Energetická zařízení metra
AKU.JPG
akumulátorovna
HA_trakce.jpg
měnírna
MDT_old.JPG
měnírna staršího provedení v ražené stanici
MDT1.JPG
distribuční část MDT
MDT2.JPG
měnírenská část
HA_NRV.jpg
trakční rozvaděč
HA_R22.jpg
rozvaděče 22kV
ROZV22.JPG
rozvaděč 22kV
Odp.JPG
odpojovač
Zkrat.JPG
zkratovače
TRAFA_old.JPG
trafokomora staršího provedení v ražené stanici
TRAFA.JPG
distribuční transormátory
TRAFO.JPG
trakční transformátor
UPS.JPG
bezvýpadkový zdroj
Nafotil: Drak
Veškeré spotřebiče metra jsou závislé na dodávce elektrické energie, kterou na základě smlouvy dodává Pražská energetika, a. s. (PRE) z rozvoden 110/22 kV, které jsou umístěny v pražské aglomeraci. Metro je největším spotřebitelem elektrické energie na území Prahy s celkovou spotřebou přibližně 200 000 MWh a dosahovaným čtvrthodinovým maximem cca 50 MW. Pro zajištění spolehlivé dodávky elektrické energie k napájení distribuční sítě metra podle "Pravidel provozování distribuční soustavy elektrické energie" je zařazen Dopravní podnik do kategorie nestandardních odběrů (dříve tzv. dodávka I. stupně spolehlivosti), tzn., že pro spotřebiče metra je smluvně rezervován ze strany PRE příkon v kteroukoliv dobu ve výši čtyřnásobku spotřeby. Pro zajištění spolehlivé distribuce tohoto příkonu elektrickým spotřebičům je v tomto smyslu projekčně navržena a realizována distribuční síť, která svým rozvodem zajišťuje dodávku elektrické energie do jednotlivých stanic pražského metra. Napájení z rozvoden PRE je provedeno přívodním kabelovým vedením 22 kV do vstupních elektrických stanic metra. Po dokončení trasy IV.C1 bude metro napájeno z 13 rozvoden PRE do 16 vstupních elektrických stanic.

Zařízení energetické soustavy metra, zajišťující dodávku a rozvod elektrické energie pro veškeré elektrické spotřebiče metra, lze je rozdělit následujícím základním způsobem:
  • elektrická vedení vysokého napětí (přívodní kabelové vedení 22 kV z rozvoden Pražské energetiky do vstupních elektrických stanic metra, distribuční kabelové vedení 22 kV), elektrická vedení nízkého napětí a trakční vedení;
  • elektrické stanice (trakční měnírny, distribuční transformovny a sdružené trakční měnírny a distribuční transformovny);
  • elektrické spotřebiče - vozidla metra, motorické, světelné a tepelné spotřebiče, sdělovací a zabezpečovací zařízení, dálkové ovládání, měření a regulace atd.
Elektrická vedení vysokého napětí
Přívodní kabelová vedení 22 kV jsou zdvojena, provedena třemi jednožilovými nebo trojžilovými kabely o průřezu 240 mm2. Kabelová vedení jsou uložena většinou ve volném terénu (výkopu). Délka provozované sítě přívodů dosahuje 90 kilometrů. Nejdelší přívodní kabelové vedení je z rozvodny PRE Praha - Měcholupy do elektrické stanice Háje o délce 7,53 km. Nejvyšší výkonová přenosová schopnost jednoho kabelového přívodu 22 kV je 16 MW. Přívodní kabelové vedení je pravidelně kontrolováno z hlediska neporušenosti trasy cizím stavebníkem, pravidelně jsou kontrolovány a evidovány elektrické parametry vedení tak, aby se zamezilo poruchám v napájecím systému. Pro vyhledávání poruch na vedeních uložených ve výkopu je k dispozici kabelový měřící vůz, vybavený speciálními přístroji určenými k vyhledávání, zaměření a určení místa poruchy. Pro propojení rozvoden PRE a vstupních elektrických stanic metra jsou v souběhu s vedeními 22kV položeny vazební optické nebo metalické kabely, které plní funkci spojové cesty pro přenos údajů pro srovnávací ochrany a měření.
Jednotlivé stanice metra jsou mezi sebou propojeny kabely 22 kV. Nacházejí se ve spodní části tunelů a jsou ukončeny v rozvaděči 22 kV ve dvou sekcích. Jejich celková délka přesahuje 250 km. Rozhodující silová kabelová vedení v rozvodech metra jsou duplicitní. Rovněž rozvodná zařízení vysokého a nízkého napětí jsou zdvojena do dvou sekcí, takže v případě poruchy v kabelových sítích nebo rozvodných zařízeních dochází k vypnutí porušených částí a k automatickému záskoku na úrovni vysokého nebo nízkého napětí.
Jedna rozvodna PRE je napájecí v základním stavu až pro 6 elektrických stanic metra podle oblastní příslušnosti. V případě přerušení dodávky z některé nebo více rozvoden PRE, kdy jsou části Prahy bez dodávky elektrické energie, lze manipulací pomocí dálkového ovládání z elektrodispečinku metra provést změnu v konfiguraci napájených stanic přepojením na rozvodny PRE, které nejsou výpadkem napájení dotčeny. Předisponováním dodávky elektrické energie ze všech oblastí Prahy lze zajistit provoz metra. Zejména se toho využívá při poruchách napájecích systémů ze strany PRE a při jejich plánovaných údržbových pracích.
Pro případné použití je vyprojektován napájecí systém mezi jednotlivými tratěmi.

