1. PARALLEL CONNECTION OF
TRACTION SUBSTATIONS FOR
PEAK POWER REDUCTION AND
ADJUSTMENT OF PROTECTIVE
RELAYS

2. Jedan od najjednostavnijih načina
smanjenja ukupnih troškova za električnu
energiju je nedijeljenje teretnih vlakova.
U ovom slučaju se zapravo povećavaju
troškovi vršne snage, ali se ukupni troškovi
za utrošenu električnu energiju smanjuju.
U ovom radu je prikazan proračun
impedancija i struja kratkih spojeva.

3. Dat je akcent na podešenje distantne zaštite
kontaktne mreže samostalno priključenih
elektrovučnih podstanica kao i paralelno
spregnutih elektrovučnih podstanica

4. SUSTAV ELEKTRIČNE VUČE
25 kV; 50 Hz
Paralelno sprezanje elektrovučnih podstanica

5. Elektrovučno vozilo na pruzi zahtijeva snagu:
P= 𝑈 ∙ 𝐼 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜑 (1)
gdje je: 𝑈 – električni napon 𝑉 ,
𝐼 – intenzitet električne struje 𝐴 ,
cos 𝜑 – faktor snage
Kada je u funkciji samo jedna elektrovučna
podstanica vrijedi izraz (1), a kada su dvije
elektrovučne podstanice spregnute paralelno vrijedi
izraz: 𝑃 = 𝑃1 + 𝑃2 (2)
𝑃1<𝑃
𝑃2<𝑃
smanjuju se troškovi vršne
snage

6. Treba izbjeći nesimetriju.
Naponi na primarima i sekundarima obje
podstanice trebaju biti jednaki po modulu i kutu
kako bi se izbjegla pojava tranzitnih struja.
Potreban brzi regulator napona kako bi se
spriječila pojava tranzitne struje, odnosno tranzit
radne i jalove snage kroz kontaktnu mrežu i
održao isti naponski nivo

7. Ekvivalentna shema dvije paralelno
spregnute elektrovučne podstanice.
𝑈𝐴1- fazni napon trofazne mreže na ulazu u prvu podstanicu,
𝑈𝐴2- fazni napon trofazne mreže na ulazu u drugu podstanicu,
𝑍 𝐷𝑉 - impedancija dalekovoda po fazi,
𝑍 𝐾𝑀 - impedancija kraka kontaktne mreže koja odgovara polovini rastojanja
između elektrovučnih podstanica,
𝐼𝐴 - fazna struja kroz dalekovod,
𝐼 𝐾𝑀
′
- tranzitna struja kroz kontaktnu mrežu svedena na primarnu stranu,
𝑍 𝐸 - ekvivalentna impedancija.

8. 𝐼 𝐾𝑀
′
=
𝑈𝐴1 − 𝑈𝐴2
𝑍 𝐸
gdje je: 𝑍 𝐸 = 2 ∙ 𝑍 𝐸𝑉𝑃
′
+ 𝑍 𝐾𝑀
′
+ 𝑍 𝐷𝑉 ∙ 𝑏 − 𝑍 𝐷𝑉
𝑏 =
1
1 − 𝑎
𝑎 = 𝑒 𝑗
2𝜋
3 = −
1
2
+ 𝑗 ∙
3
2
- kompleksni operator direktnog trofaznog
sistema,
𝑍 𝐸𝑉𝑃
′
– ekvivalentna impedancija elektrovučne podstanice
Realni i imaginarni dijelovi ekvivalentne impedancije 𝑍 𝐸 su dati slijedećim
izrazima
𝑅 𝐸 = 𝑅 𝐸𝑉𝑃
′
+ 𝑅 𝐾𝑀
′
−
3
3
∙ (𝑋 𝐸𝑉𝑃
′
+ 𝑋 𝐾𝑀
′
+ 𝑋 𝐷𝑉)
𝑋 𝐸 = 𝑋 𝐸𝑉𝑃
′
+ 𝑋 𝐾𝑀
′
+
3
3
∙ 𝑅 𝐸𝑉𝑃
′
+ 𝑅 𝐾𝑀
′
+ 𝑅 𝐷𝑉
Tranzitna struja kroz kontaktnu mrežu pri paralelnoj sprezi dvije elektrovučne
podstanice svedena na primarnu stranu

9. Kako su primarni namotaji vučnih transformatora povezani na iste faze moguće
su struje izjednačenja i kroz dalekovod na koji su priključeni paralelno
spregnuti transformatori, jer je poprečni presjek provodnika dalekovoda mnogo
veći od ekvivalentnog poprečnog presjeka kontaktne mreže, što je povoljno jer
se tako smanjuju tranzitne struje kroz kontaktnu mrežu ili se u krajnjem slučaju
izbjegava njihova pojava i utjecaj u kontaktnoj mreži.
U ovom slučaju potrebno je osigurati selektivnost i točnost distantne zaštite
kontaktne mreže pomoću releja smjera snage u postrojenjima za sekcioniranje,
jer se energija do elektrovučnog vozila i mjesta zemljospoja dostavlja dvostrano.

