – po przebudowie PT Huta Zawadzka – była<br />
ekonomicznie nieuzasadniona. W związku tym krótko po<br />
modernizacji podstacji trakcyjnej zakład energetyczny<br />
podjął decyzję o częściowej likwidacji GPZ obok podstacji<br />
(zlikwidowano transformatory 110/15 kV i rozdzielnię SN).<br />
Gdyby więc pierwsza wersja projektu została przyjęta,<br />
zasilanie rezerwowe rozdzielnicy 15 kV stanęłoby pod<br />
znakiem zapytania. Paradoksalnie, po likwidacji rozdzielni<br />
15 kV na GPZ Huta Zawadza, zaistniała konieczność<br />
zasilenia potrzeb własnych tej stacji z podstacji trakcyjnej<br />
(linią niskiego napięcia), a więc w układzie odwrotnym niŜ<br />
przewidywano na początku.<br />
Potrzeby własne<br />
W układzie zasilania potrzeb własnych na PT Huta<br />
Zawadzka pozostawiono istniejące transformatory olejowe<br />
15/0,4 kV o mocy 160 kVA, zlokalizowane na zewnątrz<br />
budynku podstacji w ogrodzonych stoiskach.<br />
Zmodernizowana rozdzielnica 15 kV z zabezpieczeniami MultiMUZ.<br />
W zmodernizowanej rozdzielnicy SN wyeliminowano<br />
istniejącą automatykę przekaźnikową, instalując na jej<br />
miejsce nowoczesne zabezpieczenia cyfrowe MultiMUZ<br />
firmy JM-Tronik. W normalnym układzie pracy rozdzielnia<br />
15 kV zasilana jest z czwartego, połączonego w trójkąt,<br />
uzwojenia 15 kV transformatora prostownikowego. Zasilanie<br />
rozdzielni odbywa się w układzie sieci izolowanej, bez<br />
transformatora uziemiającego i z pozostawieniem istniejących<br />
transformatorów potrzeb własnych 15/0,4 kV o mocy<br />
160 kVA. Zastosowanie układu sieci izolowanej pozwala<br />
na bezproblemowe, awaryjne zasilenie potrzeb własnych<br />
z sąsiedniej podstacji za pomocą LPN.<br />
− 8 −<br />
Pozostawiony transformator potrzeb własnych 15/0,4 kV - 160 kVA.
Likwidacji uległy przestarzałe rozdzielnice okapturzone<br />
niskiego napięcia 230/400 V prądu przemiennego oraz<br />
220 V prądu stałego. Nowe rozdzielnice wykonano jako<br />
wolnostojące i wyposaŜono w nowoczesną aparaturę nn.<br />
Do budowy rozdzielnic zastosowano estetyczne skrzynki<br />
plastikowe produkcji ElektromontaŜ Wrocław. W układzie<br />
zasilania obwodów 220 V prądu stałego zastosowano<br />
bezobsługową baterię akumulatorów i dwa nowoczesne<br />
zasilacze buforowe. Nowa bateria akumulatorów umieszczona<br />
została w istniejącym pomieszczeniu akumulatorni.<br />
Do koordynacji pracy rozdzielni potrzeb własnych zastosowano<br />
sterownik CZAT 3000 produkcji <strong>Elester</strong>-<strong>PKP</strong>.<br />
Automatyka rozproszona<br />
Na zmodernizowanej podstacji Huta Zawadzka po<br />
raz pierwszy w energetyce kolejowej <strong>PKP</strong> zastosowano<br />
system automatyki rozproszonej. Automatyka rozdzielni<br />
prądu stałego 3,3 kV oraz rozdzielni potrzeb własnych<br />
oparta została na sterownikach mikroprocesorowych<br />
CZAT 3000 produkcji <strong>Elester</strong>-<strong>PKP</strong>. Automatyka rozdzielni<br />
15 kV zrealizowana została w oparciu o cyfrowe zespoły<br />
zabezpieczeniowe MultiMUZ firmy JM-Tronik. Urządzenia<br />
te włączone zostały do elektronicznej magistrali wymiany<br />
danych CANBUS, do której ponadto włączono sterowniki<br />
MPZ-10 zespołów prostownikowych oraz zabezpieczenie<br />
podnapięciowe NAP-TRAK firmy MY-SOFT. Dostarczone<br />
przez firmę Alstom zabezpieczenia rozdzielni 110 kV, ze<br />
względu na niekompatybilność ze standardem CANBUS,<br />
zostały włączone do systemu automatyki podstacyjnej za<br />
pośrednictwem modułów CZAT 3000 pełniących funkcję<br />
sprzęgłową. Do sterowania odległościowego odłącznikami<br />
na sieci trakcyjnej zaadoptowano urządzenie Usb-2.<br />
podstacji trakcyjnej, a przede wszystkim wyeliminowało<br />
konieczność układania duŜej liczby kabli sterowniczych na<br />
potrzeby zdalnego sterowania. W przyjętym rozwiązaniu<br />
szafa obiektowa zdalnego sterowania BUSZ, dostarczona<br />
przez <strong>Elester</strong>-<strong>PKP</strong>, komunikowała się z urządzeniami w<br />
poszczególnych polach za pomocą elektronicznej magistrali<br />
CANBUS. Zmodernizowana podstacja włączona<br />
została do istniejącego na CMK systemu zdalnego sterowania<br />
BUSZ-UM, wykorzystującego do komunikacji z NC<br />
Idzikowice urządzenia telegrafii wielokrotnej TgFM i kable<br />
TKD. Prawidłowa współpraca pomiędzy ultranowoczesną<br />
automatyką cyfrową i przestarzałym systemem telegrafii<br />
wielokrotnej świadczy o wysokiej elastyczności oferowanych<br />
przez firmę <strong>Elester</strong>-<strong>PKP</strong> rozwiązań technicznych.<br />
Szafa obiektowa zdalnego sterowania BUSZ na PT Huta Zawadzka.<br />
NC Idzikowice – centrum zdalnego sterowania zasilaniem na CMK.<br />
Zabezpieczenia 110 kV firmy Alstom współpracujące z CZAT 3000.<br />
Sterowanie lokalne<br />
Sterowanie zdalne<br />
Zastosowanie systemu automatyki rozproszonej pozwoliło<br />
na znaczne uproszczenie obwodów wtórnych<br />
− 9 −<br />
Na PT Huta Zawadzka zastosowany został po raz<br />
pierwszy terminal komputerowy, umoŜliwiający wygodną<br />
lokalną obsługę obiektu przez dyŜurnego elektromontera.<br />
Komputer terminala wyposaŜono w monitor LCD, odporny<br />
na silne zakłócenia elektromagnetyczne występujące na<br />
podstacji oraz przyjazne oprogramowanie zobrazowania.
