Když vlak ničí zásuvky v domě

Možná si někteří z čtenářů pamatují mediální humbuk v roce 2009 kolem nevysvětlitelných poškození elektroinstalace v jednom rodinném domě v obci Strašice na Rokycansku. Podle odborného článku Ing. Ivana Cimbolince z časopisu Energetika, 10/2013 jsme sestavili článek informující, doufáme srozumitelně, co se tehdy zřejmě stalo a jak střídavá trakce mohla poškodit elektroinstalaci v domě na vzdálenost několika kilometrů.

Záhadné výboje v rodinném domě

V září a říjnu 2009 začalo něco znepokojivého sužovat rodinu Mračkových v obci Strašice u Rokycan. V jejich domě č.p. 612 a v několika okolních domech začaly bez zjevné příčiny vypadávat jističe v elektroinstalaci. Brzy se přidaly ještě výraznější jevy – z elektrických zásuvek se ozývaly výboje, zapálenou izolaci bylo cítit spáleným zápachem, stěny za zásuvkami se zakouřily. Majitel domu situaci hlásil distributorovi elektřiny, společnosti ČEZ Distribuce, ale příčina jevů nebyla po dlouhou dobu objasněna.

Případ se brzy stal mediálně sledovanou kauzou. Komerční televize se chopily příběhu rodiny, jejíž dům „stále hoří“, a záběry poničených zásuvek obletěly obrazovky. Rodina Mračkových byla dokonce obviněna z podvodu, případ šetřila policie. Nikdo tehdy netušil, že pravá příčina problémů se skrývá v kilometry vzdálené železniční trati.

Co se děje pod zemí a nad kolejemi?

Fotovoltaická elektrárna v sousedství

V průběhu října a listopadu 2009 byla v nedalekém areálu postupně uváděna do provozu nová fotovoltaická elektrárna firmy AMERICAN WAY SOLAR. Panely jsou přes polovodičové střídače napojeny do distribuční sítě nízkého napětí 0,4 kV a výkon je dodáván do sítě vysokého napětí 22 kV kabelem. Měření prokázalo, že tato elektrárna výboje v domě Mračkových nezpůsobovala – výboje nastávaly i tehdy, když elektrárna vůbec nedodávala žádný výkon do sítě, nebo byla zcela odpojena.

Železniční koridor Rokycany–Strašice–Mýto

Klíčem k záhadě se ukázala být rekonstrukce železničního koridoru probíhající přímo v této oblasti. Trať je provozována jednofázovou střídavou trakcí 25 kV, 50 Hz. Každá elektrická lokomotiva odebírá ze sítě proud, a ten se musí vrátit zpátky do napájecí stanice. Ideálně teče tento „zpětný trakční proud“ kolejnicemi. V praxi však část proudu opouští koleje a hledá si cestu zemí – přes různé vodivé cesty, jako jsou vodovodní řady, kabely nebo vlhká zemina.

Právě při rekonstrukci koridoru v roce 2009 byla na jednom úseku odebrána jedna z dvojice kolejí. Tím se zdvojnásobila impedance zpětné proudové dráhy a zvýšily se nežádoucí proudy tekoucí zemí. Navíc kvalita kolejnicových spojů – klíčová pro správné vedení zpětného proudu – bývá při stavebních pracích horší než za normálního provozu.

Jak zpětný proud poškodí zásuvky v domě?

Aby bylo možné pochopit, jak proud z vlakové trakce skončí v zásuvkách rodinného domu, je třeba sledovat jeho cestu. Zpětný trakční proud teče od místa, kde se lokomotiva nachází, zpět do napájecí stanice u Mýta. Pokud jsou kolejnicové spoje nekvalitní nebo je jedna kolej odebrána, hledá si proud náhradní cesty zemí.

Z Rokycan vedou ke Strašicím vodovodní řady uložené v zemi. Voda ve vodovodním potrubí je vodivá a potrubí je kovové – tvoří tedy vynikající vodič. Část zpětného proudu si tak „vybrala“ vodovod jako svou náhradní cestu. Proud tekl vodovodním řadem k domu Mračkových, vstupoval do domu přes vodovodní přípojku a hledal si cestu zpět do země – právě přes elektroinstalaci, zemnění a zásuvky. Tam docházelo k výbojům.

Zásadní roli hrálo také načasování. Výboje se objevovaly ráno (kolem 6:30 hod.) a odpoledne – tedy přesně v době, kdy na trati probíhaly stavební práce za umělého osvětlení a kolejové obvody byly v nejhorším stavu. V nočních hodinách, kdy se nepracovalo, k výbojům nedocházelo. Tato časová shoda nakonec pomohla odhalit skutečnou příčinu.

Hledání důkazů a mediální bouře

Odborník Ing. Ivan Cimbolinec z ČVUT FEL Praha byl k případu přizván a systematicky shromažďoval data. Provedl měření kvality elektřiny v domě i ve vodárně, analyzoval frekvenční spektrum bludných proudů a zkoumal provozní záznamy fotovoltaické elektrárny. Výsledky z měření kvality elektřiny podle normy ČSN EN 50160 neprokázaly, že by distributor dodával elektřinu s nekvalitními parametry. Fotovoltaická elektrárna rovněž nebyla zdrojem problémů.

Klíčovým experimentem bylo zkušební odstavení místní vodárny. V prosincových víkendech roku 2009 byla vodárna dvakrát odstavena a provoz sledován. Výsledek byl jednoznačný: když vodárna nepracovala a byla odpojena od distribuční sítě, k výpadkům jističů v domě Mračkových nedocházelo. Jakmile byla vodárna opět připojena, výboje se vrátily. Distribuční síť nízkého napětí ani vodárna samy o sobě nebyly zdrojem rušení – problém přicházel odjinud.