Elektrické stanice
Důležitým článkem pro zásobování metra elektrickou energií jsou elektrické stanice. Zřizují se v každé stanici metra buď jako distribuční transformovny (DT) nebo jako společný objekt měnírny a distribuční transformovny (MDT). Distribuční transformovny zabezpečují dodávku elektrické energie pro veškeré spotřebiče, instalované v prostorách metra. Jedná se především o pohyblivé schody a výtahy, čerpací stanice, vzduchotechnická zařízení, osvětlení stanic a tunelů, informační systém, sdělovací a zabezpečovací zařízení a obchodní vybavenost. Měnírny a distribuční transformovny zajišťují energii pro spotřebiče stejně jako samostatné distribuční transformovny a navíc zajišťují trakční energii pro vozy metra. Z důvodu dodatečné výstavby měnírenské části tvoří ve stanicích Háje (2001) a Muzeum C (1988) měnírny a distribuční transformovny dva stavebně samostatné objekty. Měnírenská část byla dodatečně vybudována i v elektrické stanici Pankrác (1988). V roce 2003 byla dána do provozu povrchová MDT Kačerov v areálu depa Kačerov, která nahradila původní měnírnu Kačerov umístěnou v povrchovém objektu v Hornokrčské ulici.
K základnímu zařízení elektrické stanice patří rozvodné zařízení 22 kV v provedení výsuvného skříňového rozváděče typu IRODEL, IRONG, SR25 a ZS1. Rozváděče jsou osazeny vypínači 22 kV s náplní olejovou SF6 a v současné době jsou osazovány vypínači vakuovými VD4M o jmenovitém proudu 630A vybavenými elektronickými ochranami SPAJ.
Vlastní rozváděč je koncipován s jednoduchým podélně děleným systémem přípojnic, který rozděluje rozváděč na dvě sekce. Do každé sekce je zasmyčkováno distribuční kabelové vedení 22 kV, které propojuje jednotlivé elektrické stanice metra. Do vstupních elektrických stanic je do každé sekce připojeno přívodní kabelové vedení z PRE.
Pro přeměnu napětí slouží transformátory, které jsou navrhovány jako vzduchové s vinutím zalévaným do epoxidové pryskyřice výkonové řady 400, 630, 1000, 1250 a 1600 kVA s převodem 22 000/400/230 V. Dříve se z důvodu eliminace vlivu poklesu napětí na osvětlení při zapínání velkých motorových spotřebičů navrhovaly do každé elektrické stanice čtyři transformátory - dva pro napájení osvětlení, sdělovacího a zabezpečovacího zařízení a dva pro napájení silových motorových spotřebičů (čerpadla, pohyblivé schody, vzduchotechnika a podobně). Vzhledem k zavádění frekvenčních měničů pro spouštění asynchronních motorů velkých výkonů a osvětlovacích prvků méně náchylných na poklesy napětí se od výstavby trasy IV.B. instalují pouze dva distribuční transformátory, případně třetí pro rozsáhlou obchodní vybavenost. V normálním provozu je každý z transformátorů využíván na 50% a v případě havárie či odstavení jednoho transformátoru při údržbě převezme druhý transformátor plně výkon bez přetížení.
Z transformátoru jsou napájeny distribuční rozvaděče nízkého napětí s centrální kompenzací pro napájení motorových spotřebičů, osvětlení, sdělovacích a zabezpečovacích zařízení atd.
Pro napájení ovládacích a pomocných obvodů elektrické stanice, únikového a nouzového osvětlení slouží stejnosměrný rozváděč 220 V napojený na usměrňovače a staniční akumulátorovou baterii.
Pro napájení důležitých odběrů, případně nouzového osvětlení, při ztrátě napájení ze světelného rozváděče je instalován rozváděč nouzového napájení, připojený přes tyristorový střídač na stejnosměrný rozváděč nebo rozváděč bezvýpadkového napájení, napojený na záložní zdroje UPS.
Staniční olověná akumulátorová baterie je navržena jako náhradní zdroj pro ovládací a pomocné obvody elektrické stanice, nouzové a únikové osvětlení o kapacitě 300 až 600 Ah, 220 Vss. Baterie jsou umístěny v akumulátorovnách a jsou připojeny na dobíječe.
Pro trakční účely jsou instalovány usměrňovací skupiny, které se skládají ze dvou trakčních transformátorů a dvou křemíkových usměrňovačů. Trakční transformátory jsou olejové, vzduchové a v současné době se používají izolované skelnými vlákny s epoxidovou pryskyřicí o výkonu 2,7 až 3 MVA.
Výkon usměrňovače je 2 475 kW při napětí 825 Vss a jmenovitém proudu 3000 A.
Usměrňovací skupina dodává přes napáječový rozváděč 825 Vss, vybavený odpojovači a napáječovými rychlovypínači a přes přívodní trakční napáječové kabely elektrickou energii o napětí 750 Vss přes úsekové odpojovače napáječů do přívodní kolejnice (+ pól). Elektrický obvod je pak přes vozidlo metra a jízdní kolejnice uzavřen pomocí zpětných kabelů do rozváděče zpětných kabelů a trakčního usměrňovače (- pól). Napájení trakce je vybaveno vzájemnou vazbou napáječů pro jeden společný úsek tratě metra. Celková délka trakčních kabelů přesahuje 300 km.
Zařízení trakce je navrženo tak, aby při výpadku jednoho přívodu 22 kV, jednoho napáječe 825 V nebo jiné poruše, která by měl rozsahově stejný následek, příp. při výpadku jedné usměrňovací jednotky v měnírně, musí být zachován plný provoz. Při výpadku celé měnírny se nesmí provoz omezit o více než 40%.
Pro zajištění bezpečnosti pracovníků provádějících opravy a údržbu zařízení umístěných v tunelech metra slouží odpojovače ve funkci zkratovačů, které zajišťují ručním ovládáním při vypnutém napájení propojením přívodní kolejnice s jízdními kolejnicemi beznapěťový stav přívodní kolejnice.
Pro přehledné zjištění stavu a možnost místního ovládání z jednoho místa je v nových a rekonstruovaných elektrických stanicích zřízeno ovládací a vizualizační pracoviště obsluhy elektrických stanic.
Zařízení elektrických stanic jsou ovládána prostřednictvím dálkového ovládání realizovaného řídícím systémem GE FANUC z elektrodispečinku metra umístěním na Centrálním dispečinku.


