DOŚWIADCZENIA Z BUDOWY PODSTACJI TRAKCYJNEJ ŁOSIÓW

Transkrypt

1

2

3 DOŚWIADCZENIA Z BUDOWY PODSTACJI TRAKCYJNEJ ŁOSIÓW Łódź, październik 2007r.

4 Informacje o firmie Przedsiębiorstwo Produkcyjno Handlowo Usługowe ELESTER-PKP Sp. z o.o. powstało w 1992 roku w wyniku porozumienia pomiędzy Dyrekcją Generalną PKP (obecnie PKP S.A.) a Zakładami Aparatury Elektrycznej ELESTER S.A. w Łodzi (obecnie GE Power Controls S.A.) Podstawowy zakres działalności firmy obejmuje: budowę i serwis systemów zdalnego sterowania; budowę i serwis systemów automatyki trakcyjnej 3,3 kv oraz 660 V; budowę i modernizację obiektów elektroenergetycznych; budowę komputerowych urządzeń SRK; oprogramowanie specjalistyczne; produkcję elektroniczną. Siedziba firmy ELESTER-PKP w Łodzi Polityka jakości Od samego początku działalności w firmie ELESTER-PKP kładziono szczególny nacisk na jakość świadczonych usług i produkowanych wyrobów, a nadrzędnym celem podejmowanych działań było zawsze zadowolenie klienta i spełnianie jego oczekiwań. Efektem tej polityki było uzyskanie w 1997 roku certyfikatu jakości EN ISO 9001, a w sierpniu 2003 po recertyfikacji: Firma dba takŝe o wymaganą certyfikację produkowanych systemów i urządzeń przez uprawnione urzędy i placówki naukowe, a w szczególności: Urząd Transportu Kolejowego / GIK; Urząd Dozoru Technicznego; Instytut Elektrotechniki.

5 Wstęp Spółka Elester-PKP jest liderem na rynku polskim w zakresie budowy oraz modernizacji podstacji trakcyjnych z zastosowaniem transformacji jednostopniowej 110/3 kv. W 1999 roku zbudowaliśmy pierwszy tego typu obiekt PT Huta Zawadzka (CMK). NaleŜy nadmienić, Ŝe prototypową modernizację wykonaliśmy w ruchu ciągłym bez przerw w zasilaniu sieci trakcyjnej i bez zwiększonego poboru mocy na sąsiednich podstacjach. Ponadto w charakterze podwykonawcy zbudowaliśmy podstację trakcyjną Sosnowe na linii E-20 oraz przeprowadziliśmy kompleksową modernizację podstacji trakcyjnej Przecza na linii E-30. Dostarczaliśmy równieŝ urządzenia dla nowych podstacji trakcyjnych Mienia i Sabinka (automatyka rozdzielni 3,3 kv, zabezpieczenie ziemnozwarciowe EZZ, urządzenia sterowania zdalnego oraz transmisji światłowodowej). Nie braliśmy jedynie udziału w budowie podstacji kontenerowej Barłogi, choć obiekt ten został włączony do systemu zdalnego sterowania naszej produkcji (BUSZ-32 w NC Łódź). Ostatnim naszym osiągnięciem jest podstacja trakcyjna Łosiów, która powstała w ramach zadania Przebudowa linii kolejowej E-30 na odcinku Opole Wrocław Legnica. Budowa podstacji trakcyjnej Łosiów. W wyniku postępowania przetargowego, ogłoszonego przez spółkę PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. w Warszawie, wybrano ofertę przedstawioną przez konsorcjum firm PKP Energetyka Sp. z o.o. (lider) i P.P.H.U. Elester-PKP Sp. z o.o. Zamówienie oparte o zasadę projektuj i buduj obejmowało wykonanie wszelkich prac od uzgodnień i inwentaryzacji, przez prace projektowe, budowlane i elektroenergetyczne, po uruchomienie obiektu i oddanie inwestorowi pod klucz.