Mezitím se situace mediálně vyhrotila. Rodina Mračkových byla obviněna z podvodu, komerční televize natáčely syna, jak ukazuje, jak mu „hoří kapesník u nosu“ (on se dodatečně přiznal, že svými kousky případ přiživoval), a odborníci přivolaní médii (bez přístrojů a bez znalosti technické dokumentace) prohlásili rodinu za podvodníky. Skuteční specialisté na elektromagnetickou kompatibilitu naopak na místě naměřili anomální kmitočtové spektrum a potvrdili, že jevy nelze vysvětlit silovou elektřinou o frekvenci 50 Hz.

Rozuzlení: kolejové obvody opraveny, klid v domě

Rozhodujícím zlomem byl 9. prosinec 2009. Toho dne bylo slavnostně dokončeno nádraží v Rokycanech. Součástí finálních stavebních prací bylo mimo jiné uvedení kolejových obvodů do standardního stavu a zejména eliminace jejich asymetrie. Od tohoto okamžiku přestala být v zpětném trakčním proudu přítomna výrazná střídavá složka na frekvenci 33,3 Hz. Výboje v domě Mračkových ustaly. Přestal být rušen i sdělovací kabel SŽDC uložený v traťovém koridoru. V malebné obci Strašice zavládl klid.

Začátkem roku 2010 bylo písemně potvrzeno provozovateli distribuční sítě, že obdobné jevy se mohou opakovat, a bylo zahájeno jednání s třetí klíčovou stranou – společností SŽDC (Správa železničních dopravních cest). Ta o problému zatím nevěděla, a proto bylo nutné najít společné technické řešení.

To nevymyslíš. To je neuvěřitelná realita

Případ Strašice je ukázkovým příkladem toho, jak moderní technická infrastruktura tvoří složitě provázaný systém, jehož selhání může mít zcela nečekané a vzdálené následky. Vlakový provoz ovlivnil elektroinstalaci v rodinném domě přes vodovod – to je na první pohled neuvěřitelná cesta.

Z technického hlediska případ poukazuje na tyto důležité skutečnosti: Při rekonstrukci železnic je nezbytné udržovat kvalitu kolejnicových spojů na vysoké úrovni i v průběhu stavebních prací, jinak narůstají zpětné proudy tekoucí zemí. Kovová potrubí (voda, kanalizace) uložená v zemi v blízkosti elektrizovaných tratí mohou sloužit jako nežádoucí vodič trakčních proudů. Jednofázová střídavá trakce 25 kV, 50 Hz generuje harmonické a meziharmonické složky proudu (zejména na 16,7 Hz a 33,3 Hz), které mohou pronikat do okolní infrastruktury a způsobovat problémy na vzdálenost několika kilometrů.

Ze společenského hlediska případ varuje před unáhlenými závěry bez řádného technického šetření. Rodina Mračkových byla neprávem obviněna z podvodu, zatímco skutečná příčina spočívala zcela mimo jejich dosah a vliv. Spolehlivá technická analýza vyžaduje čas, data a odborné vybavení – a teprve na jejím základě lze vynášet soudy.

Poznámka redakce

Mediálně propíraný byl jen případ Mračkových, ale jednalo se o více objektů a následky tedy po­cítili i lidé v blízkém okolí lokality „Na Huti“. Objevila se námitka, že zmiňované vodovodní potrubí bylo na jednom místě přerušeno plastovou trubkou. Ovšem proud může téci i samotnou zemí, potrubí mu to jenom ulehčuje. Můžeme tedy říci, že jeden izolační díl bludné proudy nezastaví. V souvislosti s opravami dalších tratí se podobné jevy jako ve Strašicích postupně objevují i v jiných lokalitách, téma se však už nemedializuje. Sám autor studie odmítá slova jako „záhady“ a říká: „Nemůžeme si hrát na hledání neobjasnitelných záhad, ale musíme hledat reálné příčiny problémů. Řada provozních problémů, které jsem sám anebo se svými kolegy vyřešil, při­spěla v další době k lepšímu poznání a bezpečnějšímu provozu distribuční soustavy.“

Perličkou na závěr může být informace, že ano­mální elektrické jevy se objevily i v Canneto di Ca­ro­nia v Itálii. I zde je možné nalézt souvislost s bludnými proudy, projevujícími se zejména v blízkosti elektrifikovaných stejno­směrných drah. K neobvyklým jevům zde začalo docházet v lednu 2004, přičemž postiženo bylo celkem 29 domác­ností. Jevy po­stupně ustávaly, ale jejich inten­zita se opět zvýšila v dubnu 2004. Pak se znovu in­tenzita jevů sni­žovala, až náhle ustaly. Úřady vyloučily mož­nost žhářství. Anomálními elektrickými jevy postižené ob­jekty jsou zde v těsné blízkosti elek­trifiko­vané trati. V jednom z mnoha po­pisů celé udá­losti se sice na tuto souvislost poukazuje, ale s žádnou studií, která by s bludnými proudy počítala, nikdo z italských vědců do­sud nepři­šel. V ital­ském tisku se objevily pouze zprávy, podle nichž výše uvedené jevy způsobilo „elektro­magnetické pole umělého původu o frekvenci vyšší než 300 MHz“, či Hertzovy „deci­metrové elek­tromagnetické vlny“.   

Zdroje: Cimbolinec, I.: Vliv jednofázové AC trakce na podzemní úložná zařízení. Energetika, č. 10/2013, s. 561–572. Autor byl odborným asistentem na Katedře elektroenergetiky FEL ČVUT v Praze.

https://blog.idnes.cz/karelwagner/rozhovor-s-ing-ivanem-cimbolincem-na-tema-strasice.Bg10101376