Baza technologii

Opis technologii / usługi

Proponowane rozwiązanie polega na wprowadzeniu na wybranych odcinkach linii kolejowych, zwłaszcza o dużej prędkości jazdy, podwyższonego poziomu napięcia stałego zasilającego trakcję elektryczną - o wartości określonej wstępnie jako 9000V. Odcinki linii będą zasilane z pól podstacji zawierających transformatory zasilające prostowniki trakcyjne o napięciu 9kV. Korzyść proponowanego rozwiązania zawiera się w zapewnieniu przejściowego okresu dostosowawczego modernizacji, podczas którego nowobudowane linie o napięciu 9kV współdziałałyby z trakcją o dotychczasowym napięciu 3kV – stanowiąc początkowo zasilanie dla dotychczasowych linii trakcyjnych 3kV. Wyposażenie nowych podstacji trakcyjnych w podwójne pola zasilania 3kV oraz 9kV i wyprowadzenie linii zasilających 9kV DC pozwoli na zmniejszenie liczby podstacji i zwiększenie odległości między podstacjami. Linie trakcyjne 3kV zostaną sprzęgnięte poprzecznie z liniami 9kV za pomocą sprzęgających transformatorów energoelektronicznych napięcia stałego na napięcie stałe 9kV/3kV. Urządzenia te zapewnią jednocześnie izolację galwaniczną pomiędzy trakcją 3kV i 9kV. Zgodnie z proponowanym rozwiązaniem transformatory energoelektroniczne będą ponadto wykonywane w odmianie o konstrukcji umożliwiającej instalowanie ich w pojazdach trakcyjnych - gdzie będą służyły jako przekształtniki napędowe oraz pokładowe przetwornice zasilania urządzeń pomocniczych pojazdów trakcyjnych - zasilane z sieci trakcyjnej 9000 V DC.

Zalety / korzyści z zastosowania technologii

Podwyższenie poziomu napięcia zasilania linii kolejowych w długotrwałej perspektywie przyniesie istotne korzyści dla wszystkich spółek Grupy PKP S.A. poprzez zmniejszenie strat energii, uproszczenie struktury systemu zasilania, obniżenie kosztów inwestycji oraz dla całej krajowej gospodarki – stymulując rozwój polskiego przemysłu elektromaszynowego i energoelektronicznego. Proponowany system zasilania trakcji elektrycznej podwyższonym napięciem stałym łączy w sobie zalety istniejącego w Polsce systemu 3kV oraz europejskich systemów zasilania napięcia przemiennym 25kV umożliwiając: (i) istotne zmniejszenie strat energii w sieci trakcyjnej w porównaniu z systemem 3kV, wzrost efektywności energetycznej obwodów trakcji elektrycznej z 90% do 95% , a tym samym wzrost konkurencyjności transportu kolejowego, (ii) symetryczne zasilanie trójfazowe z krajowego systemu elektroenergetycznego, (iii) rozdział mocy pobieranej przez przejeżdżający pociąg pomiędzy sąsiadujące podstacje trakcyjne, (iv) zastosowanie lżejszych przewodów trakcyjnych na liniach o prędkości zwiększonej do 200km/h a w przyszlości do 250 km/h - zmniejszenie przekroju miedzianych przewodów jezdnych wymaganych przy duzych prędkościach z 610 mm2 do 340 mm2 (v) zwiększenie dopuszczalnych odległości pomiędzy podstacjami z 15 km do 45 km, (vi) uproszczenie konstrukcji pokładowych przekształtników zasilających w pojazdach trakcyjnych (filtr wejściowy + falownik napięcia) w porównaniu z trakcją 25 kV AC (gdzie jest konieczność stosowania ciężkiego transformatora).

Zastosowanie rynkowe

System transportu kolejowego wykorzystując powszechnie dostępną technologię powinien, co do zasady, oferować lepsze czasy przejazdu od transportu samochodowego oraz lotniczego. Dominujący w Polsce i obecny w części krajów Europy system zasilania napięciem stałym 3kV DC staje się nieefektywny ekonomicznie, zwłaszcza przy dużym zapotrzebowaniu na moc np. przy dużych prędkościach pociągów. Dostępna obecnie technologia urządzeń energoelektronicznych jest wystarczająco dojrzała, aby umożliwić zastępowanie sieci trakcyjnej napięcia stałego 3kV nowymi, bardziej efektywnymi sieciami podwyższonego napięcia stałego z pełną automatyką łączeniową prądu stałego - zamiast, jak dotychczas w innych krajach, sieciami napięcia przemiennego 25kV. Celem rozwiązania jest wprowadzenie na odcinkach linii kolejowych systemu zasilania trakcji elektrycznej podwyższonym napięciem stałym 9000 V - zapewniającym wzrost prędkości pociągów i zmniejszenie strat energii. Rozwiązanie przewiduje okres przejściowy, w którym proponowane w rozwiązaniu transformatory energoelektroniczne 9kV/3k będą służyły do zasilania dotychczasowej trakcji 3kV z nowych linii 9000V DC. Proponowane transformatory energoelektroniczne będą mogły być również wykorzystywane do sprzęgania z nowymi liniami 9kV DC magazynów energii. Docelowo transformatory energoelektroniczne 9kV/3kV będą służyć jako pokładowe przekształtniki napędowe i przetwornice zasilające w elektrycznych pojazdach trakcyjnych zasilanych z linii 9000V DC.

Tagi

Branże

Pliki

Prezentzcja MMB Drives - zgloszenie konkursowe kolej2023.pdf (9.74 MB)