6 PT Łosiów jest pierwszą w kraju podstacją trakcyjną z jednostopniową transformacja napięcia 110/3 kv z elektronicznymi zabezpieczeniami i automatyką pracującą w pełnej sieci rozproszonej z wykorzystaniem magistrali CAN-BUS. Charakterystyka zadania Projekt (P.P.H.U. ELESTER-PKP Sp. z o.o.) Budowa PT (P.P.H.U. ELESTER-PKP Sp. z o.o.) Linia 110 kv (PKP-Energetyka Sp. z o.o.) Rozdzielnia 110 kv (PKP-Energetyka Sp. z o.o.) Utwardzenie kilku kilometrów drogi dojazdowej (PKP-Energetyka Sp. z o.o.) UłoŜenie kilku kilometrów kabla światłowodowego w CENTRUM Opola (P.P.H.U.ELESTER-PKP Sp. z o.o.) UłoŜenie kabli 3kV (PKP-Energetyka Sp. z o.o.) Dwie drogi transmisji danych do ZDR Opole (P.P.H.U. ELESTER-PKP Sp. z o.o.) Zdalne sterowanie (P.P.H.U. ELESTER-PKP Sp. z o.o.) Sterowanie ( automatyka trakcyjna, sterowanie zdalne, sterowanie lokalne) (P.P.H.U. ELESTER-PKP Sp. z o.o.) Sygnalizacja alarmowa włamania i p.poŝ. (P.P.H.U. ELESTER-PKP Sp. z o.o.) Monitoring na PT (P.P.H.U. ELESTER-PKP Sp. z o.o.) Transmisja światłowodowa (P.P.H.U. ELESTER-PKP Sp. z o.o.) Sterowanie ogrzewaniem i wentylacją (P.P.H.U. ELESTER-PKP Sp. z o.o.) Zabezpieczenia: Rozdzielnia 110 kv Computer & Control Rozdzielnia 15 kv Computer & Control Rozdzielnia prądu stałego - P.P.H.U. ELESTER-PKP Sp. z o.o. Rozdzielnia potrzeb własnych - P.P.H.U. ELESTER-PKP Sp. z o.o.

7 Układ zasilania na linii E-30 Elektryfikowana na początku lat 60-tych linia kolejowa nr 132 Bytom Wrocław Główny, stanowiąca fragment magistrali E30, charakteryzuje się stosunkowo słabym układem zasilania elektrotrakcyjnego. Długość odcinka międzypodstacyjnego PT Przecza PT Lipki wynosi 28 km, co przy przekroju sieci trakcyjnej 320 mm 2 nie gwarantuje utrzymania na pantografie pojazdu trakcyjnego napięcia 2800 V przy mocach lokomotyw na poziomie 6 MW i prędkości pociągów do 160 km/h. Jedną z wielu metod wzmacniania układu zasilania jest modernizacja istniejących podstacji z zastosowaniem transformacji 110/3 kv (modernizacja PT Przecza). Drugą metodą jest budowa nowych podstacji trakcyjnych, zasilanych napięciem SN lub WN, w miejsce istniejących kabin sekcyjnych (budowa PT Łosiów). Istniejący do niedawna układ zasilania Układ zasilania po wybudowaniu PT Łosiów Lokalizacja Lokalizacja nowej podstacji trakcyjnej Łosiów została przewidziana w kilometrze 132,500 linii kolejowej nr 132 Bytom Wrocław Główny, po stronie południowej torów kolejowych. Teren przewidziany pod budowę nowego obiektu nie był zagospodarowany i wyglądał jak na zdjęciu poniŝej.

