Dlaczego hamulce regeneracyjne metra w Oslo dzielą energię z innymi pociągami tylko wtedy, gdy są „w pobliżu”?

I przeczytać na Wikipedii , że Metro Oslo ma hamowanie regeneracyjne, ale nie ma baterii do przechowywania energii. Dlatego energia może zostać wykorzystana tylko wtedy, gdy w pobliżu znajduje się inny pociąg do jej wykorzystania.

Jak daleko jest „w pobliżu”?

Z powodu wąskiego gardła wspólnego tunelu wszystkie linie mają 15-minutowe przerwy między odlotami. Oznacza to, że między każdym pociągiem jest zwykle kilka kilometrów, z wyjątkiem odcinków sieci, w których kilka linii ma ten sam tor (na przykład wspólny tunel i niektóre inne odcinki).

• Dlaczego energia nie może być dzielona na te kilka kilometrów?

• Czy rezystancja przewodów wzdłuż toru sprawia, że ​​nie warto?

• Czy zamiast tego energia nie mogłaby zostać ponownie przekazana do sieci?

Czy rezystancja przewodów wzdłuż toru sprawia, że ​​nie warto?

To będzie jeden czynnik. W artykule stwierdzono, że każdy zestaw ma silniki o mocy 12 x 140 kW, co daje łącznie 1680 kW (1,68 MW) dla każdego zestawu pociągów. System jest zasilany prądem stałym o napięciu 750 V, a na niektórych odcinkach wykorzystuje trzecią szynę. Przy tych poziomach mocy będą zaangażowane prądy rzędu 2000 A, więc oporność linii z pewnością staje się problemem. Rezystancja linii może również być czynnikiem wpływającym na działanie wyłącznika i czasy zadziałania oraz nałożyć dalsze ograniczenia na maksymalną długość odcinka.

Innym czynnikiem, o którym należy pamiętać, jest to, że elektrownie (w zasadzie transformatory / prostowniki / filtry i wyłączniki) zostaną rozmieszczone wzdłuż linii z izolatorami sekcyjnymi między każdą elektrownią. W takim przypadku prąd nie może przepływać z jednej sekcji do drugiej. Podejrzewam, że to jest prawdziwy powód ograniczenia „w pobliżu”.

Czy zamiast tego energia nie mogłaby zostać ponownie przekazana do sieci?

Mógłby, ale wymagałoby to przemienników do konwersji prądu stałego na prąd przemienny i te nie byłyby tanie przy tych poziomach mocy, a cykl pracy (ilość wymaganego czasu regeneracji) może ich nie opłacić.

Dodatkowe informacje.

• OS MX3000 .

Przyspieszenie w zakresie od 0 do 40 kilometrów na godzinę (0 do 25 mil na godzinę) jest ograniczone do 1,3 metra na sekundę do kwadratu (4,3 stopy / s2). W tej fazie w pełni obciążony pociąg zużywa 5,0 kiloamperów.

A więc 5000 A prądu maksymalnego na pociąg. Nie mogę znaleźć żadnych tabel wytrzymałości dla szyn stalowych, więc nie mogę oszacować spadku napięcia na kilometr.

Z oczywistych względów każda sieć kolejowa jest podzielona na izolowane sekcje, a każda z nich jest zasilana oddzielnie od sieci średniego lub wysokiego napięcia poprzez własny transformator, wyłącznik i przełącznik.

Dwa pociągi na tym samym odcinku mogą bezpośrednio dzielić moc. Pociągi na różnych odcinkach mogą to zrobić tylko przez siatkę. Ponieważ metro w Oslo korzysta z prądu stałego, a prostowniki są zwykle jednokierunkowe, podział mocy przez sieć nie jest dostępny, a zatem ogranicza się do pociągów na tym samym odcinku.

Poniższy obraz pokazuje izolator przekroju w linii napowietrznej prądu przemiennego. Sekcje zasilane są różnymi fazami trójfazowej sieci wysokiego napięcia w celu równoważenia obciążenia.

Źródło obrazu

Koleś z elektrowozu tutaj.

Propagacja na duże odległości

Widziałem spadek prądu wózka 600 V do zaledwie 200 V cztery mile od podstacji pod dużym obciążeniem ~ 300 A z jednego przegubowego samochodu. (Drut 4/0, 107 mm2, szyny powrotne).

Trzecie szyny są znacznie mocniejsze, ale pociągi metra są znacznie cięższe. Zwykle buty z trzecią szyną są zespolone przy 400 amperach (na but, i nie każdy but ma jednocześnie styczność) z aż 8 samochodami. Oslo obsługuje duże samochody przegubowe, które są elektrycznie 3 samochodami.

