MHD Ostrava

Trolejové vedení - tramvajová trakce

Trakční vedení má velice prostou funkci a to napájení elektromotorů tramvají a trolejbusů elektrickým proudem.

V Ostravě je jako ve většině, ne-li ve všech městech trakční soustava složena z jednotlivých na sobě nezávislých segmentů – trakčních úseků neboli sekcí. Trakční úseky jsou od sebe odděleny pomocí úsekových děličů, které musí být pojížděny bez proudu. Síť se do jednotlivých trakčních úseků dělí zejména proto, aby nedocházelo k přepětí, resp. podpětí jednotlivých úseků v dopravních sedlech, resp. špičkách. Druhotným důvodem je pak možnost vypnutí přívodu elektrického proudu jen v dílčím segmentu trati, např. pro případ poruchy, opravy atd.

Trakční úseky jsou napájeny z trakčních měníren, ve kterých se vysoké elektrické střídavé napětí pomocí usměrňovačů a transformátorů transformuje na stejnosměrné napětí 660V, které je pak přiváděno do trolejového vedení, kde se však vlivem ztrát snižuje na 600V.

Trakční vedení je zavěšováno buď na stacionární sloupy trakčního vedení, nebo je zavěšeno na úponech přichycených na jiných, např. domech. Upínací soustava je tvořena kombinací ocelových lan, svorkových prvků a samotného ocelového vodiče, který je napájen elektrickým proudem a po kterém se pohybuje sběrač vozu. Rozvodná soustava je konstruována tak, aby byla vždy izolována od země – zem je přirozeným svodem, jelikož představuje jeden z pólů elektrického napětí.

Tramvajové vedení je tvořeno jediným kabelem – tvoří jeden pól, zatímco druhý pól je přirozený – tramvajová kolejnice. Tramvaj je izolovaným objektem, takže pokud chodec šlápne na kolejnici, není elektrickým proudem zasažen. Nebezpečí by ovšem hrozilo např. v případě průjezdu vozidla, jehož rozměry včetně nákladu by odpovídaly výšce trakčního vedení. Pokud by takové vozidlo zastavilo na kolejišti a část vozidla se dotýkala ocelového lana vedení, mohlo by dojít k uzavření elektrického obvodu a k průchodu elektrického proudu.

O tom, zda polarita trolejového kabelu je plus nebo mínus, rozhodl při počátku instalace trakčního vedení investor nebo dodavatel. V bývalém Československu je proto tramvajová trakce orientována takto: Záporná polarita napětí v troleji, tedy -600 V: Ostrava, Brno, Košice. Kladná polarita napětí v troleji, tedy +600 V: Praha, Plzeň, Liberec, Most, Bratislava, Olomouc.

Je otázkou, který systém je lepší či horší. Lze konstatovat, že oba typy mají svá pro a proti. Záporná polarita napětí v troleji je upřednostňována z důvodu snižování vlivů bludných elektrických proudů. Proč: „+“ a „-“ v troleji či v kolejnicích má vliv hlavně na směr těchto bludných proudů. Z toho plyne jejich vliv na korozi kolejnic a vliv na vodovodní a plynové potrubí. Existuje několik různých názorů. Jeden například říká: „Pokud je záporná polarita v koleji, pak se bludné proudy soustřeďují na konkrétní místa, nejvíce kolem měnírny“. V případě „-“ v troleji se pak stěhují dle aktuálního trakčního odběru. Umístění „+“ a „-“ má proto vliv na napájecí kabely uložené v zemi a jejich životnost.

Bludnými proudy nazýváme elektrické proudy, které se dostanou do půdy z nedostatečně izolovaných vodičů nebo zařízení, které používají zem jako zpětný vodič. Tyto proudy vytvářejí zemní proudová pole. Kovová zařízení, která jsou uložena v oblastech těchto polí jsou bezprostředně ohrožována elektrochemickou korozí.

Rozeznáváme proudová pole stejnosměrná a střídavá. Nejčastějšími zdroji bludných proudů jsou:

elektrizované železnice,
městské dráhy,
důlní dráhy,
metro.

Ty využívají jako zpětných vodičů pro trakční proud kolejnic, které jsou nedostatečně izolované od země.

