Press "Enter" to skip to content

Белешки за електрификација на транспортот во Град Скопје – топологии на напојувања и подстаници | Кирил Минанов

Што е подстаница? 

Се работи за чвор, во електроенергетски систем. Во класична смисла зборуваме за партер ширина и должина, заштитен со ограда, каде можеме да видиме интерконекција меѓу мрежи, жици од една страна, жици од друга страна и медиум на поврзаување помеѓу, потоа, поврзани трансформатори од една и од друга страна, коишто подигнуваат или спуштаат напони и струи со едни велични во други величини потребни на соодветно конзумно подрачје, според тоа, енергијата добива трансформации и се трансформира на разни напонски нивоа. Партерот како подстаница е погодно за работа на инженери во смисла на мерења на напони и струи, активни и реактивни моќи, заштити од форми на кратки споеви, струјни и напонски преоптоварувања, поставување опрема, кранови и тн. Според тоа, во широка смисла, подстаница е поле коешто поврзува и разврзува, заземјува, регулира тек на моќ преку напони или оптимизира ток на моќ. Подстаница за тракција може да се занимава и со компензирачко поле за реактивна моќ, со исправувачки елементи во смисла на тролејбуска и трамвајска мрежа. И исто така, континуиран мониторинг, дијагноза и далечинско управување при испади, и слично.       

https://www.irfca.org/docs/traction-feeding-schematic.html
железница
напојување од 110 [kV] или 35 [kV] мрежа
трансформатор за тракција 25 [kV]
изолатори, осигурувачи
секционирање и субсекционирање
нисконапонски еднофазни буст трафо на бандера
громобранско јаже врзано за земја со шини
25 [kV] надземна мрежа x 2 линии
подстаница
партер за подстаница
25 x 35 метри
20 x 30 метри
20 x 25 метри
15 x 25 метри
15 x 20 метри
10 x 15 метри
трофазен систем трансформиран во двофазен систем за напојување на еднофазна надземна линија на 25 [kV]
монтирани серијски и еднофазни буст трансформатори на надземна мрежа на позитивен потенцијал на вод на 25 [kV] за подигнување на напон на подалечна линија којашто не е блиску до подстаница
повратна линија на секундар на буст трафо е врзана со шини и со негативен потенцијал на трофазно-двофазно трафо од коешто се влечат дисперзивни струи низ земја
110/35/20 [kV] на 25 [kV]
подстаници за напојување
еднофазна трафостаница за напојување
влечење фазна линија на различни делници на траса од трифазна мрежа
https://www.irfca.org/docs/traction-schematics.html
едноставен систем на
надземна мрежа и повратна линија низ шини

надземна мрежа со
буст трафо со повратна линија со изолирани шински секции

автотансформатор 2 x 25 [kV]
со повратна линија со негативен потенцијал којашто влече струи од собирница на шини
booster transformer
еднофазно серијски врзанo за надземна мрежа трафо
негативен потенцијал на шини
позитивен потенцијал на надземна мрежа
подстаница со трафо за напојување
покриен тип подстаница
за вградување во урбан пејзаж
3 фазна мрежа
25 [kV] подстаница на страна на надземна мрежа
тракцијски трансформатор
локомотива
шини
струи на надземна мрежа
струи на шини
бандера
заземјување на бандери и шини на ист потенцијал и линија со земја
бустер трафо
бустер се користи кога линијата е оддалечена од подстаница
серијски врзан со надземна мрежа
еднофазен
шини, изолатори, паралелно повратно громобранско јаже
подстаница
600 [V] и 750 [V]
споделување на подстаници
меѓу шински и булеварски електричен транспорт
подстаница
подстаница
центар на град
оградена
подстаница во ДЕПО
отворен тип
оградена подстаница за урбани потреби
затворен тип

Подстаници, скретници, надземни кабли

Изградбата на подстаница е повеќе од 1 милион евра. Една скретница е повеќе десетици илјади евра. Профилирани бакарни водови чинат над десет евра по килограм, а „фидер“ кабли повеќе од десет евра по килограм.

Тролејбуска и трамвајска мрежа
Заеднички подстаници

Трамвај користи еден бакарен вод за влечење напон, позитивен пол, којшто се „обесува“ за столбови, додека како втор, негативен пол, се користат трамвајски шини, а во многу системи и врзани серијски за мрежата, трансформатори коишто го подигнуваат напонот на места коишто се поодалечени од подстаница (трафостаница), каде што напонот „паѓа“, но во исто време, таквите трансформатори ја врзуваат негативната страна со шините, негативниот потенцијал во однос на надземната мрежа, а тоа се прави за да се влечат струи коишто „бегаат“ низ земјата и затвораат круг низ подземна инсталација и со долготрајно дејство прават кородирање на цевки и инсталации.