Jeśli zregenerowana energia elektryczna przechodzi przez podstację, jest to jeszcze bardziej niekorzystne.

Mam na myśli, że pociąg metra może przepchnąć swoją zregenerowaną moc na dowolną odległość, jeśli zechce lub będzie w stanie zwiększyć napięcie bez ograniczeń. Nieuregulowana regeneracja silnika prądu stałego może działać jak stare, indukcyjne źródło prądu stałego, zwiększając napięcie aż do przepływu prądu. Spalenie dużej części w stratach transmisyjnych byłoby w porządku, to „energia swobodna”. Jednak uderza w granice: a) wyposażenia pokładowego (nie tylko wytrzymałości izolacji w silnikach), oraz b) trzeciej szyny . BART zamierzał mieć trzecią szynę o napięciu 1000 woltów, ale stwierdził, że najgorszy przypadek deszczu na pyle hamulcowym spowodował spektakularne rozgorzenia nawet w ich klimacie umiarkowanym. Cofnęli się do 900 woltów, ale nadal jest to kłopotliwe. Oslo ma już 750 lat, niewiele miejsca na głowie.

Naprawdę, aby produktywnie się zregenerować, w pobliżu musi być pociąg, który już obniża napięcie i jest w stanie pożreć te wzmacniacze.

Regen na siatce

Jest to trudne, zwłaszcza dlatego, że kilka megawatów energii wstrzykiwanych przez kilka sekund nie jest aż tak przydatne dla sieci.

Również regeneracja DC-AC jest trudna, z dużymi inwertorami krzemowymi wymaganymi na każdej podstacji.

W Złotym Wieku przekształtniki obrotowe były doskonale zdolne do wydajnej regeneracji DC-AC (w rzeczywistości miały obwody zapobiegające przypadkowej regeneracji, np. Lokalna sieć węzła cieplnego miała przerwę, powodując, że został on zasilony z innej podstacji przez przewód wózka) . Koleje elektryczne miały więcej własnego rozdziału prądu przemiennego. Napięcie trzeciej szyny wynosiło tylko 600 V, więc więcej miejsca na zapas. Jednak samochody nie były w stanie tego zrobić: pociągi metra były wówczas bardzo proste, z zaledwie 7-12 drutami na liniach kontroli między wagonami.

Konwertery obrotowe zostały zniesione, gdy tylko stały się dostępne prostowniki rtęciowe, a nawet te zniknęły do ​​czasu pierwszych samochodów regeneracyjnych.

Nie spodziewam się ponownego odrodzenia się w obrotowych przetwornicach (szkoda, ponieważ są one proste, właściwie poprawiają współczynnik mocy w lokalnej sieci i mogą być konkurencyjne, ponieważ są proste). Sprowadza się to do skomplikowanych, dużych falowników. Biorąc pod uwagę ograniczony zysk finansowy ze sprzedaży energii z powrotem, tylko bardzo zaawansowane systemy (wysokie R&D), takie jak BART, zanurzają palce w regeneracji sieci z prądu stałego.

Kiedy hamujesz, Twoim głównym celem jest pozbycie się dodatkowej energii, więc tak naprawdę nie obchodzi Cię, jak skutecznie zostanie wykorzystana. Nawet jeśli straty rezystancyjne są bliskie 100%, hamowanie regeneracyjne jest lepsze niż hamowanie tylko mechaniczne. Więc na pewno nie chodzi o opór linii energetycznej, tylko o to, co może wytrzymać sieć energetyczna.

Dlaczego energia nie może być dzielona na te kilka kilometrów?

W prostym przypadku izolowanych odcinków jest to kompromis między długością odcinka linii, w którym możliwe jest hamowanie regeneracyjne, a długością odcinka linii, na którą wpływa awaria elektryczna. Tj. Gdyby cała sieć energetyczna mogła być wykorzystana do hamowania odzyskowego, pojedyncza awaria spowodowałaby również awarię całej sieci.

Bardziej złożone rozwiązania są rzeczywiście możliwe teoretycznie, ale nie ekonomicznie.

Czy zamiast tego energia nie mogłaby zostać ponownie przekazana do sieci?

Podawanie energii w sieci ze stabilnym zużyciem energii bardzo szybko podniesie napięcie, a typowe elektrownie nie będą w stanie wystarczająco szybko kształtować swojej mocy, aby to zrekompensować. Jeśli lokalna sieć nie jest w stanie obsłużyć takich skoków przepięcia, nie ma sensu budować falowników. I nawet jeśli sieć może obsłużyć dodatkową energię wejściową, rozwiązanie może nie być ekonomicznie opłacalne.