Omvendt strøm (jernbane)

Som en tilbakestrømning er definert som summen av de elektriske strømningene mellom orbitalenergiforbrukere og trekkraftforsyningskilde på skinnene og strømmer og deretter, om nødvendig, på ytterligere returledninger. Forsyningskilden, frem- og returledere og forbrukere danner en elektrisk betjeningskrets .

Elektrisk betjeningskrets

Jernbane energiforbrukere

Jernbaneenergiforbrukere inkluderer:

Matkilder

Forsyningskilder er nettstasjonene som overfører energien fra det offentlige eller trekkstrømmenettverket til forsynings- og kontaktledningen, og hvor returstrømmene konvergerer igjen i returskinnene og føres til andre pol.

Returleder

Returleder ved 15 kV ~ trekkstrømsystem

Returledere fører returstrømmen tilbake til forsyningskilden. Returledere er først og fremst skinnene på skinnene . Men siden sporene er koblet direkte og / eller induktivt til bakken og forsyningskildene også er jordet , strømmer også en del av returstrømmen gjennom bakken. Det er også isolerte seksjoner der returlinjen må foregå via spesielle kabler eller skinner av forskjellige årsaker . Hver forsyningskilde forsyner et forsyningsdistrikt med elektrisk energi. I hvert matdistrikt er det i. d. Vanligvis flere tog, lokomotiver eller stasjonære forbrukere. Dette betyr at alle relaterte returstrømmer kommer til stedet for forsyningskilden. Returledertilkoblingene på stedet for forsyningskilden må dimensjoneres tilsvarende.

Nåværende retning

Trekkraftforsyningen til elektrifiserte jernbaner fungerer i henhold til totrådsprinsippet, der det bare er én frem og en returkabel for den elektriske strømmen. Strømretningen er definert i henhold til tilførsel av energi: Forbrukerne mates fra forsyningskilden med strøm til forbrukerne. Etter at energien er omgjort på stedet, strømmer strømmen tilbake til forsyningskilden.

  • Go dirigent er forsyning og overhead ledninger.
    • Mateledninger er kabler til kontaktlinjeseksjonene.
    • Kontaktlinjer er
      • Luftledninger (for langdistanse-, regional-, anleggs- eller gruvebaner),
      • Lederskinner (på S-, U- eller gruvebaner).
  • Returledere er skinnene, bakken, spesielle kabler eller returstrømsskinnene.

Denne retningsobservasjonen brukes til både likestrøm og vekselstrømsbaner , uavhengig av den elektriske spenningens fysiske polaritet og strømretningen for den fysiske strømmen .

relaterte temaer

Risiko for omvendt strøm

Galvanisk tilkoblede nettverk

Omvendt strøm påvirker alltid beskyttelsesjording av systemer innen elektriske jernbaner og omvendt. Egnede tiltak bør derfor treffes for å forhindre at deler av en motstrøm strømmer gjennom jordede systemer.

Likeledes bør det utelukkes at deler av returstrømmer strømmer via togskinnen for tog . Det er spesielle spesifikasjoner for dette i prosjektplanleggingen eller planretningslinjene. Et unntak fra denne regelen er for eksempel RENFE-serien 730 ("Talgo 250 Hybrid"), der togskinnen er designet to ganger: Når generatorbilen er i drift (for ikke-elektrifiserte ruter), blir returstrømmen ført via en av de to togskinnen, og ikke over sporene.

På byggetrinn

Under byggearbeid på spor (f.eks. Skifte av skinner, skille eller sette inn skinner), bør det bemerkes at hvis "returlederskinnen" blir avbrutt, tar returstrømmen en annen vei. For at dette ikke skal strømme over anleggsmaskiner eller personer, må skinnepausen på forhånd forlegges med tilstrekkelig dimensjonerte returkabler.

Når du arbeider på kontaktledningen, må den være slått av og jordet på forhånd. Den beskyttende jording gjøres ved å koble kontaktledningen til skinnen minst foran og bak arbeidsstedet. På denne måten deles returstrømmen mellom forrige skinne og parallelt med kontaktledningen via jording og kortslutningsanordninger. Dette må tas i betraktning hvis kontaktlinjen skal kuttes. Som beskrevet ovenfor for spor, må det tiltenkte avbruddspunktet i kontaktlinjen på forhånd være broet med tilstrekkelig dimensjonerte returkabler.

Kortslutning

I tilfelle av en kortslutning i trekk-kraftnettet, strømmer som er mange ganger høyere og dermed også omvendt strømmer oppstår. Hvis kortslutningen ikke blir slått av i god tid av sikkerhetsinnretningene i transformatorstasjonene , kan disse høye bakoverstrømmene true mennesker, kjøretøyer og systemer i returstrømbanen og føre til ødeleggelse av trekkstrømssystemer. Manglende beskyttelsesjord og returledere (f.eks. På grunn av feil utførte byggetrinn, ødeleggelse eller tyveri) utgjør til og med en umiddelbar, dødelig fare for mennesker.