Кај тролејбуската мрежа, од друга страна и за позитивниот и за негативниот пол се користат бакарни водови коишто се „бесат“, односно „висат“ на столбовите.

Планирање на систем од трамваи и тролејбуси, неминовно повлекува планирање на заеднички подстаници. Тоа е предност при инвестирање во повеќедеценијски проект.

Мрежата е поделена во поголем број секции, а должината на секциите е ограничена поради падовите на напон во мрежата коишто се подигнуваат со нови подстаници или со еднофазни трансформатори за одржување на напон на номинална вредност.

Напојување од
Наизменична мрежа
Еднонасочна мрежа

AC мрежа 
AC мотори 
Наизменичен напон од надземна мрежа, исправувачко трафо, еднонасочен линк, инвертер, трифазни индукцијски мотори.
Трофазни, индукцијски фреквенцијски контролирани мотори 
напојувани од еднонасочен линк 
од наизменична мрежа 
AC DC подстаница  
DC link 

3 phase frequency controlled 
4 induction motors 
AC мрежа 
DC мотор 
Наизменична мрежа, трафо, еднонасочен линк, еднонасочни мотори. 
Дополнителни системи влечат напон од секундар на трафо.
AC DC подстаница
DC мрежа / DC link
DC мотор 
Еднонасочна мрежа, еднонасочни мотори. 
Дополнителни системи се директно врзани на линк со прекинувачи. 
Алтернатор се користи за полнење батерии преку исправувачи за дополнителни потреби во возило.
AC мрежа 
AC мотор 

Наизменична мрежа, исправувачко трафо, еднонасочен линк, мотори. 
Дополнителни системи влечат напон од еднонасочен линк преку back-boost преобразувач, трофазно трафо и тн. 
https://www.researchgate.net/publication/224829683_Power_System_Modelling_for_Urban_Massive_Transportation_Systems
дијаграм на подстаница
наизменична мрежа
изолација
осигурувачи
трафо
исправување
пеглање на напон со кондензаторски паралелно врзани модули
тракцијска мрежа
modern design of onboard traction transformers – jurkovic, sitar, zarko, 2014
https://bit.ly/2JBUceI

traction circuits and choppers
15 / 25 kV 50 Hz AC
3 kV DC
1,5 kV DC
DC links
chopper step-up
chopper step-down
топологија на елементи

buck step-down
switched mode power supplies
Power Semiconductor Applications – Philips Semiconductors
топологија на елементи
boost step-up
switched mode power supplies
Power Semiconductor Applications – Philips Semiconductors
buck
boost
switch time on-off
напони и фреквенции на мрежа
Објава на мрежа 2019
Македонски железници
https://www.mzi.mk/documents/OBJAVA-NA-MREZA-2019.pdf
П изведба на бандерашка инсталација, бетонски саркогаф, заземување, кабли и мрежа, бесење на надзмена мрежа и димензонирање на изолатори
двоколосечна инсталација на траса
подстаницата е во лево невидлива за очи
АЦ надземна мрежа
ДЦ линк од надземна мрежа
подстаница на 110
подстаница на 35
подстаница на 20
подстаница за наизменична електрична енергија
подстаница за еднонасочен напон
корозија на подземен катастар
инсталации под земја
водење на дисперзирани струи од повратна
AC DC подстаница
катодна и анодна страна на бетон
анодна и катодна страна на земја
катодна и анодна страна на влечно возило на шини и подстаница
нагризувања на подземни цевки и арматури
наизменични и еднонасочни струи низ земја
бандера на патот, две варијанти на изведба за еднонасочна мрежа
заземјување на метална бандера со шини без громобранско јаже
заземјување на бандери со гром јаже без директно врзување на секоја бандера со шини

знаци крај патот – иво андриќ
АЦ ДЦ подстаница
димензија на плато на подстаница од бетон и цигла со ширина од 6 метри и должина на 20 метри, а висина од 8 метри
дел од опремата е на отворено
мрежата се „беси“ странично на бандера
двоколосечната трака не се гледа на сликата
П изведба бандерашка конструкција
поддршка за два колосека и заземјување на бандера со шини
подстаница со 4 секции за напред и назад
4 секции е еднакво на комбинација од 2 до 4 трансформатори во ависност од делницата и диемнзионирањето од употребата