Přehled elektrických stanic metra
Trasa A
Typ el. stanice
Přívod z rozvodny PRE
Trasa B
Typ el. stanice
Přívod z rozvodny PRE
Trasa C
Typ el. stanice
Přívod z rozvodny PRE
DH MDT Malešice DZ MDT Zličín LA MDT Sever
SK MDT   ZL DT   KB MDT  
SR DT Jih SD MDT   NH MDT Holešovice
ZE MDT   LK DT   VL DT  
FL DT   LZ MDT   FRC MDT  
JP MDT   HU DT   HN DT  
NM MDT Střed NB MDT   MUC MDT Střed
MUA DT   JI MDT   IP DT  
MSA MDT   RD MDT Jinonice VY MDT  
ST DT   SN MDT   PP DT  
MA MDT   AN MDT Západ PN MDT  
HR DT Západ KN MDT   BD DT  
DE MDT   NA DT   KC DT  
      MSB MDT Střed DK M Lhotka
      NR DT   RO DT  
      FRB MDT   CH MDT Chodov
      KR DT   OP MDT  
      IN MDT   HA MDT Měcholupy
      PA MDT Pražačka      
      CE MDT        
      VS DT        
      KL MDT        
      HL MDT        
      RZ MDT        
      CM MDT Běchovice      

