آشنايي با سيستم انرژي برق در قطارشهري و مترو (1)

از آنجا كه در سيستم هاي قطارشهري و مترو انرژي برق حرف اول و آخر را مي زند بر آن شديم كاربران عزيز را با اين سيستم آشنا نماييم كه جا دارد در ابتداي كلام از جناب آقاي مهندس باقرزاده مدير محترم برق و سيگنالينگ قطارشهري و جناب آقاي مهندس طاهري كارشناس برق و مدير محترم نگهداري خط 1 قطارشهري مشهد كه اطلاعات جامعي را در اختيار ما قرار دادند تشكر و قدرداني نماييم .
سيتم توزيع انرژي در مترو
در متروانرژي برق براي دو بخش مهم استفاده مي شود
الف :برق مصرفي در ايستگاهها
ب:برق مصرفي قطار
برق مصرفي در ايستگاهها
مصرف كننده هاي الكتريكي داخل يك ايستگاه مترو شامل موارد زير هستند.
1- روشنايي ايستگاه
2- سيستم هاي حرارتي و برودتي
3- آسانسور و پله برقي ها
4- سيستم هاي مخابرات و اطلاع رساني مانند بلندگوها و تابلوهاي( PIS (Passenger information system
5- سيستم هاي سيگنالينگ كه اطلاعات قطار را منتقل مي كنند
6- تجهيزات ديگر مانند گيت هاي ورودي، دوربين‌ها، سيستمهاي اعلام حريق، پمپ‌هاي آب، آب‌ گرمكن هاو ...
درجه اهميت اين تجهيزات در ايستگاههاي مترو از نظر قطع شدن برق با هم متفاوت است .
چون حركت قطار به فعال بودن سيستم سيگنالينگ بستگي دارد برق اين سيستم نبايد به هيچ عنوان قطع شود برق سيستم مخابرات نيز چون بستر انتقال اطلاعات است نبايد قطع شود. معمولاً براي اين سيستم ها از UPS هاي on line استفاده مي شود كه بعد از قطع شدن برق با توجه به ظرفيت باطري ها معمولاً از 1 تا 10 ساعت برق اين تجهيزات از UPSها تامين مي شود.
اما مشكلي كه وجود دارد اين است كه سيستم هاي خنك كننده اتاق‌هاي مخابرات و سيگنالينگ كولرهاي گازي است و اين سيستم‌ها را نمي توان توسط UPS تامين انرژي كرد و اگر قطعي برق طولاني شود گرم شدن سيستم ، باعث مختل شدن كار مي شود .
پس قطعي برق كل ايستگاه براي اين سيستم‌ها نمي تواند بيشتر از چند ساعت باشد .
قطع شدن برق گيت ها ، سيستم هاي حرارتي و برودتي پمپ هاي آب، آب گرمكن ، پله‌هاي برقي، آسانسورها به صورت موقت مشكل چنداني را در سرويس دهي ايجاد نمي كند.
قطع شدن برق در دوربين‌ها، بلندگوها ،تابلوها اطلاع رساني (PIS) ، ساعت ها ، سيستم هاي اعلام حريق به علت داشتن UPS و مصرف كم نيز مشكل چنداني ايجاد نمي كند اما باز هم بايد زمان آن كوتاه باشد.
اما روشنايي در اكثر موارد نياز است و تامين برق سيستم روشنايي نيز از برق عادي و سيستم اضطراري مخصوص روشنايي(UPS صنعتي) تامين مي شود و در اين رابطه حداكثر تا 3 ساعت مي توان از UPS صنعتي استفاده كرد.
پس با اين توضيح متوجه مي شويم كه ايستگاه مترو به دليل حياتي بودن داراي درجه اهميت زيادي است حال براي اينكه قطعي برق در ايستگاه‌ مترو كم شود و درجه اطمينان زياد شود سيستم تغذيه اصلي ايستگاه بايد دوبل و از دو سو تغذيه در نظر گرفته شود.
روش اول:
اين روش در ايستگاههايي استفاده مي شود که به هم نزديك هستند
پست مي تواند داخل يک ايستگاه باشد و در آن واحد ايستگاه از يكي پستها تغذيه مي شود .
