Система тягового питания SEPTA 25 Гц - SEPTA's 25 Hz traction power system

Подстанция SEPTA Lansdale.

Управление транспорта Юго-Восточной Пенсильвании (SEPTA) управляет системой тягового электроснабжения 25 Гц в окрестностях Филадельфии , штат Пенсильвания , унаследованной от Редингской железной дороги . Эта система отделена от системы, разработанной Пенсильванской железной дорогой , но аналогична системе , которая в настоящее время эксплуатируется компанией Amtrak . Поезда SEPTA могут перемещаться по любой системе, потому что напряжение и частота, подаваемые на локомотив, по существу идентичны. Однако система ex-Reading электрически не связана с системой ex-PRR.

SEPTA владеет всеми описанными здесь подстанциями. Хотя SEPTA также владеет бывшими подстанциями PRR вдоль линий Media / Elwyn и Chestnut Hill West Line , а также новой подстанцией к северу от станции 30th Street , эти объекты электрически являются частью системы тягового электроснабжения Amtrak 25 Гц .

История

Электроэнергетическая инфраструктура в Лансдейле, штат Пенсильвания . Фидеры 24 кВ (верхние) направляются в подстанцию, а фидеры 12 кВ (нижние) возвращаются в контактную сеть.

Чтение железной дороги электрифицированы свои линии между Reading Terminal в Филадельфии, штат Пенсильвания , и Norristown , Дойлестаун , Chestnut Hill , Hatboro и Западный Трентон в 1931 году Электрификация была расширена , чтобы включить Fox Chase Line в сентябре 1966 года Электрификация был вновь продлен с Hatboro до Уорминстер в начале 1970-х.

В системе Рединга использовалась контактная сеть, электрифицированная на 12 кВ и 25 Гц, как в случае первоначальной электрификации конкурирующей Пенсильванской железной дороги в 1915 году и расширения магистрали 1930-х годов. В отличие от системы PRR, которая включала в себя несколько источников питания и обширную сеть высоковольтной передачи, электрификация Рединга обеспечивалась исключительно роторной преобразовательной станцией на Уэйн-Джанкшен . Несмотря на то, что право собственности и принцип работы системы изменились, система осталась практически неизменной, за исключением замены роторной преобразовательной станции в Уэйн-Джанкшн твердотельным циклоконвертером в 1986 году.

Архитектура системы передачи

Система электрификации Рединга была разработана для пригородных перевозок MU, и ей не нужно было поддерживать пассажирских магистралей или грузовых перевозок конкурирующей Пенсильванской железной дороги . Хотя в сложной системе высоковольтных линий электропередачи не было необходимости, система была достаточно большой, чтобы требовать использования распределительных фидеров от источника питания 25 Гц на Уэйн-Джанкшен. Фидеры были установлены на 24 кВ , что вдвое больше тягового напряжения. Большинство железнодорожных линий будет иметь один или два питателя, прикрепленных к верхней части опорных мачт контактной сети. Эти фидеры подстанции 24 кВ можно отличить от тяговых фидеров 12 кВ использованием четырехсегментных изоляторов вместо трехсегментных.

Простая схема распределительной схемы автотрансформатора чтения.

В кВых 24 линии питает сеть из 11 подстанций ( в том числе 12 Junction распределительного Wayne) , расположенных каждые 8 до 10 миль ( от 13 до 16 км) вдоль электрифицированных железнодорожных линий. Большинство ответвлений достаточно короткие, чтобы потребоваться только одна подстанция в конце линии, но линии Main и West Trenton достаточно длинные, чтобы требовать промежуточных подстанций. На каждой подстанции фидеры на 24 кВ питаются через автотрансформаторы для снижения до тягового напряжения 12 кВ , которое затем пропускается через автоматические выключатели перед подачей в воздушные контактные провода.

По сути, мощность передается при напряжении 36 кВ, поскольку компоненты 24 и 12 кВ смещены по фазе на 180 °. Эта конструкция имеет несколько преимуществ по сравнению с более традиционной схемой передачи и распределения PRR. Наибольшее напряжение относительно земли в системе составляет 24 кВ . Это значительно меньше, чем 69 кВ, наблюдаемые в системе PRR, для которой потребовались намного более крупные башни высотой 80 футов (24 м) и более крупные изоляторы и трансформаторы. В небольшой системе, такой как Рединг, инфраструктура передачи такого масштаба не нужна. Во-вторых, в системе используется контактный провод 12 кВ как для передачи, так и для распределения. Такое двойное использование контактного провода позволяет выполнять обе функции с помощью всего двух проводов. Для системы PRR, напротив, требовалось три провода: два для однофазного компонента передачи на 138 кВ и один для контактного фидера 12 кВ . В обеих системах рельс используется как обратный путь для тягового тока.