AC DC подстаница
трансформатори
исправувачки ормари
филтрирање
блок дијаграм
ХЕСОП | HESOP converter 1500 [V]
alstom

Тракцијски трансформатори
Помошни трансформатори при тракција
Трафо во подстаници

Фидер трансформатори за еднонасочна тракција се користат за напојување на исправувачи, а се напојуваат од наизменична трофазна мрежа. ДЦ трафо напојува надземен вод за трамвај или тролејбус или трета шина за метро. Исправувачите и трафото се интегрирани како единствен систем во подстаница. Имаат моќ до 1 [MVA] за трамвај и троли. Наизменична мрежа на примар со лепеза од 110/35/20/10 [kV], а на секундар со исправување и до 3000/1500/750/600 [V], со пеглање со кондензатори.

Бустер трансформатори се користат со наизменична мрежа за да ја собираат повратната струја од шините и земјата во повратниот спроводник. Дисперзијата на струите од повратните шини уништува кабли, железни конструкции на мостови, метални цевки, арматури и тн. Создаваат интерференции поради репродукција на електромагнетно поле во метални предмети со коишто доаѓаат во контакт. Електрониката којашто е присутна во сите уреди и распространета насекаде бара инсталација на овој тип на трафо-а коишто ги собираат шините на специјален спроводник до заземјување. Бустер трафо е еднофазно трафо со однос 1:1, со мала импеданса; како напонски мост. Моќ под 800 [kVA], за мрежа под 25 [kV], работат на спектар од фреквенции од 16,67, 25, 50 и 60 [Hz], струи под 800 [A]. Херметички затворен, со масло.

booster

Помошни трансформатори се трофазни трансформатори коишто се инсталираат на бандери долж линијата на трасата на трифазни мрежи и служат за дополнително напојување за тракцијски системи за светло, топлина, друго, како и за репродукција на еднофазен напон за слични потреби.

auxiliary

Изолацијски трансформатор е трансформатор којшто одделува наизменична мрежа од еднонасочни струи коишто се дисперзираат блиску до шини со негативен потенцијал од еднонасочна струја, коишто се во близина на шини со негативен потенцијал коишто се дисперзираат од наизменична струја. Моќ до 10 [MVA], еднофазни од 15 [kVA] до 25 [kVA] и се инсталираат на места кадешто има премин од една напојна мрежа на друга.

Влечни трансформатори се наоѓаат внатре во влечни возила и се користат за напојување на локомотиви и возови. Тракцијските трансформатори за локомотиви и возови, покрај на наизменична мрежа, работат и на еднонасочна мрежа. Покрај намотките за влеча, трансформаторот има високонапонски навивки (примар), навивки за филтрирање, помошни навивки, навивки за грејачи, и тн. Вградените влечни трансформатори се инсталирани во електричното возило според спецификите на барањата за возилата. Влечниот трансформатор е најтешкиот дел од машината. Димензиите на трансформаторот (волумен и маса) мора да одговараат на тешки механички оптоварувања без да се нарушат перформансите на возилото.

heavy machine on board
traction transformer

Струите на оптоварување се несинусоидални поради хармоници од преобразувачи коишто имаат нелинеарни оптоварувања. Неопходно е да се пресмета влијание на хармониците, поради тоа што влијанието на хармониците ја намалува ефикасноста на трансформаторот, а со тоа и животниот век на изолацијата.
Специфики на тракцијските трансформатори (on board) се: Чести промени на оптоварувања при експлоатација во динамични услови, поради движење на возилото и близина на луѓе. За градба на влечни трансформатори (on board) се користат висока класа на материјали поради безбедност при запаливост, заштита на животна средина, отпорност на чести вибрации.
блок дијаграм на влечно возило
пантограф влече од наизменична мрежа

осигурувачи на кров на возило
исправувачко трафо
ДЦ линк до инвертер до 3 фазни, 4 индукцијски мотори
ДЦ линк до помошни системи за ладење, компресор, кондензатори, вентилатори
а во случај на трамвај или тролејбус којшто влече напон од еднонасочна мрежа, трансформацијата направена во подстаница, се подигнува или спушта со чопери (buck-boost) и од инвертори се преобразува до 3 фазни, 4 индукцијски мотори

магнетни силови линии





кон дванаесетиот дел – контрола и управување на микромотори
кон единаесетиот дел – топологии на напојувања и подстаници
кон десетиот дел – формули
кон деветиот дел – ЛРТ мастер план
кон осмиот дел – инженерски антиупатства
кон седмиот дел – тракција и формирање трака
кон шестиот дел – култура X
кон петиот дел – возила и безбедност
кон четвриот дел – пантограф и троли
кон третиот дел – траси
кон вториот дел – шински систем
кон првиот дел – мотори