روش دوم:
اين روش در ايستگاههايي استفاده مي شود که از هم دور هستند و در آن واحد ايستگاه از يکي از ترانسها تغذيه مي شود پس دوبل بودن سيستم تغذيه به اين دليل است كه برق ايستگاه نبايد به هيچ عنوان قطع شود و اگر هم قطع شد، از توان UPSها براي زمان تخليه مسافرين از ايستگاه استفاده مي توان كرد
در سيستم هاي قديمي تر براي ايجاد اطمينان در برق ايستگاه از دو روش زير به صورت مدار شکل استفاده مي كردند
1- استفاده از ديزل ژنراتور براي ايستگاه ها
2- استفاده از انشعاب هاي برق محلي براي ايستگاه ها
لازم به ياد آوري است مديريت اين سيستم هاي از دو سو تغذيه بسيار مهم است و مطمئنا يك ايستگاه نمي تواند در آن واحد از هر دو طرف تغذيه شود چون سيستم دچار تداخل مي شود. در قديم اين مانورها در زماني که برق ايستگاه از(UPS) تامين مي شد به صورت دستي انجام مي گرفت که گاهي به دليل خطاهاي انساني همراه با مشكلاتي نيز بود ولي امروزه با پيشرفت سيستم ها کنترل اين عمليات از راه دور و به کمک سيستم (SCADA) انجام مي شود.
نوع برق درسيستمهاي برق‌رساني به قطار
در اين رابطه مطمئنا ما از دو سيستم AC, DC استفاده ميکنيم
در سيستم هاي برق رساني به قطار سيستم DC براي قطار درون شهري استفاده مي شود و سيستم AC براي قطارهاي بين شهري استفاده مي گردد. امروزه استفاده از ولتاژ 600 ولت تقريباً منسوخ شده است براي تغذيه قطار درسيستم هاي ريلي شهري ولتاژهاي 750 و1500 و3000 ولت DC پيشنهاد مي شود.
براي تغذيه قطار درسيستم هاي ريلي بين شهري ولتاژهاي 15 و25 و50 کيلو ولت AC پيشنهاد مي شود.
در قطار هاي درون شهري مانند تراموا و مترو از برق DC استفاده ميشود.
چون در قطارهاي شهري نياز به شتاب اوليه بالا و سرعت گرفتن سريع قطار مي باشد هر واگن خود کشش است و بايد داراي موتور مستقل باشد و براي رسيدن به شتاب اوليه بالا و سرعت گرفتن سريع قطار بايد از موتور هاي DCسري استفاده شود.
به همين دليل برق ACدر پستها بهDCتبديل شده و به کمک شبکه در اختيار هر واگون قرار ميگيرد .البته امروزه به کمک علم الکترنيک صنعتي ميتوان از موتور هاي ACبه جاي موتور DCاستفاده کرد اما بازهم به دلايل فني شبکه بايد DCباشد.
چون ما درمحدوده شهري قرار داريم در اين رابطه ولتاژهاي 750و1500ودرفواصل دورتر از3000 ولتDC استفاده ميشود.
در قطار هاي سنگين بين شهري و حومه شهري از برق AC استفاده ميشود
چون در قطارهاي بين شهري و حومه شهري نياز به شتاب اوليه بالا و سرعت گرفتن سريع قطار نمي باشد هر واگن خود کشش نيست وکل واگن ها به کمک يک کشنده کشيده ميشوند.
ولي بازهم در اين کشنده از موتور هاي DC سري استفاده شود .به همين دليل برق ACدريافت شده از شبکه بالاسري در قطار به برق DC تبديل شده و در اختيار موتور ها قرار ميگيرد.
البته امروزه به کمک علم الکترنيک صنعتي ميتوان از موتور هاي ACبه جاي موتور DC استفاده کرد اما بازهم به دلايل فني به برق DC در قطار نياز است.چون ما درمحدوده خارج ازشهري قرار داريم در اين رابطه ولتاژهاي 25کيلو ولتAC استفاده ميشود.