8 Budynek podstacji Budynek podstacji trakcyjnej Łosiów wykonany został jako murowany, z jednospadowym stropodachem. Gabaryty budynku PT są zbliŝone do stacji trakcyjnej komunikacji miejskiej. Wewnątrz budynku podstacji wydzielono halę główną i pomieszczenia pomocnicze (dyŝurka, WC, prysznic). Zgodnie z obecnym trendem zredukowano do niezbędnego minimum liczbę okien i świetlików. Wejście do budynku stanowią drzwi od strony południowej (główne) i od strony północnej (ewakuacyjne). Linia zasilająca 110 kv Podstacja trakcyjna Łosiów zasilana jest jedną, krótką linią 110 kv, stanowiącą odczep linii 110 kv GPZ Hermanowice GPZ Pawłów spółki EnergiaPro S.A. W ramach zadania wymieniony został jeden słup istniejącej linii 110 kv zakładu energetycznego (zastąpienie słupa odporowego słupem odporowo rozgałęźnym) oraz wybudowano dwa nowe stanowiska słupowe linii do PT Łosiów (przelotowy i krańcowy). Zastosowano do tego celu słupy stalowe o przekroju 16-kątnym produkcji KROMISS BIS. Rozdzielnia 110 kv Rozdzielnię 110 kv na PT Łosiów wykonano jako napowietrzną w układzie pojedynczego pola liniowo transformatorowego. Głównym elementem rozdzielni WN jest kompaktowy moduł Simobreaker (Siemens) integrujący wyłącznik SF6, odłącznik, przekładnik prądowy i ogranicznik przepięć. Pozostała aparatura rozdzielni WN (odłącznik i uziemnik liniowy, odgromniki linii zasilającej, przekładniki napięciowe, uziemnik i odgromnik punktu zerowego transformatora, odłącznik mostu szynowego 15 kv) zostały

9 wykonane klasycznie. Układ i teren rozdzielni 110 kv umoŝliwia w przyszłości rozbudowę o drugie pole oraz stanowisko transformatora 110/15 kv. Zabezpieczenia 110 kv Na PT Łosiów zastosowano cyfrowe zabezpieczenia rozdzielni 110 kv dostarczone przez firmę Computers & Control z Katowic. Urządzenia te przystosowano do komunikacji za pomocą elektronicznej magistrali CANBUS / RS-485 (producent zabezpieczeń dostarczył konwertery protokołów IEC CANBUS). Jest to pierwszy w historii podstacji trakcyjnych 110/3 kv przypadek realizacji automatyki 110 kv w układzie stricte rozproszonym do niedawna bowiem zabezpieczenia 110 kv komunikowały się z pozostałą częścią podstacji poprzez koncentrator lub sterowniki CZAT pełniące funkcję tłumaczy. Współpraca zabezpieczeń 110 kv z magistralą CANBUS

10 Zabezpieczenia prostownika PT Łosiów podobnie jak poprzednie podstacje wyposaŝona została w zabezpieczenie nadprądowe bezzwłoczne (zwarciowe) prostownika trakcyjnego, zasilane z przekładników prądowych umieszczonych na moście szynowym 1,3 kv. Zabezpieczenia te działają na wyłączenie wyłącznika 110 kv zespołu prostownikowego i zostały zrealizowane za pomocą dwóch przekaźników RIT-430A produkcji ZEG Energetyka. Zmiana względem poprzednich obiektów polega na tym, Ŝe przekaźniki te zasilane są napięciem gwarantowanym z baterii akumulatorów 220 V DC. Brak lokalnej rezerwy wyłącznikowej i zabezpieczenie autonomiczne Podstacja trakcyjna Łosiów jest pierwszą podstacją trakcyjną na sieci PKP wyposaŝoną w tylko jeden wyłącznik pomiędzy linią zasilającą i transformatorem zespołu prostownikowego. Konsekwencją tego stanu rzeczy jest brak lokalnej rezerwy wyłącznikowej. Pociąga to za sobą konieczność stosowania specjalnych rozwiązań, zapewniających duŝą niezawodność działania wyłącznika 110 kv w stanach awaryjnych. Jednym z nich jest zastosowanie specjalnego stycznika w obwodach sterowania wyłącznika 110 kv, zapewniającego jego otwarcie przez zabezpieczenie autonomiczne takŝe w przypadku zaniku napięcia 220 V= z baterii akumulatorów.