Bludné proudy a proudová pole je nutno zjišťovat. K tomu slouží určité metody. Jedna metoda, uvedená do praxe Výzkumným ústavem železničním v Praze, stanovuje přítomnost bludných proudů v zemi dvojicí referenčních měděných elektrod vzájemně vzdálených 2,5 až 50 metrů s následným měřením v kolmém směru (změnou polohy dvojice měděných referenčních elektrod) respektive s použitím čtyř měděných referenčních elektrod a dvou měřicích voltmetrů. Z naměřených hodnot pak stanovuje intenzitu elektrického pole. Získané hodnoty se zpracují do vektorových diagramů a sestrojí se jejich vektorový součet, přičemž důležitým je vektor elektrického pole bludných proudů a jeho (resp. jejich) absolutní hodnota. V ČSN 03 8365 je stanoveno, že při zjištěné intenzitě elektrického pole:

menší než 0,5 mV.m-1 se jedná o slabé bludné proudy,
v rozmezí 0,5 až 5 mV.m-1 se jedná o střední bludné proudy,
větší než 5 mV.m-1 se jedná o silné bludné proudy.

Na stanovení velikosti proudového pole nebyla zpracována samostatná ČSN. Vlastní postup byl však rozpracován řešiteli státního výzkumného úkolu z ÚVP Běchovice. Proudové pole se měří pomocí dvou měděných referenčních elektrod umístěných na povrchu půdy. Zjišťuje se potenciál změřený mezi těmito elektrodami. Vzdálenost referenčních elektrod je jen 1 až 5 m, což již umožňuje měření i ve městech. Aby bylo možné určit také směr v němž se budou nalézat max. hodnoty (i různé polarity), mění se poloha jedné z elektrod. První měření se vždy orientuje k severu. Současně je třeba k měření vybrat jen takové referenční elektrody, které nemají vůči sobě větší rozdíl než 2 mV. Pokud není možné tuto podmínku splnit, musí se zjištěný rozdíl odečítat od každé změřené hodnoty. Ruční zpracování tohoto postupu je velmi pracné.

Zjednodušena metodika používá při měření tři měděné referenční elektrody. Na povrch půdy se položí referenční elektrody tak, aby mezi nimi vznikl pravý úhel. A to tak, aby vždy dvě elektrody mířily k severu a východu. Nejprve se však změří vzájemný rozdíl potenciálu v mV a zahrne se do konečného výsledku. Podle předpokladu úrovně bludných proudů se zvolí vzájemný rozestup referenčních elektrod od 1 do 5 m. V oblastech silných bludných metrů se volí rozestup 1 m. Největšími bludnými proudy a proudovými poli však trpí zejména okolí měníren (stejnosměrné napětí) a napájecích stanic (střídavé napětí) SŽDC. Menšími, avšak stále obrovskými pak okolí měníren městských dopravních podniků provozujících zejména elektrickou kolejovou dopravu.

Závěr

Když je záporný pól v koleji a v troleji je kladná polarita, existuje v okolí měnírny množství bludných proudů a kolejnice, potrubí a kovové konstrukce v tomto místě podléhají rychleji stárnutí a poruchám, což znamená, že intenzivněji rezivějí. Dále dochází k rušivým účinkům na okolní soustavy elektrických zařízení. Výhodnější tedy je, pokud je v troleji elektrický pól záporný, jelikož se bludné proudy rozprostřou podle místa aktuálního odběru, tudíž rovnoměrněji do větší plochy.

Na polaritě v zásadě vůbec nezáleží, protože plusový potenciál kolejnice má i všechno v okolí, tj. asfalt, dlažební kostky, panely, zábradlí, sloupy atd. V kolejnici není elektrické napětí, je mezi trolejí a kolejnicí, tam potom hrozí možnost úrazu. Kladná polarita kolejnice má jako účel ochranu před bludnými proudy, které devastují potrubí a další kovové věci v zemi. Plusovou polaritou koleje se účinek bludných proudů mění tím způsobem, že koroze probíhá sice na mnohem větší oblasti, zato s mnohem menší intenzitou, takže výsledek se projevuje podstatně později.