кон зеро – историја на макжелезници

Референци+ 

Thyristor controlled power for electric motors, R. S. Ramshaw
Power electronics, Daniel W. Hart
Power Semiconductor Applications, Philips Semiconductors
Application Manual Power Semiconductors SEMIKRON International GmbH, Wintrich, Ulrich, Tursky, Reimann
Practical Variable Speed Drives and Power Electronics, Malcolm Barnes
Electric traction, Prof. PhD Nikola Lj. Cekredzi, Electro-technical faculty – Skopje, University of St. Cyril and Methodious, 1999
Railway electrification systems & engineering, Shailah Frey
Electrical Railway Transportation Systems, Morris Brenna, Federika Foiadelli, Dario Zaninelli
Electrical Motors and Drives, fundamentals, types and applications, Austin Hughes and Bill Drury
A textbook of electrical technology, Volume III, Transmission, distribution and utilization, 43. Electric traction, B.L Theraja, A.K. Theraja
Electromagnetic Foundations of Electrical Engineering, J. A. Brandão Faria
Traction feeding schematic https://www.irfca.org/docs/traction-feeding-schematic.html
Modern design of onboard traction transformers, Jurkovic, Sitar, Zarko, 2014, Research gate
Power System Modelling for Urban Massive Transportation Systems, Rios, Ramos, 2012, Research gate
Calculation method for powering a tramway network, Jakob Edstrand, CHALMERS, University of technology, Goteborg, Sweden 2012
Објава на мрежа 2019 Македонски железници https://www.mzi.mk/documents/OBJAVA-NA-MREZA-2019.pdf
LRT – Light Rail Transit, Institute of Urban Transport India
Elektricne masine i postrojenja, Naucna Knjiga 1988, Milos Petrovic
Elektricna vuca, Naucna Knjiga 1974, Dr. Inz. Bozidar Z. Radojkovic
Интервју, Зоран Кракутовски, Катедрата за железници при Градежниот факултет во Скопје
Предавања на Добри Чундев, Конференција за ел. возила 2013
Интервју, Петровиќ Слободан
Интервју, Марјан Матевски, МЖ
Keysan lectures http://keysan.me
МАКО СИГРЕ 2007 A1-03R, Развој на асинхрониот мотор од Тесла до денес, Чундев Мирчевски
The PN Junction. Universidad de Granada-Spain Creative Commons By-NonCommercial-NonDerivs
Ферми рамниште на валентни и спроводливи електрони https://www.youtube.com/watch?v=zdmEaXnB-5Q
Политики на ЕВРОПСКА унија EУ Директиви
IEC 62196
Light Rail Transit Association
trampower
abb
Type 2 connector
exciter
IEC Standard 60850, Railway applications – supply voltages of traction systems
IEC Standard 60038, Standard Voltages
Стандард за шински апликации BS EN 50163
Стандард за шински апликации IEC 60850
Safe operating area https://en.wikipedia.org/wiki/Safe_operating_area
Листа на електрифицирани системи
Electrification of the Transport System, European Comission 2017, Directorate-General for Research and Innovation, Studies and Report
Commons
Производители на автобуси, тролејбуси, трамваи, инвертори
bkm
etonltd
trolza
skoda
solarisbus
laz
trans-alfa
vanhool
trolleybus manufacturers
Yaskawa America
OppCharge отворен протокол
ЕЛФА Сименс
HESOP converter, ALSTOM
ЕЛЕМ ветерни паркови
Сименс СГТ750 гасна турбина
Турбини: Пелтонова, Францисова, Капланова
окно
porta3.mk
СКУП МКД
Види Вака медиа, https://www.facebook.com/watch/?v=2132703696851421
Македонски Железници, историја
Македонски Железници, јавни информации
ЈСП информации за Chariot електричен автобус Безбедност за ел. возила и автомобили GB/T 19751-2005
Физибилити студија за трамвајски систем во Град Скопје, јавни податоци
Оригинални слики за ел. возила пред 1930 https://mashable.com
еуростат
GSP
Дизајн на железница, дизајн Владимир Билд информации
Кирил Минанов, предавање за електрични возила, Автономна зона ден 14, ФЕИТ амфитеатар, 24 февруари 2015, 1800 часот
Приватни видеа Кирил Минанов


Mission News Theme by Compete Themes.