11 Filtr gamma W rozdzielnicy 3,3 kv podstacji trakcyjnej Łosiów zabudowany został pojemnościowy filtr gamma, według koncepcji inŝynierów Elester-PKP. Schemat obwodu głównego filtra przedstawia się następująco: Pojemność kondensatorów filtru gamma wynosi 4 x 200 µf = 800 µf. Obwód filtra jest chroniony wspólnym dla wszystkich kondensatorów bezpiecznikiem topikowym 100 A oraz ogranicznikiem przepięć. KaŜdy z kondensatorów wyposaŝony jest w przekaźnik kontroli ciśnienia oraz posiada indywidualny rezystor rozładowczy 200 kω. Do uruchomienia filtra słuŝy układ rozruchowy złoŝony z dwóch styczników oraz rezystora rozruchowego 30 Ω. Rezystancja opornika pracy ciągłej wynosi 0,5 Ω. Do monitoringu i zabezpieczenia obwodu filtra słuŝy przetwornik HVM produkcji Elester-PKP. Automatyka filtru gamma zrealizowana została za pomocą sterownika CZAT 3000plus. Sterowanie pracą filtra odbywa się w oparciu o dane otrzymywane z przetwornika HVM. Nowością w algorytmie sterowania jest zachowanie filtra po zaniku napięcia na szynie 3,3 kv otwiera się wówczas tylko stycznik rozruchowy, a filtr pozostaje w stanie gotowym do ponownego załączenia (powrotu napięcia). Automatyka filtru gamma realizuje ponadto zabezpieczenie tyrystorowego ogranicznika przepięć TOP-3 zainstalowanego na dławiku katodowym. Odczyt prądu z przetwornika LEM włączonego w szereg z rezystorem

12 ochronnika TOP-3 odbywa się za pomocą modułu (przetwornika) CZAT 3000plus AIU. Rozdzielnia 15 kv Rozdzielnia 15 kv zaprojektowana została jako 5-polowa (1 pole linii zasilającej, 1 pole transformatora uziemiającego, 1 pole transformatora potrzeb własnych, 2 pola linii potrzeb nietrakcyjnych). Rozdzielnia posiada pojedynczy, niesekcjonowany układ szyn zbiorczych. Na podstacji trakcyjnej Łosiów zastosowano typową rozdzielnię 15 kv typu RWN 17,5 kv. Po raz pierwszy natomiast rozdzielnicę tego typu wyposaŝono w zabezpieczenia firmy Computers & Control z Katowic (typu ZSN 5E-L). Sterowniki zostały przystosowane do komunikacji za pomocą magistrali CANBUS poprzez konwertery IEC CAN. Innym ciekawym rozwiązaniem w rozdzielni 15 kv jest zastosowanie oprócz transformatora uziemiającego 160 kva takŝe drugiego transformatora potrzeb własnych o mocy 40 kva, pozwalającego na bezproblemowe zasilanie potrzeb własnych PT Łosiów z LPN Przecza lub LPN Lipki.

13 Panel sygnalizacji centralnej Na podstacji trakcyjnej Łosiów odstąpiono od zastosowania terminala komputerowego do lokalnej obsługi obiektu. Sterowanie urządzeniami przez dyŝurnego elektromontera obywa się za pomocą sterowników (terminali) polowych bądź przycisków na drzwiach celki. Natomiast do zbiorczej sygnalizacji najwaŝniejszych stanów awaryjnych i ostrzegawczych zastosowano nowy produkt Elester-PKP panel sygnalizacji centralnej CP3, umieszczony w drzwiach szafy rozdzielni potrzeb własnych. Ogrzewanie i wentylacja Na PT Łosiów zastosowano nowe rozwiązania w zakresie ogrzewania i wentylacji budynku podstacyjnego zaczerpnięte w duŝej mierze ze stacji prostownikowych trakcji tramwajowej. Urządzenia wykonawcze dzielą się na następujące grupy urządzeń: wentylatory wyciągowe (2 x 1,1 kw oraz 1 x 0,5 kw); ogrzewacze naścienne (7 x 1,0 kw); przepustnice nawiewów (3 szt.); przepustnice wywiewów (2 szt.);

