Железная дорога и метро — потребители огромного количества электроэнергии. Даже кратковременное нарушение графика движения поездов в условиях мегаполиса вызывает серьезные транспортные, производственные и просто человеческие проблемы. Последствия длительных остановок рельсового транспорта принято характеризовать как коллапс.
Бесперебойное энергоснабжение на метрополитене
Энергия нужна не только электричкам и поездам метро. Системы вентиляции, сигнализации, централизации, блокировки и связи, освещения, распознавания лиц… Этот список год от года растет. Подземный город существует благодаря искусственному свету и постоянному, принудительному воздухообмену. Гигантская инфраструктура, нуждается в бесперебойном и качественном энергоснабжении. Объект гражданской обороны, коллективное убежище, обязан функционировать в любых условиях.
Современное метро имеет источники аварийного, бесперебойного питания. Они способны питать энергией подвижной состав, обеспечивать жизнь и деятельность. Эти агрегаты — дизель-генераторы, работающие в связке с источниками бесперебойного питания (ИБП). Но жизнь постоянно ставит перед энергетиками новые задачи, заставляя снова решать вопрос: «А что если…»
Бесперебойное энергоснабжение на железной дороге
Наземная железная дорога хоть и не упрятана под землю, но тоже нуждается в энергии, тоже имеет свою инфраструктуру с ее особенностями. Кроме обеспечения работы перечисленных выше систем, автономного электричества просит и подвижной состав. Дизель-генераторы устанавливаются на вагонах-лабораториях, укладочных кранах, маневровых тепловозах, вагонах-ресторанах, снегоуборщиках и рельсоукладчиках.
На вопрос: «А что если…» есть два ответа.
1. Этого не может быть, потому что техника проходит ТО, и имеет резерв.
2. Нужно иметь еще один, альтернативный источник питания.
Резервные источники питания
Основу резервной электростанции составляет дизель-генераторная установка, а лучше несколько взаимозаменяемых, и входящих в параллельную работу. Она запустится, как только напряжение просядет. Даже если параметр сразу восстановится, агрегат будет работать некоторое время на холостых, готовый взять нагрузку. Но чтобы исключить провал в электроснабжении, сначала подключится источник бесперебойного питания. Его аккумуляторы поддержат сеть, пока ДГ выйдет на заданные характеристики. Кроме стационарных ИБП существуют еще и динамические (ДИБП). Эти аппараты запасают кинетическую энергию маховика и ротора генератора, а потом отдают ее в нужный момент. Если напряжение и частота не нормализуются в заданное время, в работу включается дизель-генератор.
Динамический ИБП от «САЛЮТ ЭНЕРГО»
ООО “Салют Энерго”, совместно с немецкой компанией «Pillar», предлагает ДИБП, обладающие энергией 16 МДж; 21 МДж; 60 МДж. Это означает, что кинетические модули способны поддерживать нагрузку 1 МВт в течение 16, 21, 60 с. соответственно. В отличие от стационарного ИБП это комплекс машин, в т.ч. и дизельного двигателя
Cummins, MTU, Perkins.
Вращаясь со скоростью около 3600 об/мин. кинетический модуль шумит не сильно (75-77 ДБа), а вибрация агрегата ничтожна.
Технические решения принятые в конструкции ДИБП «Pillar» направлены на повышение надежности электроснабжения, возможности альтернативного выхода в случае отказа техники. Так например, дизель имеет два стартера, Один запитан от традиционных аккумуляторов, а другой от кинетического модуля, либо от баллона со сжатым воздухом.
Транспортная безопасность
В документации РЖД, для системы энергоснабжения СЭ расписаны основные требования для потребителей, входящих в систему транспортной безопасности. Одно из основных это обеспечение подключения потребителей в соответствии с первой категорией надежности электроснабжения. Ещё нужно отметить, что при отключении основного источника энергии ИБП должны поддержать работу систем видеонаблюдения и контроля доступом в течение 1 часа, системы сигнализации в течение 24 ч., и 3 часа в режиме «Тревога».
Остальные принципы построения работы СЭ направлены на обеспечение бесперебойности питания и контроль параметров. Если говорить своими словами, то требуется иметь достаточный запас мощности, возможность автоматического и ручного переключения нагрузки с одного источника на другой.
Похожие рекомендации существуют и для других видов транспорта. Численно, и в формулировках они отличаются. Так например, требования по промышленной сети для Ж/Д и автотранспорта разнятся.
Для железной дороги:
- Частота тока 50 +/- 5%
- Напряжение 220/380 в. (+/- 10%)
Для автотранспорта:
- Частота тока 50 (+/- 1 Гц.)
- Напряжение 220 в. (+ 10%; -15%)
Одно из направлений повышения систем бесперебойного электроснабжения является применение альтернативных источников энергии.
Солнечные батареи
Применение солнечных батарей на объектах железнодорожного транспорта это уже реальность. Первый в мире поезд на солнце ездит по Австралии. Это ретро-состав 1949 г., на котором один из двух дизелей заменили электромоторами, а на крыше разместили накопители солнечной энергии. Оставшийся старый мотор не применяется как тяговый, а нужен больше для правильного распределения массы. Батареи дают 6.5 кВт. На крыше депо тоже солнечная электростанция — на 30 кВт., от которой локомотив подзаряжается дополнительно.
В Анапе построен вокзал, на крыше которого, размещены, управляемые автоматикой, преобразователи солнечных лучей. За день они выдают порядка 70 кВт. Экономия составляет 60%.
Это уже серьезные мощности, и не единичные примеры. Будущее настойчиво стучится в дверь. Вполне возможно, что скоро солнечные батареи войдут в состав систем электроснабжения, где-то и в качестве основного источника энергии.