Javítani a villamos vontatás hatékonyságát
Bejegyezve: | 2014. 09. 25. | Comments Off on Javítani a villamos vontatás hatékonyságát
A Magyar Vasút 2014 konferencián az ABB európai vasúti hálózatokon alkalmazott villamos vontatási megoldásairól Peer Halvarsson, az ABB Sweden üzletfejlesztési igazgatója számolt be.
Az alapvető kérdés, hogyan tudunk elegendő áramot juttatni a vasúti felsővezetéki hálózatba úgy, a ma és a jövő vonatainak energiaigényét kielégítsük. A cél az, hogy minél hatékonyabb energiatovábbítási utat építsünk ki az alállomásokon, tápvezetékeken keresztül a járművekig és az egyéb fogyasztókig. Az alállomások eltérőek lehetnek attól függően, hogy a be és kimenet egyenáram vagy váltakozó áram. Az utasok minél kevesebb időt szeretnének utazással tölteni, erre a vasút válasza a sebesség növelése. Ennek infrastrukturális háttere azonban nem egyszerű; sok résztvevőről, sok elemről van szó, és minden elem esetében meg kell találni az ideális megoldást.
A háromfázisú országos hálózatban elhelyezett 50 Herzes terheléskiegyenlítő és az egyfázisú vontatási rendszerbe beépített feszültségfokozó növeli a villamos vontatási energiaellátás hatékonyságát. Az egyes rendszerekbe utólag is beépíthetők ugyan teljesítményfokozó és stabilitásnövelő eszközök, de ha megépítésükkör, a kezdetektől fogva innovatív megoldásokat vezetünk be, a teljes rendszer kialakítási költsége is alacsonyabb lehet, mégpedig magas minőséget és megfelelő mennyiségű áramot szolgáltatva. Ugyanakkor a meglevő felsővezetéki infrastruktúra minősége viszonylag alacsony költséggel, rövid időráfordítással átalakítható úgy, hogy az eredmény magas megbízhatóságú, minőségi rendszer legyen.
A reaktív áram az áramellátó rendszerekben mindenhol megtalálható, pedig nincs rá szükségünk; a járművek meghajtásához aktív áramra van szükségünk. Az európai vasúti hálózaton több száz reakítv áram kompenzátor van beépítve, feladatuk a hálózat stabilitásának növelése; használatukkal a meglevő infrastruktúra kapacitása növelhető.
A felsővezeték feszültségprofiljának javítása érdekében kerülnek beépítésre a reaktív áram kompenzátorok (feszültségfokozók). Ezek az eszközök vezérelhető reaktív áram rendszerbe vezetésével javítják a feszültségprofilt. Ezzel megelőzik a feszültségszint olyan mértékű csökkenését, amely a vasúti közlekedés működőképességét veszélyeztetnék.
A reaktív áram kompenzátorok beépítésének számos oka lehet: lehetővé teszik a forgalomsűrűség növelését a villamos rendszer zavarása nélkül, a meglevő infrastruktúrán többletteljesítmény továbbítható, és így hatékonyabban kihasználható. Megvalósítása lehetséges zöldmezős beruházásként, felújításkor vagy vasútvillamosításkor; csökkenti a beruházási költségeket. Alkalmazásának eredményeképpen kevesebb betáplálási pont szükséges; erre példa a Szerencs – Sátoraljaújhely vasútvonal.
Külföldi példát hozva, Franciaországban egy 17MW villamos teljesítményszükségletű vasútvonalon, ahol a megengedett kiegyensúlyozatlanság üzemszerű körülmények között 1%, míg rendkívüli körülmények között 1,5%, a feladat a meglevő infrastruktúra megnövekedett használatából adódó teljesítményszükséglet követése volt. Feltételként szerepelt a bekerülési összeg minimalizálása, a feszültségingadozások, kiegyensúlyozatlanságok csökkentése, és a harmonikusok kordában tartása. Megoldásként a meglevő áramellátási struktúra megtartása kínálkozott, kiegészítve a megfelelő helyekre beépített reaktív áram kompenzátorokkal és terheléskiegyenlítőkkel. Az SVS Light technológia alkalmazása minimális beavatkozással dinamikus teljesítményt, aktív szűrési teljesítményt, terheléskiegyensúlyozást eredményezett.
Az Egyesült Királyság nagy sebességű vonalán (HS1) a ritka betáplálási pontok miatti magas feszültségesés és a feszültség kiegyenlítetlensége okozott gondot. A felsővezeték-feszültség szinten tartására a beépített feszültségfokozók, míg a szimmetrikus feszültség helyreállításában a terheléselosztók jelentettek megoldást.
A londoni metró (LUL) saját áramellátó rendszeréről London nyilvános hálózatára váltott; külön intézkedések nélkül azonban a feszültségingadozások és a 132kV-os hálózat harmonikus zavartatásai túlléptek volna az elviselhetőség határain. Figyelembe kellett venni, hogy a vonatok egyenáramú hajtásúak, a tápfeszülséget diódás egyenirányítókon keresztül kapják.
A hálózatba első körben 5 reaktív áramkompenzátor (később további egy), és 10 harmonikus-szűrő került beépítésre.
Az ABB Magyarországon is hajtott végre sikeres korszerűsítseket; ezek főleg feszültségfokozók üzembehelyezését jelentik. A betáplálási ponttól távolodva a felsővezeték feszültsége folyamatosan csökken, míg eléri azt a határt, ahol a villamos vontatójárművek számára már túl alacsony a működéshez. A feszültségfokozók (booster transzformátorok) ezt a határt képesek „kitolni”, lehetővé téve, hogy a betápláló alállomásokat nagyobb távolságra lehessen egymástól telepíteni.
A vasút hatékonysága a reaktív áram kompenzátorokkal növelhető, használatuk gyors és gazdaságos megoldás a villamos vontatás teljesítőképességének növelésére. A villamos hálózat hatékonysága növelhető, a továbbított áram minősége javítható, a harmonikusok, feszültségingadozások és kiegyenlítetlenségek csökkenthetők.
