Vývoj a změny v EPD

Vývojem polarizovaných drenáží se zabývám již od roku 2008. Z počátku se řešily především dvě zásadní věci - napájení a odolnost proti různým formám přepětí. Pro spolehlivou funkci bylo nutné zajistit ochranu nejen proti impulznímu přepětí, ale i proti časově delšímu přepětí vznikajícím při přetížení a zkratu trolejového obvodu.

Vzhledem problémům s tehdy dostupnými akumulátory (problémy s dobíjením akumulátorů v mrazu, zkrácení životnosti Pb akumulátorů při vysokých letních teplotách, rekrystalizace elektrod u trvale nabitých NiCd baterií) byly od počátku polarizované drenáže koncipované jako nízkopříkonové, napájené z primárních článků. Do drenáží jsou osazovány primární lithiové baterie s předpokládanou životností 5-10 let. Skutečná životnost je obvykle ještě delší a závisí na stárnutí baterie.

Primární lithiová baterie má proti alkalické baterii větší rozsah provozních teplot, především odolnost proti mrazu. Alkalická baterie obvykle nevydrží ani celou zimu. Dnes by se pro provoz drenáží daly využít lithiumtitanátové (LTO) články s projektovanou životností 20 let a s možností dobíjení i v mrazu, ale lithiové baterie pro toto použití vyhovují a není tedy potřeba koncepci napájení měnit.

Do drenáží vyráběných od roku 2012 byla doplněna predikce nastavení potenciálu, která zkoriguje nastavený potenciál v případě, že drenážní proud prochází souvisle delší dobu. Predikce omezuje korozivní působení proudu na kolej při zachování dostatečné ochrany potrubí. Tato funkce je však problematická. Zatím nikdo nedokázal určit, o kolik a po jaké době by měl drenážní proud vlivem změny nastavení potenciálu klesat. Vyžadovalo by to dlouhodobá korozní měření a optimální nastavení by bylo závislé na konkrétní lokalitě.

Od roku 2016 se v regulátoru tramvajových i drážních drenáží používá procesorové řízení, které reguluje přesněji, účinně potlačuje síťový kmitočet 50 Hz a má řadu dalších nových vlastností. Parametry predikce (pokud je použita) se dají v programu nakonfigurovat.

Doplňky pro napájení externího zařízení

Pokud drážní drenáží teče proud např. 30A při rozdílovém napětí kolej-potrubí 10V, vzniká při regulaci proudu ztrátový výkon 300W. Ten lze použít k dobíjení baterie. Pokud tento proud teče alespoň 10% času, je možné z baterie odebírat trvalý výkon 30W.

V roce 2017 bylo na trati Šumperk - Kouty n.D realizováno pět drenáží a bylo nutné vyřešit napájení pro dálkové sledování. Měřící ústředna je napájena z baterie 24V 12Ah. Pro dobíjení baterie byla zrealizována nabíječka NAB24, která umožní k dobíjení baterie využít ztrátový výkon drenáže. Baterie je tedy dobíjena z bludných proudů. Nabíječka též obsahuje řízení ohřívacího odporu pro temperování baterie, aby se baterie nedobíjela při záporných teplotách.

Protože u dvou drenáží nestačila dostupná energie k trvalému provozu měřících ústředen, byl vytvořen modul pro řízené odpínání zátěže. Časy zapínání měřících ústředen jsou sjednocené synchronizací přes přijímač časového normálu DCF77. U jedné drenáže, kde k regulaci drenážního proudu téměř nedochází, byl pro zlepšení dobíjení baterie též doplněn malý FV panel. Ani ten však nepomohl a protože tato drenáž je umístěna u nádraží, nakonec byl pro napájení dálkového sledování přivedený kabel 230V.

Zkušenost je taková, že pokud má být pro napájení využitý FV panel, měl by být značně výkonově předimenzovaný, pokud možno umístěný svisle na jižní stěně pro maximální výkon v zimě a pro odolnost proti zapadání sněhem. Baterie by měla být LTO, aby se energie z panelu neztrácela jejím ohřevem. I tak budou období, kdy je potřeba při nedostatku energie omezit počet měření za den. I několik málo měření denně stačí jako základní informace, že drenáž funguje.

Další vývoj a vylepšení

Přesto že napětí kolej-potrubí má být u drážní trakce pouze 70V a drenáž je dimenzována na trojnásobek tohoto napětí s tím, že po jeho překročení zatíží drenážní obvod tak, aby se napětí omezilo, v ojedinělých případech ani odolnost 210V nestačí. Nově jsou do drenáže EPD160RD nabízeny moduly pro napětí 450V. Jedná se o závěrný směr, tedy když je kolej kladnější než potrubí a proud drenáží neteče.

V propustném směru byly také parametry ochrany změněny. Původní záměr byl v souladu s požadavkem normy ČSN EN 50162 zamezit nárůstu drenážního proudu nad 100A i v případě, že rozdílové napětí při tomto proudu stoupne nad 100V a drenáž se dostane mimo rozsah regulace. Potom jediná možnost byla drenážní obvod zkratovat a tím přerušit pojistku. Jenže se zjistilo, že drenáž se do tohoto stavu může dostat i po přepěťové špičce a ve zkratovaném stavu pak dojde k značnému překročení max. proudu, který však pojistku nepřeruší. Po poklesu proudu pak regulace pokračuje.

Nyní ochrana při překročení max. napětí kolej-potrubí v propustném směru hlídá pouze přetižitelnost (výkon a čas) výkonových odporů, případný krátkodobý nárůst proudu nad 100A se neřeší. U naprosté většiny drenáží však k takovým nárůstům napětí nedochází a změna software u nich není potřeba.