Warum können die regenerativen Bremsen der Osloer Metro nur dann Energie mit anderen Zügen teilen, wenn sie „in der Nähe“ sind?

Ich habe auf Wikipedia gelesen, dass die Osloer Metro regenerativ bremst, aber keine Batterien, um die Energie zu speichern. Daher kann die Energie nur genutzt werden, wenn sich ein anderer Zug "in der Nähe" befindet, um die Energie zu nutzen.

Wie weit ist "in der Nähe"?

Aufgrund des Engpasses des gemeinsamen Tunnels haben alle Linien 15 Minuten Pause zwischen den Abfahrten. Das bedeutet, dass zwischen jedem Zug in der Regel mehrere Kilometer liegen, mit Ausnahme der Teile des Netzes, auf denen sich mehrere Linien die gleiche Strecke teilen (z. B. der gemeinsame Tunnel und einige andere Streckenabschnitte).

• Warum kann die Energie nicht auf diese mehreren Kilometer aufgeteilt werden?

• Ist der Widerstand in den Drähten entlang der Strecke es nicht wert?

• Könnte die Energie nicht stattdessen ins Netz zurückgespeist werden?

Ist der Widerstand in den Drähten entlang der Strecke es nicht wert?

Das wird ein Faktor sein. In dem Artikel heißt es, dass jeder Satz Motoren mit 12 x 140 kW hat, was einer Gesamtleistung von 1680 kW (1,68 MW) für jeden Zug entspricht. Das System hat eine Gleichspannung von 750 V und verwendet in einigen Abschnitten eine dritte Schiene und in anderen Abschnitten Freileitungen. Bei diesen Leistungspegeln treten Ströme in der Größenordnung von 2000 A auf, so dass der Leitungswiderstand mit Sicherheit zu einem Problem wird. Der Leitungswiderstand kann auch ein Faktor für den Leistungsschalterbetrieb und die Auslösezeiten sein und die maximale Länge eines Abschnitts weiter einschränken.

Ein weiterer zu beachtender Faktor ist, dass die Kraftwerke (im Grunde genommen Transformatoren / Gleichrichter / Filter und Leistungsschalter) entlang der Strecke mit Trennstücken zwischen den Kraftwerken verteilt werden. In diesem Fall kann der Strom nicht von einem Abschnitt zum nächsten fließen. Ich vermute, dass dies der wahre Grund für die "nahe" Beschränkung ist.

Könnte die Energie nicht stattdessen ins Netz zurückgespeist werden?

Es könnte sein, aber es würde Wechselrichter erfordern, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, und diese wären bei diesen Leistungspegeln nicht billig, und das Tastverhältnis (die damit verbundene Regenerationszeit) macht sie möglicherweise nicht lohnenswert.

Zusätzliche Information.

• OS MX3000 .

Die Beschleunigung im Bereich von 0 bis 40 Stundenkilometern ist auf 1,3 Quadratmeter pro Sekunde begrenzt. In dieser Phase verbraucht der voll beladene Zug 5,0 Kiloampere.

Also maximal 5000 A Strom pro Zug. Ich kann keine Widerstandstabellen für Stahlschienen finden, daher kann ich den Spannungsabfall pro km nicht abschätzen.

Aus naheliegenden Gründen ist jedes Eisenbahnnetz in einzelne Abschnitte unterteilt, die jeweils über einen eigenen Transformator, Leistungsschalter und Schalter vom Mittel- oder Hochspannungsnetz getrennt gespeist werden.

Zwei Züge innerhalb desselben Abschnitts können die Leistung direkt teilen. Züge in verschiedenen Abschnitten können dies nur über das Gitternetz tun. Da in der Osloer U-Bahn Gleichstrom und Gleichrichter in der Regel in eine Richtung verwendet werden, ist die Stromverteilung über das Netz nicht verfügbar und daher auf Züge innerhalb desselben Abschnitts beschränkt.

Das Bild unten zeigt einen Trennschalter in einer Wechselstrom-Freileitung. Die Abschnitte werden für den Lastausgleich von verschiedenen Phasen des dreiphasigen Hochspannungsnetzes gespeist.

Bildquelle

Elektrobahn Kerl hier.

Langstreckenausbreitung

I have seen 600V trolley wire dip to only 200V four miles from the substation under heavy ~300A load from a single articulated car. (4/0 wire, 107 mm2, rails as return).

Die dritte Schiene ist viel kräftiger, aber die U-Bahnen sind viel schwerer. Typischerweise werden dritte Schienenschuhe mit 400 Ampere (pro Schuh und nicht jeder Schuh ist sofort in Kontakt) mit bis zu 8 Autos geschmolzen. Oslo betreibt große Gelenkwagen, die elektrisch 3 Autos sind.

Wenn der regenerierte Strom durchgeht a substation, it's even more at disadvantage.