Distribuční síť nízkého napětí a kabelová vedení
Elektrická energie 230/400V je z elektrických stanic rozvedena do jednotlivých podružných rozváděčů umístěných v samostatných rozvodnách (místnosti rozvaděčů, rozvodny osvětlení pro nástupiště, vestibuly, tunely atd.) nebo přímo v místě spotřeby (strojovny vzduchotechniky a hlavního větrání, strojovny výtahů a eskalátorů, čerpací stanice, sdělovací a reléové místnosti, výměníkové stanice a kotelny, OSM atd.). Podružné rozvaděče jsou různého typu a provedení v závislosti na připojených spotřebičích, požadované kvalitě a druhu dodávky elektrické energie. Důležitá zařízení jsou připojena přímo do hlavního rozvaděče v elektrické stanici. Celková délka kabelů nízkého napětí je několik tisíc km, proto jsou pro tento účel ve stanicích a depech v hlavních kabelových trasách vybudovány zvláštní kabelové kanály, prostory a šachty, kterými jsou současně vedeny i kabely trakce a 22kV.
Pro veškeré kabelové rozvody se nově používají pouze kabely, jejichž izolace nevyděluje při hoření jedovaté halogenové plyny a zároveň brání šíření plamene (norma ČSN IEC 60332.3, provedení R) nebo pro důležitá zařízení kabely, které navíc vydrží při požáru 90 minut plně funkční (norma ČSN IEC 60331, provedení V). V tomto smyslu se navrhují i ostatní prvky kabelových rozvodů včetně kabelových konstrukcí. Starší rozvody se postupně rekonstruují, případně se na nich provádí ochranný protipožární nástřik nebo nátěr.

Osvětlení
Převážná většina prostor metra je podpovrchového charakteru bez přirozeného světla, proto osvětlení stanic, tunelů a ostatních prostor metra musí poskytovat odpovídající prostředí pro cestující a zaměstnance. Zároveň je osvětlení navrženo tak, aby zajišťovalo bezpečný provoz metra a zůstalo funkční při nestandardních situacích po určenou dobu ve stanoveném rozsahu.
Osvětlení se člení na:
Normální   - hlavní
                   - pomocné
Náhradní
Nouzové
Únikové

Během provozu metra je ve veřejných prostorech stanic rozsvíceno hlavní, pomocné a nouzové osvětlení. V noční přepravní výluce je ve veřejných prostorech uzavřené části stanice rozsvíceno pouze pomocné a nouzové osvětlení. K osvětlení technických prostor je použito hlavní osvětlení a nouzové se automaticky zapíná v případě jeho výpadku. Vybrané prostory jsou osvětleny trvale svítícím náhradním osvětlením. Při výpadku normálního osvětlení se automaticky rozsvěcí únikové osvětlení umístěné na únikových cestách ze stanice. V traťových tunelech je instalováno v poměru 1:1 pomocné a nouzové osvětlení, které v normálním stavu svítí současně a rozsvěcí se v noční přepravní výluce nebo při mimořádných událostech.
Normální osvětlení je napájeno z obou sekcí hlavního rozvaděče osvětlení, který je umístěn v DT. Nouzové osvětlení, které nesvítí trvale, se při poruše nebo přerušení dodávky elektrického proudu pro hlavní a pomocné osvětlení zapíná do 10 vteřin a spolu s trvale zapnutými nouzovými svítidly musí zůstat plně funkční po dobu minimálně 60 minut, která je nutná k obnovení napájení, případně pro provedení evakuace cestujících. Dříve bylo nouzové osvětlení napájené ze staniční akumulátorové baterie přes tyristorový střídač, ale vzhledem k jejich poruchovosti se nyní napájení nouzového osvětlení navrhuje stejnosměrným proudem přímo ze staniční baterie stejně jako osvětlení náhradní a únikové, čím se šetří výkon bezvýpadkového zdroje.
Veškeré prostory metra jsou osvětlovány převážně zářivkovými svítidly, případně v kombinaci s výbojkovými svítidly, kabelové prostory svítidly žárovkovými. Pokud dovolí architektonické řešení stanice, pro osvětlení veřejných prostor metra se používají se světelné zdroje 36 W - 54 W řazené podélně jako jednotlivá svítidla na integrovaných nosičích různého provedení, kde jsou také zabudovány kabelové rozvody pro normální, nouzová a úniková osvětlení a eventuálně i sdělovací zařízení. Svítidla jsou osazována elektronickými předřadníky, čímž dochází k úspoře elektrické energie a mohou být napájena střídavým respektive stejnosměrným napětím.
Na trati IV.B. byl poprvé aplikován automatizovaný řídící systém osvětlení LUXMATE Professional, který slouží ve stanicích metra se sdruženým osvětlením pro automatické ovládání osvětlovací soustavy. Automatické ovládání zajišťuje optimalizaci provozu, to znamená, že jsou zapínána pouze ta svítidla, která jsou v daném čase a za daných světelných podmínek nezbytná. V době provozu metra je osvětlovací soustava automaticky regulována podle intenzity denního osvětlení, v době mimo provoz jsou zavedeny časově závislé úsporné varianty osvětlení.