10. Pozicioniranje zaštitnih releja u postrojenjima za sekcioniranje kada
su elektrovučne podstanice spregnute paralelno
Selektivnost distantne zaštite kontaktne mreže se postiže stupnjevanjem
zaštitnih zona i to u tri zone tzv. stupnjevanjem „u susret”

11. Proračun impedancija i struje kratkog spoja
Ekvivalentna shema sustava električne vuče 25 kV; 50 Hz
gdje je:
𝑍 𝑀 - impedancija elektroprivredne mreže pri dvopolnom kratkom spoju na
sabirnicama 110 𝑘𝑉 u elektrovučnoj podstanici svedena na napon kontaktne mreže,
𝑍 𝑇 - impedancija monofaznog transformatora u elektrovučnoj podstanici,
𝑍 𝑒𝑘𝑣
′
- ekvivalentna podužna impedancija kontaktne mreže

12. 𝐼 𝐾𝑆 =
𝑈
2 ∙ 𝑍 𝑀 + 𝑍 𝑇 + 𝑍 𝑒𝑘𝑣
′
∙ 𝑙
𝐴
gdje je: 𝑈 – napon kontaktne mreže 𝑉
Impedancija kratkog spoja računa se prema sljedećem izrazu:
𝑍 𝑢𝑘 = 2 ∙ 𝑍 𝑀 + 𝑍 𝑇 + 𝑍 𝑒𝑘𝑣
′
∙ 𝑙
Impedancija koju mjeri distantni (impedantni) relej u postrojenju za
sekcioniranje data je izrazom:
𝑍 𝑚𝑗 = 𝑍 𝑒𝑘𝑣
′
∙ 𝑙

13. Kada su elektrovučne podstanice spregnute paralelno proračun struje kratkog
spoja na kontaktnoj mreži je potpuno jednak kao u prethodnom slučaju.
Ukupna struja na mjestu kratkog spoja se dobiva kao zbir struja pojedinih
elektrovučnih podstanica.
Ekvivalentna shema sustava električne vuče 25 kV; 50 Hz
pri paralelnoj sprezi elektrovučnih podstanica

14. Rezultati proračuna
Ulazni podaci:
𝑈 = 25 𝑘𝑉; 𝑍 𝑀 = 𝑗 ∙ 0,275625 𝛺; 𝑍 𝑇 = 𝑗 ∙ 8,3333𝛺
Ekvivalentna podužna impedancija kontaktne
mreže uz primjenu tračnica S-49 i UIC 60.

15. Rezultati:
Struja kratkog spoja jednokolosiječne pruge

16. Impedancija kratkog spoja (R-X dijagram) koju mjere impedantni releji sa
smjernim članom u postrojenju za sekcioniranje sa metalnim zemljospojem i
otporom električnog luka 𝑅 𝑔 = 5 𝛺 i karakteristika prorade releja prikazane su
na slijedećoj slici
Impedancija koju mjere distantni releji u postrojenju za
sekcioniranje i karekteristika releja

17. Impedancija koju mjeri distantni relej u ovisnosti
od udaljenosti.

18. ZAKLJUČAK
Smanjenje vršne snage postiže se paralelnim sprezanjem elektrovučnih podstanica.
Pozicioniranjem releja distantne zaštite u postrojenja za sekcioniranje, dobiva se
odgovarajuća selektivnost jer se isključuje samo dionica pruge na kojoj se desio
kratak spoj (zemljospoj) uz precizno mjerenje udaljenosti mjesta kvara što
omogućava brzu detekciju mjesta kvara i njegovo brzo otklanjanje.
Releji distantne zaštite treba da se podešavaju sa vremenima zadrške 0,3 do 0,6 s
po zonama djelovanja, a selektivnost zaštite se postiže upotrebom releja sa smjernim
članom koji promatra smjer snage, što omogučava tzv. stupnjevanje „u susret“.
To znači da se prva zona djelovanja podešava bez vremena zadrške, a sljedeća zona
djelovanja sa zadrškom 0,3 s. Treća zona djelovanja se podešava na 0,6 s zadrške i
služi kao rezervna zaštita u slučaju nedjelovanja susjednog zaštitnog releja.