Zastosowanie terminala komputerowego przyczyniło się<br />
do wzrostu bezpieczeństwa lokalnej obsługi podstacji.<br />
Chodzi tutaj w szczególności o moŜliwość zasterowywania<br />
wyłącznikami w rozdzielni 15 kV z bezpiecznej odległości<br />
(dyŜurki), co w przypadku pozostawienia w rozdzielnicy<br />
wyłączników małoolejowych ma duŜe znaczenie. Znane<br />
są bowiem przypadki eksplozji tych wyłączników podczas<br />
załączania na zwarcie.<br />
Podsumowanie<br />
Podstacja trakcyjna Huta Zawadzka była obiektem<br />
prototypowym. W konsekwencji na Ŝadnym etapie realizacji<br />
firma <strong>Elester</strong>-<strong>PKP</strong> nie mogła liczyć na doświadczenia<br />
innych firm w zakresie projektowania i wykonawstwa tego<br />
typu obiektów. To właśnie nasi inŜynierowie musieli stawić<br />
czoła licznym początkowo problemom, z który kaŜdy stanowił<br />
niepowtarzalną okazję do zdobywania nowej wiedzy<br />
i doświadczeń. Dziś z przyjemnością moŜemy stwierdzić,<br />
Ŝe sprostaliśmy wymaganiom Inwestora, a wyniki dotychczasowej<br />
eksploatacji PT Huta Zawadzka potwierdzają<br />
słuszność przyjętych przez naszą firmę rozwiązań.<br />
Wszystko to w połączeniu z faktem, Ŝe modernizację tę<br />
wykonaliśmy w ruchu ciągłym – bez przerw w zasilaniu<br />
sieci trakcyjnej – pozwala nam uwaŜać się za pioniera w<br />
zakresie budowy bądź modernizacji podstacji trakcyjnych<br />
z zastosowaniem transformacji jednostopniowej 110/3 kV.<br />
Terminal komputerowy sterowania lokalnego w dyŜurce podstacji.<br />
Prace w ruchu ciągłym<br />
Ze względu na funkcję jaką pełni PT Huta Zawadzka<br />
w układzie zasilania Centralnej Magistrali Kolejowej, firma<br />
<strong>Elester</strong>-<strong>PKP</strong> nie dysponowała moŜliwością całościowego<br />
wyłączenia obiektu na czas przebudowy. Mimo zastosowania<br />
prototypowych rozwiązań i urządzeń, modernizacja<br />
podstacji musiała zostać przeprowadzona w ruchu ciągłym<br />
– przy zapewnieniu bezprzerwowego zasilania sieci trakcyjnej<br />
i bez zwiększonego poboru mocy na sąsiednich<br />
podstacjach. Warunek ten wynikał z duŜego obciąŜenia<br />
układu zasilania na północnym odcinku CMK przez pociągi<br />
ekspresowe rozwijające prędkość „pod górę”. Sytuacja<br />
ta nie stanowiła jednak większego problemu, ze względu<br />
na opracowaną przez firmę <strong>Elester</strong>-<strong>PKP</strong>, unikalną technologię<br />
przebudowy czynnego obiektu, z przejściową pracą<br />
podstacji na części starych i nowych urządzeń.<br />
PT Huta Zawadzka – stan na dzień 1.12.2006 r.<br />
PPHU <strong>Elester</strong>-<strong>PKP</strong> Sp. z o.o.<br />
ul. Pogonowskiego 81<br />
90-569 Łódź<br />
tel. +48 42 253-46-00<br />
fax. +48 42 253-46-10<br />
www.elester-pkp.com.pl<br />
biuro@elester-pkp.com.pl<br />
W sprawach związanych z budową bądź modernizacją<br />
podstacji trakcyjnych i innych obiektów układu zasilania<br />
elektrotrakcyjnego bądź elektroenergetycznego prosimy<br />
o kontakt z następującym pracownikiem <strong>Elester</strong>-<strong>PKP</strong>:<br />
Jacek Jastrzębski<br />
+48 42 253-46-12<br />
+48 697 044-047<br />
jacek.jastrzebski@elester-pkp.com.pl<br />
© 1999 - 2006 Copyright by <strong>Elester</strong>-<strong>PKP</strong><br />
Centralna Magistrala Kolejowa.<br />
− 10 −