Strømstrøm

Strømmen som kommer fra skinnene i bakken kalles svømmerstrøm, tidligere kjent som uberegnelig eller bortstrøm. Den flyter i bakken og - hvis den er tilstede - også over metalldeler som ligger i bakken ( rør , jordingssystemer osv.). Dette fører til korrosjonsskader og termisk påvirkning på disse systemene . Korrosjonens omfang og hastighet er forskjellig for likestrøm og vekselstrøm, korrosjonsskader er mye mer uttalt med likestrøm.

Metting av returlinjen

I områder med flere spor (f.eks. På togstasjoner ) fordeles returstrømmen forskjellig avhengig av kontaktmotstanden mellom skinnene og bakken. Dette kan føre til forskjellige elektriske potensialer i de enkelte skinnene eller sporene. Derimot er så mange skinne- og skinnekontakter som mulig festet. Dette tjener både til å balansere den elektriske spenningen mellom sporene og til å øke returledningens totale tverrsnitt, noe som fører til en reduksjon i returledningens elektriske motstand og dermed til en reduksjon i tap av elektrisk energi i driftskretsen.

Det mulige antall skinne- og skinnekoblinger er begrenset av behovet for å sette opp isolerte skinneseksjoner for kontroll- og sikkerhetsteknologien .

Konvergens av jernbane med vekselstrøm

Kraftsystemendring i Karlsruhe-trikken

I kryssene mellom jernbane og likestrøm kan det være gjensidig ugunstig innflytelse fra omvendte strømmer. Grensesnitt kan være:

  • Systemskillepunkter for internasjonale jernbanelinjer med forskjellige trekkstrømsystemer ; for eksempel har de tyske, østerrikske og sveitsiske jernbanenettene vekselstrøm, den nederlandske, belgiske, italienske, polske og tsjekkiske likestrøm;
  • Kryssing eller parallell ruting av langdistansetog (vekselstrøm) og S-Bahn eller U-Bahn, gruve eller trikk (likestrøm);

Å påvirke det ene nettverket med returstrømmer fra det andre nettverket er uønsket i begge retninger:

  • På den ene siden truer høye omvendte strømmer og kortslutningsstrømmer fra jernbanenettet de mest lavenergi- og lavspente likestrømssystemene.
  • På den annen side metter direktestrømmene transformatorer og motorer i skinnekraftnettet.
  • I begge tilfeller fører ukontrollerte returstrømmer til ukontrollerte potensialer i det berørte nettverket. Dette kan føre til uakseptabel overskridelse av kontaktspenningen og dermed til helse- eller livstruende risiko for personer som kommer i kontakt med delene av systemet i det ene eller det andre nettverket.

For å unngå uregelmessige forhold er sporveinettene for likestrøms- og vekselstrømsbaner i Tyskland konsekvent galvanisk atskilt. I skinneforbindelsene mellom dem er det montert dobbeltisolerende skjøter , såkalte "låseskjøter". Hvis skinneseksjoner må elektrifiseres med veksel- og likestrøm samtidig, er det nødvendig å opprettholde den elektriske isolasjonen for å mate vekselspenningen via en isolasjonstransformator. Et eksempel på dette er plattformen og feiende spor i Birkenwerder stasjon (b Berlin) . En annen mulighet er byttbare kontaktlinjeseksjoner. Den brukes spesielt i systembytterstasjoner mellom DC- og AC-spenningsnettverk som Aachen Hauptbahnhof , men da er ikke samtidig drift av DC- og AC-spenningskjøretøy mulig.

Problemet håndteres annerledes i Sveits, der mange steder er jordsystemene (EW og jernbane) forbundet med passende tiltak uten forstyrrelser i de respektive nettverkene (EW eller rail). Forutsetningen er imidlertid at jernbanenettet er utstyrt med en returkabel parallelt med kontaktlinjen.

litteratur

  • Peter Schmid (Red.): Energiforsyning for elektriske jernbaner . Red.: Institutt for elektriske systemer. VEB Verlag Technik, Berlin 1975, DNB  200306839 .
  • Helmut Bendel (red.): Elektriske trekkbiler . 1. utgave. transpress VEB forlag for trafikk, Berlin 1981, DNB  820088102 .
  • Friedrich Kießling , Rainer Puschmann, Axel Schmieder, Peter Schmidt: Kontaktlinjer for elektriske jernbaner - planlegging, beregning, implementering . 2. utgave. BG Teubner, Stuttgart 1998, ISBN 3-519-16177-X .
  • František Jansa: Elektrická Trakcia . 1. utgave. teip 1 . Alfa vydavatelstvo technickej ekonimickej litteratur, Bratislava 1976, OCLC 5171513 (tsjekkisk).