Статические преобразователи частоты

Оригинальное автотрансформаторное оборудование 1930-х годов, установленное Редингской железной дорогой .

Вся мощность 25 Гц в системе ex-Reading вырабатывается на заводе статических преобразователей Wayne Junction . Эта установка была построена между 1985 и 1990 годами и состоит из трех твердотельных модулей на базе циклоконвертера мощностью 15 МВА . Система была построена ASEA и технически аналогична преобразователю, позже установленному на преобразователе Amtrak в Jericho Park .

Инверторы заменили два ок. 1928 Westinghouse Электродвигатели-генераторы мощностью 21,4 МВА каждый . Возможность также ранее существовала для подачи энергии от подстанции Somerset PECO Energy , которая имела три двигателя-генератора, обычно используемые для питания системы электрификации Пенсильванской железной дороги. Эта возможность была удалена, как и мотор-генераторы Somerset. Система ex-Reading теперь работает полностью независимо от энергосистемы Amtrak.

Уэйн Джанкшн получает мощность 230 кВ 60 Гц от двух резервных линий, которые подключаются к подстанциям PECO в Ваните, Таборе и Пуласки. Два трансформатора 60 МВА 230 / 13,2 кВ снижают напряжение для статических преобразователей частоты. Шпалы позволяют выводить части системы подачи из эксплуатации на техническое обслуживание.

В марте 2015 года с компанией STV Incorporated был заключен контракт на сумму 4 656 321 долл. США на предоставление архитектурных и инженерных услуг для восстановления статических преобразователей частоты на Уэйн-Джанкшен, причем услуги должны быть выполнены в течение 60 месяцев, начало которых запланировано на апрель 2015 г. ( согласно Предложению № 14-233-JHC).

Подстанции

v т е Подстанции в бывшей системе чтения
Легенда
Дойлстаун Lansdale Ambler Hatboro (Линия Варминстера) Ярдли (Западный Трентон) Woodbourne (Будущая подстанция) Водопад Нешамины Bethayres Дженкинтаун-Винкот Chestnut Hill East Wayne Junction Конвертеры и распределительное устройство Норристаун Fairmount Фазовый разрыв Туннель пригородного сообщения в центре города Система Amtrak 12 кВ 25 Гц

Каждая из бывших подстанций Reading Railroad была оборудована трансформаторами и выключателями американской компании Brown Boveri . Большинство трансформаторов рассчитаны на мощность около 2 МВА каждый (существует несколько трансформаторов по 4 МВА ). На каждой подстанции также было несколько маслонаполненных выключателей для отключения линий 12 кВ и 24 кВ под нагрузкой. На более крупных подстанциях также есть небольшое здание для оборудования и обслуживания, в котором размещается любое управляющее оборудование или вторичные трансформаторы для генерации мощности сигнала 100 Гц .

Замена и обновление

Благодаря надежности и простоте компонентов, до 2010 года все подстанции SEPTA были оснащены оригинальным оборудованием, срок службы которого приблизился к 80 годам.

Callowhill

Подстанция Callowhill была первой намеченной заменой, чтобы устранить необходимость в обслуживании воздушных проводов по заброшенной железнодорожной линии Reading Viaduct в качестве фидеров к действующим путям. Его замена, подстанция Fairmount, была введена в эксплуатацию в 3-м квартале 2010 года с двумя однофазными автотрансформаторами на 12/24 кВ 25 Гц , 5 МВА, а также троллейными выключателями и другим распределительным устройством.

Норристаун

Подстанция Норристаун получила новые трансформаторы, троллейные выключатели, фидеры, распределительное устройство подстанции, реле защиты и структурный ремонт в рамках стимулирующего проекта .

Wayne Junction

В июле 2012 года Министерство транспорта США выделило SEPTA грант Tiger IV в размере 12,8 млн долларов на ремонт подстанции Wayne Junction. По словам генерального менеджера SEPTA Джозефа М. Кейси, «мы намерены использовать эти ресурсы для замены оборудования, которое должно быть выставлено в музее истории транзита».

О гранте было объявлено на церемонии на подстанции, на которой присутствовал министр транспорта Рэй Лахуд , который сказал: «Это не самый сексуальный, не самый красивый, но один из самых важных проектов».

Обновление трех статических преобразователей частоты Wayne Junction ожидается в течение 2010-х годов в три этапа, чтобы обеспечить резервирование. Четвертый преобразователь должен быть добавлен для безопасности системы.

В октябре 2014 года SEPTA попросила заинтересованных подрядчиков представить предложения по ремонту статических преобразователей частоты на Уэйн-Джанкшен.

