V sredo, 7. novembra 2012, so dijaki 4.Ea s TŠC Kranj, smer elektroenergetika, in učitelj Robert Šifrer obiskali Električno napajalno postajo Kranj (ENP). Tam sta nas počakala g. Marko Šuštar in g. Mihael Klinar (oče enega izmed dijakov), ki sta nam ENP natančno pokazala in razložila. Še prej pa je g. Šuštar, vodja infrastrukture, opisal organizacijo in pomen Slovenskih železnic (lastnik infrastrukture je država, ima pribl. 6.000 zaposlenih in je v medijih krivično prikazovan kot "izgubaš"). Učitelj je s seboj prinesel spisek vprašanj, na katera je vodja železniške elektroenergetike odgovoril med samim ogledom.

Učitelj vsako leto posveti nekaj šolskih ur železnicam (železniška omrežja, sodobna ENP 110 kV/25 kV, trisistemska lokomotiva), pri čemer se opira na strokovni članek inženirja iz revije ER in na odlično Siolovo reportažo o Siemens 541.

Navdušil nas je podatek, da je za 1 tono pripeljanega tovora iz Kopra do Ljubljane (približno 120 km) potrebno le 1/3 litra nafte (2,4 kWh). Eno vprašanje se je nanašalo tudi na odnašanja ozemljil v bližini železniške proge. Povratni tok 1 A, ki se vrača po enem od tirov, naj bi v 1 letu odnesel kar 1 kg materiala ozemljila. Nobeden od nas pa ni vedel, da med tračnicama lahko nastane tudi smrtonosna napetost, kajti ena tračnica je namenjena signalizaciji, druga pa ima potencial L- in se zaradi usmernika na njem pojavljajo višjeharmoniki iz usmernika, ki lahko povzročijo tudi smrt človeka, če premosti obe železni tračnici. Tračnici sta z gomilo kamenja izolirani od zemlje (PE).

Razočaral nas je odgovor, da se prenova 3.000 V DC električnega omrežja na približno 10x višjo napetost (25 kV AC) ne izplača, čeprav danes 6 MW lokomotiva črpa iz omrežja še približno 4 MW moči za segrevanje vodov do nje, saj so izgube sorazmerne kvadratu toka, ki znaša 2.000 A, upornost bakrenega 100 mm2 voznega voda iz bakra pa je gotovo 1 ohm ali več (nekaj kilometrov). Morda samo zaenkrat še ni tako močnega investitorja v modernizacijo elektrifikacije. Slišali smo, da je bila pravkar končana ENP Divača, ki že jemlje energijo iz 110 kV omrežja, medtem ko večina ostalih 18 ENP jemlje energijo iz 20 kV distribucije. SŽ imajo tudi eno premično ENP na vagonu.

Najprej smo si v prvem nadstropju ogledali SN stikališče, v katerega sta uvedena 2 trižilna 20 kV kabla iz končnega stebra DV Elektro Gorenjske. Tam je dvojica treh stikalnih celic odprtega tipa, to pomeni, da so bile zagrajene zgolj s kovinsko mrežo, izolator pa je zrak: merilna celica, celica transformatorja lastne rabe in dovodna celica na usmernik (celica vakuumskega stikala). V stikalnih celicah smo videli tokovne merilne transformatorje, napetostne merilne transformatorje, zbiralke, tripolne ločilnike, vakuumska odklopnika, kabelske glave in prenapetostne odvodnike ter skoznike. Na stopnišču smo videli veliko dušilko modre barve, ki je povezana na modri L- vodnik (tirnica povratni vod) in ima dve nalogi: duši pojav toka kratkega stika in skupaj s kondenzatorji filtrira višjeharmonske komponente, ki se pojavljajo pri šestpulznem usmerjanju. Tiristor ob njej pa ima nalogo uničevanja prenapetosti na dušilki (komutacijske prenapetosti).

V pritličju smo si ogledali prostor usmerniškega transformatorja. Oljno izoliran transformator v vezavi Dyn na primarju ima medfazno napetost 20 kV, na sekundarju pa 2,7 kV, ki je vhodna napetost na trifazni diodni 6-pulzni usmernik. Pod transformatorjem je oljna jama, na vrhu ekspanzijska posoda. Videli smo še regulacijsko stikalo, ki na primarju pod obremenitvijo preklaplja primarno navitje transformatorja in s tem regulira sekundarno napetost, ter posodo s silikagelom, ki agresivno vleče vlago iz starajočega se olja.

Usmernik (2,7 MW, 3,6 kV, 750 A) je novejšega tipa, saj je 30 diod iz silicija (proizvajalec Poseico), starejši so bili vakuumsko živosrebrni, ki bi ga lahko videli v ENP Žirovnici. Zaščita usmernika pred prenapetostmi je izvedena tako, da je vsaka dioda posebej varovana z RC členi in skupnim RC členom na izhodu iz usmernika med + in – polom. Vsaka od diod ima prigrajen tudi optokopler, ki služi galvanski ločitvi z diodo, ki jo kontrolira, če dioda pravilno deluje. Shunt služi za merjenje toka. Nazadnje smo si ogledali še kontrolno sobo s komandnimi omarami, v katerih so krmilni, zaščitni in merilni elementi. Videli smo SCADO in si na monitorju ogledali še električne sheme.

Zahvaljujemo se Slovenskim železnicam in g. Šuštarju za gostoljubje ter izčrpno in zanimivo razlago.

Pripravil: Robert Šifrer, univ. dipl. inž. el.

FOTOGALERIJA (avtorji fotografij: Aljaž Žnidačič, Miha Klukovič, Simon Klinar)