Ich meine, der U-Bahn-Zug könnte seine regenerierte Kraft beliebig weit treiben, wenn er bereit oder in der Lage ist, die Spannung unbegrenzt zu erhöhen. Die ungeregelte Gleichstrommotorregeneration kann wie eine alte induktive Konstantstromquelle wirken und die Spannung erhöhen, bis Strom fließt. Viel davon in Übertragungsverlusten zu verbrennen wäre in Ordnung, es ist "freie Energie". Es stößt jedoch an die Grenzen von a) Bordausrüstung (nicht zuletzt Isolationsfestigkeit in Motoren) und b) der dritten Schiene . BART strebte eine dritte 1000-Volt-Schiene an, stellte jedoch fest, dass das schlimmste Regenszenario auf Bremsstaub auch in ihrem gemäßigten Klima spektakuläre Überschläge verursachte. Sie gingen auf 900 Volt zurück, aber es ist immer noch mühsam. Oslo ist schon bei 750, nicht viel Kopffreiheit.

Wirklich, um produktiv regenerieren zu können, muss ein Zug in der Nähe sein, der bereits die Spannung senkt und in der Lage ist, diese Verstärker aufzufressen.

Regen auf Gitter

Dies ist nicht zuletzt deshalb so schwierig, weil ein paar Megawatt Leistung, die für ein paar Sekunden eingespeist werden, für das Stromnetz nicht allzu nützlich sind.

Außerdem ist die DC-AC-Rückspeisung selbst schwierig, da an jeder Unterstation große Silizium-Wechselrichter erforderlich sind.

Im Goldenen Zeitalter waren Rotationskonverter in der Lage, Wechselstrom effizient zu regenerieren (tatsächlich verfügten sie über Stromkreise, um eine versehentliche Regeneration zu verhindern , z. B. das örtliche Netz eines Umspannwerks mit einem Spannungsabfall, wodurch es über das Oberleitungskabel von einem anderen Umspannwerk nachgespeist wurde). . Elektrische Eisenbahnen verfügten eher über eine eigene Wechselstromverteilung. Und die dritte Schienenspannung betrug nur 600 V, also mehr Kopffreiheit. Die Autos waren jedoch nicht dazu in der Lage: U-Bahnen waren damals sehr einfach, mit nur 7-12 Drähten auf den Kontrolllinien zwischen den Wagen.

Drehkonverter wurden abgeschafft, sobald Quecksilber-Gleichrichter zur Verfügung standen, und selbst diese waren zur Zeit der ersten Regenerationsautos weg.

Ich erwarte keine Wiederbelebung von Rotationskonvertern (mehr schade, da sie hundereinfach sind, tatsächlich den richtigen Leistungsfaktor im lokalen Netz haben und möglicherweise wettbewerbsfähig sind, da sie einfach sind). Es geht also um komplexe, große Wechselrichter. Angesichts des begrenzten finanziellen Gewinns aus dem Rückverkauf von Strom tauchen nur sehr fortschrittliche (hochentwickelte) Systeme wie BART ihre Zehen in die Netzregeneration von DC ein.

Wenn Sie bremsen, ist es Ihr primäres Ziel, die zusätzliche Energie loszuwerden, sodass es Ihnen egal ist, wie effizient sie genutzt wird. Selbst wenn die Widerstandsverluste nahe bei 100% liegen, ist eine regenerative Bremse besser als nur eine mechanische Bremse. Es geht also sicher nicht um Leitungswiderstände, sondern nur darum, wie das Stromnetz funktioniert.

Warum kann die Energie nicht auf diese mehreren Kilometer aufgeteilt werden?

Im einfachen Fall von isolierten Abschnitten handelt es sich um einen Kompromiss zwischen der Länge einer Leitungsstrecke, auf der regeneratives Bremsen möglich ist, und der Länge einer Leitungsstrecke, die von einem Stromausfall betroffen ist. Wenn also das gesamte Stromnetz für das regenerative Bremsen verwendet werden könnte, würde ein einziger Ausfall auch das gesamte Netz zum Erliegen bringen.

Komplexere Lösungen sind zwar theoretisch möglich, aber wirtschaftlich nicht.

Könnte die Energie nicht stattdessen ins Netz zurückgespeist werden?

Durch die Einspeisung von Energie in das Netz mit stabilem Energieverbrauch wird die Spannung sehr schnell erhöht, und typische Kraftwerke können ihre Leistung nicht schnell genug formen, um dies zu kompensieren. Wenn das lokale Netz solche Überspannungsspitzen nicht verarbeiten kann, macht es keinen Sinn, Wechselrichter zu bauen. Und selbst wenn das Netz zusätzliche eingehende Energie verarbeiten kann, ist die Lösung möglicherweise nicht wirtschaftlich.