Ambler

В сентябре 2014 года SEPTA обратилась к заинтересованным подрядчикам с просьбой подать заявки на реконструкцию подстанции Амблер. В октябре 2014 года SEPTA заключила контракт с Carr & Duff, Inc. на сумму 7,99 миллиона долларов на выполнение работ.

Lansdale

31 октября 2016 года сгорел один из двух главных трансформаторов подстанции, и через неделю он был заменен с опережением графика на один из новых трансформаторов, уже имеющихся в наличии для реконструкции подстанций как в Лэнсдейле, так и в Эмблере.

Дойлстаун

В 1990-х годах пожар на подстанции Дойлстаун вывел ее из строя. До тех пор, пока подстанция не была отремонтирована в 2013 году, филиал Дойлстаун к востоку от Лэнсдейла должен был получать питание исключительно от подстанции Лэнсдейла. Эта «односторонняя подача» 10-мильного (16 км) участка пути ограничивала количество мобильных единиц, которые могли работать одновременно по ветке, а также ограничивала их максимальную скорость и ускорение.

В апреле 2015 года подстанция получила новый автотрансформатор 12/24 кВ.

Другие подстанции

После того, как Содружеством Пенсильвании был передан источник специального финансирования на транспорт, SEPTA объявила в декабре 2013 года план капитального бюджета, который включает в себя обновление или замену всех оставшихся бывших подстанций Ридинга в пять этапов. Первый этап включает замену подстанции Дженкинтаун и обновление активных компонентов подстанции Амблер - проекты, окончательный дизайн которых был завершен к концу 2013 года.

В ноябре 2014 года SEPTA обратилась к заинтересованным подрядчикам с просьбой подать заявки на реконструкцию четырех подстанций (Лэнсдейл, Бетейрес, Честнат-Хилл Ист и Хатборо). Ожидается, что инженерные работы продлятся два года, а строительство еще три года.

SEPTA также планирует построить новую подстанцию ​​возле станции Вудборн к осени 2020 года, поскольку расстояние между подстанциями Нешамини-Фоллс и Ярдли почти вдвое превышает оптимальное расстояние в 5 миль (8,0 км) между подстанциями в системе 12 кВ 25 Гц.

Смотрите также

• Система электрификации железной дороги
• Система тягового питания Amtrak 25 Гц

Сноски

Общий

Восстановление для будущего (программа подстанции)

Рекомендации

• Сомнение, CL (март 1931 г.). «Электроснабжение для считывания пригородной электрификации». Труды Американского института инженеров-электриков . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE). 50 (1): 240–245. DOI : 10,1109 / Т-AIEE.1931.5055770 . ISSN   0096-3860 . S2CID   51646983 .

• Кнешке, Тристан А. (март 1985 г.). "Статический преобразователь частоты для тяговой подстанции Уэйн Джанкшн SEPTA". IEEE Transactions по отраслевым приложениям . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE). IA-21 (2): 295–300. DOI : 10.1109 / TIA.1985.349628 . ISSN   0093-9994 . S2CID   17134542 .

• Фишер, РБ (апрель 1990 г.). «Внедрение статических преобразователей частоты в системе пригородных железных дорог SEPTA 25 Гц». Технические документы, представленные на совместной железнодорожной конференции ASME / IEEE в 1990 году . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE): 149–155. DOI : 10,1109 / RRCON.1990.171673 . S2CID   111289944 .

• Kneschke, TA; Hong, JP; Накви, В. (март 1994 г.). «Исследование потока нагрузки и концептуальное проектирование системы тягового электроснабжения регионального железнодорожного дивизиона SEPTA». Материалы Совместной железнодорожной конференции ASME / IEEE 1994 г. (в связи с Ежегодной технической конференцией Area 1994 г.) . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE): 81–95. DOI : 10,1109 / RRCON.1994.289017 . ISBN   978-0-7803-1890-8 . S2CID   109631300 .

• Kneschke, TA; Hong, JP; Натараджан, Р .; Накви, В. (апрель 1995 г.). «Расчеты импеданса для системы распределения электроэнергии по железной дороге SEPTA». Труды IEEE / ASME Объединенной Railroad конференции 1995 года . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE): 79–85. DOI : 10,1109 / RRCON.1995.395166 . ISBN   978-0-7803-2556-2 . S2CID   110918186 .

• Кнешке, Т .; Накви, В. (март 1997 г.). «Модернизация региональной железнодорожной энергосистемы SEPTA». Труды 1997 IEEE / ASME Объединенной Railroad конференции . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE): 35–47. DOI : 10,1109 / RRCON.1997.581350 . ISBN   978-0-7803-3854-8 . S2CID   109984985 .