14 Sterowanie i nadzór nad pracą systemu grzewczo wentylacyjnego sprawuje sterownik CZAT 3000plus w rozdzielni potrzeb własnych. Sterowanie pracą poszczególnych urządzeń wykonawczych odbywa się w oparciu o pomiary temperatury i wilgotności realizowane przez czujniki CZAT 3000plus THU (komunikacja poprzez RS-485). Na hali podstacji trakcyjnej utrzymywana jest temperatura i wilgotność zapewniająca prawidłowe warunki pracy urządzeń. Monitoring video Podstacja trakcyjna Łosiów wyposaŝona została w system monitoringu zapewniający dyspozytorowi zasilania w NC Opole pełną informację o stanie obsługiwanej zdalnie PT. W szczególności umoŝliwia on weryfikację meldunków z instalacji przeciwpoŝarowej i przeciw-włamaniowej. Obraz z kamer zainstalowanych na hali podstacji przesyłany jest do NC Opole w postaci cyfrowej poprzez łącze światłowodowe.

15 Sterowanie zdalne PT Łosiów przystosowana została w pełni do pracy bezobsługowej i zdalnego sterowania z NC Opole za pomocą systemu BUSZ-CZAT naszej firmy. Do transmisji danych na potrzeby zdalnego sterowania, uzaleŝnień elektronicznych, monitoringu terenu, telefonii VoIP oraz pomiarów energii wykorzystywany jest ring światłowodowy. Zastosowane rozwiązania teleinformatyczne naleŝą do najnowocześniejszych na sieci PKP. Transmisja danych do dyspozytury EnergiaPro (ZDR Opole) Zgodnie z warunkami przyłączenia PT Łosiów do sieci 110 kv spółki EnergiaPro naleŝało zapewnić odwzorowanie stanu urządzeń nowej podstacji trakcyjnej w ZDR Opole (dwa niezaleŝne kanały transmisji). Problem ten rozwiązano przesyłając informacje najpierw z PT Łosiów do NC Opole za pomocą światłowodu, a następnie z NC Opole do ZDR Opole za pomocą modemów i kabla teletechnicznego zgodnie ze standardami EnergiaPro. Drugi kanał transmisji stanowi łącze GPRS. Do konwersji protokołów na PT Łosiów z PPM2 (protokół kolejowy ) na DNP 3.0 (protokół uŝywany w EnergiaPro) wykorzystano koncentrator stacyjny Ex-micro2c_wxa firmy Elkomtech, przyłączony do magistrali CANBUS. Zastosowane na podstacji Łosiów rozwiązanie pozwala na udostępnienie dyspozytorowi energetyki zawodowej dowolnych serii meldunkowych występujących na magistrali CAN.

16 **** - urządzenia w/g standardów EnergiaPro Protokół transmisji do ZDR Opole: DNP 3.0 Protokół transmisji do NC Opole: PPM3 Oświetlenie podstacji Jednym z waŝniejszych czynników decydujących o bezpieczeństwie oraz wygodzie wykonywania prac konserwacyjnych na podstacji trakcyjnej jest zapewnienie właściwego oświetlenia miejsca pracy. Projektując podstację trakcyjną Łosiów nasi inŝynierowie dołoŝyli wszelkich starań, aby spełnione zostały wszystkie wymagania normy PN-EN :2004 w tym zakresie. Do projektowania instalacji oświetlenia podstawowego i awaryjnego podstacji wykorzystano nowoczesne oprogramowanie symulacyjne.

17 Galeria zdjęć