Elektrodispečink
Za koordinaci provozu elektrických zařízení a plynulou dodávku elektrické energie zodpovídá elektrodispečink metra. Řídicí stanoviště je v budově Centrálního dispečinku v ulici Na Bojišti, odkud se dálkově ovládají a zpětně signalizují stavy výkonových vypínačů měníren a distribučních transformoven prostřednictvím řídícího systému GE FANUC. K operativnímu řízení má elektrodispečer dispozici zvláštní dispečerský telefonní okruh pro spojení s obsluhou elektrických stanic a radiové spojení s pohotovostními vozy a pracovníky v tunelech a stanicích metra.
Zpracoval: Jaroslav Kaše
Literatura: Články v časopisu DP-Kontakt
Ing. Zdeněk Provazník a kolektiv, Provozní příručka pro pracovníky metra, 1982
Podklady DP-Metro
 
Elektrická energie - kolik jí spotřebuje metro?
Odštěpný závod Metro je v současné době největším odběratelem elektřiny na území hl. m. Prahy ze sítě Pražské energetiky a. s. (PRE). Elektricky tvoří metro propojený celek. Síť metra je napájena z 11 rozvoden 110/22 kV PRE pomocí 57 elektrických stanic (měnírny a distribuční transformovny) s instalovaným příkonem 376,48 MW.

V roce 1998 metro spotřebovalo 192 milionů kWh při špičkovém výkonu přibližně 50 MW, což přestavuje výkon jednoho bloku klasické tepelné elektrárny. Náklady na tuto elektřinu činily asi 10 % celkových ročních nákladů odštěpného závodu Metro. Z celkové spotřeby připadá 52,1 % na napájení vozů metra (trakční energie), 14,6 % na osvětlení, 28,1 % na motorové spotřebiče (eskalátory, čerpadla, ventilátory) a elektrické topení a zbylých 5,2 % na spotřebu dep, opravny technických center a administrativních budov.

Z celkové trakční spotřeby připadá na trať A asi 21 %, trať B 40 % a "céčko" 39 %. Přitom spotřeba jednoho vozu na ujetí 1 kilometru je v průměru 2,7 kWh.

Díky systému napájení, centrálnímu měření a vyhodnocování odběru počítačem pomocí přístrojů a programového vybavení firmy Landis a Gyr a dále díky optimálnímu sjednávání odběrových diagramů pracovníky útvaru energetiky o. z. Metro, je dosahováno prakticky nejnižší ceny za elektrickou energii v rámci odběrů PRE. Vzhledem k tomu, že i přes příznivou cenu jsou celkové náklady na elektřinu značné, je v metru věnována trvalá pozornost úsporám. V průběhu let provozu původně energeticky předimenzovaného metra byla přijata řada úsporných opatření, která jsou trvale uplatňována v provozu i při projektování nových tras. O úsporách svědčí i to, že zatímco v roce 1991 činil podíl nákladů na elektrickou energii přibližně 25 % nákladů na metro, je to dnes pouhých 10 %. V současné době jsou možnosti úspor stylem "zhasnutí, vypnutí, omezení" prakticky vyčerpány a jedinou cestou k dalším úsporám je zavádění nové, energeticky méně náročné techniky (nové vozy, eskalátory, osvětlovací tělesa, regulace a podobně).

Odštěpný závod Metro mimo vlastní provoz zajišťuje napájení rozsáhlé obchodní vybavenosti ve vestibulech a okolí stanic. Na elektrickou síť metra je dnes napojeno přibližně 630 odběrů elektrické energie cizích odběratelů.
Ing. Milena Malíková, odbor energetiky
převzato z časopisu Dp-Konktakt 7/99
Upraveno
 
Zpět
 
© Tomáš Rejdal