Тяговая энергосистема Amtrak с частотой 60 Гц

Электровоз АЭМ -7 доставляет поезд Amtrak на Южный вокзал Бостона, 2001 год.

Тяговая энергосистема Amtrak с частотой 60 Гц работает вдоль Северо-восточного коридора между Нью-Хейвеном, штат Коннектикут , ^{[ примечание 1 ]} и Бостон, Массачусетс . Эта система была построена компанией Amtrak в конце 1990-х годов и снабжает локомотивы энергией от воздушной контактной сети переменным током напряжением 25 кВ и частотой 60 Гц, стандартной частотой в Северной Америке. Эта система также известна как Электрификация Нортенда , в отличие от системы тяговой мощности Amtrak с частотой 25 Гц , которая работает между Нью-Йорком и Вашингтоном, округ Колумбия, и которая известна как система Электрификации Саутенда.

История

В 1992 году Конгресс принял Закон о разрешении и развитии компании Amtrak , требующий от компании Amtrak создания высокоскоростного железнодорожного пассажирского сообщения между Нью-Йорком и Бостоном. Целью было сократить время в пути по этому коридору с 4,5 часов до менее 3 часов. Ожидалось, что доходы от этой услуги сыграют решающую роль в том, чтобы помочь Amtrak достичь операционной самодостаточности к 2003 году. Прежде чем Amtrak смогла начать высокоскоростное железнодорожное сообщение, необходимо было электрифицировать 155 миль (249 км) железнодорожной линии между Нью-Хейвеном и Бостоном. . Раньше электрифицированное сообщение Metroliner было доступно между Вашингтоном, округ Колумбия, и Нью-Хейвеном, штат Коннектикут. В Нью-Хейвене компании Amtrak пришлось пересесть на тепловоз, чтобы завершить поездку в Бостон. Помимо более высоких рабочих скоростей, возможных при электрифицированном сообщении, Amtrak также экономит время, затрачиваемое на смену локомотивов. Ожидалось, что к моменту завершения проекта компания Amtrak потратит более 600 миллионов долларов на электрификацию линии между Нью-Хейвеном и Бостоном. ^{[ 1 ]} Помимо электрификации, проект обошелся в 1,6 миллиарда долларов, включая масштабное улучшение путей и инфраструктуры. ^{[ 2 ]}

В декабре 1995 года компания Amtrak заключила контракт на сумму 321 миллион долларов с компанией Balfour Beatty Construction , Inc./Mass. Electric Construction (BBC/MEC) для проверки и завершения проекта Моррисона-Кнудсена и строительства системы электрификации. Система должна была быть завершена к июню 1999 года; Церемония закладки фундамента системы электрификации состоялась в июле следующего года.

Подрядчик Amtrak столкнулся с трудной рабочей средой в районе Бостонского терминала из-за обширных работ, проводимых в рамках проекта Центральной артерии , в котором было задействовано более 500 сотрудников только в районе Южного Бостонского терминала, и это повлекло за собой хранение на месте большого количества тяжелой строительной техники. оборудование и расходные материалы. Проект Центральной артерии продолжался до начала проекта электрификации. Еще одним фактором, усложняющим работы по электрификации в районе Бостонского терминала, является большой объем железнодорожных перевозок. более 250 пригородных поездов Управления транспорта Массачусетского залива Ежедневно через этот район курсируют (MBTA) и 20 поездов Amtrak. В результате вывести путь из эксплуатации для работ по электрификации иногда было затруднительно.

Работы по электрификации пяти разводных мостов между Олд-Сэйбруком и Мистиком в Коннектикуте также были непростой задачей, поскольку каждый из них требовал уникального проекта электрификации и строительного решения. Мосты пересекают оживленные водные пути, по которым курсируют прогулочные суда, коммерческие перевозчики и военные суда. В отличие от большинства разводных автомобильных мостов, эти мосты обычно открыты и закрываются только для пропуска приближающегося поезда. ^{[ 1 ]}

После нескольких задержек 31 января 2000 года началось движение электровозов между Нью-Хейвеном и Бостоном. ^{[ 3 ]} Компания Amtrak начала работу своей высокоскоростной службы Acela Express 11 декабря 2000 года. ^{[ 4 ]}

Типы станций

Архитектура системы

Базовый системный блок представляет собой элементарную электрическую секцию, состоящую из сегмента одного или нескольких параллельных путей, каждый из которых имеет смежный контактный (или контактный, или контактный) провод для пантографа локомотива и электрически отдельный питающий провод. Элементарные электрические секции разделены разрывами секций , где контактные и питающие провода могут быть прерваны воздушными выключателями с электроприводом для изоляции секции в случае неисправности или для обеспечения возможности технического обслуживания.

Электрическая секция представляет собой совокупность элементарных электрических секций, разрывов секций, воздушных выключателей и параллельных станций между подстанцией и распределительным подстанцией .

На каждой подстанции однофазная мощность, подаваемая от коммунальных предприятий, преобразуется и подается в две электрические секции, заканчивающиеся на этой подстанции. В системе восемь электрических секций, по две на каждую подстанцию. Подстанции питают контактные и питающие провода по схеме с разделенной фазой , так что каждый провод находится под напряжением 25 кВ по отношению к заземленным ходовым рельсам, а между ними - 50 кВ.

На периодически расположенных параллельных станциях внутри каждой электрической секции провода контактной сети соединяются вместе с одной стороной автотрансформатора , а питающие провода соединяются вместе с другой стороной автотрансформатора. Центральный отвод автотрансформатора соединен с заземленными ходовыми рельсами, возвращающими ток от локомотивов. Таким образом, параллельные станции уменьшают падение напряжения, питая локомотив с обоих направлений вдоль его контактного провода и распределяя нагрузку по всем контактным и питающим проводам многопутной системы. Схема с расщепленной фазой также обеспечивает повышенную эффективность работы при напряжении 50 кВ, в то время как максимальное напряжение относительно земли остается только 25 кВ. (Тот же метод разделения фазы используется в домах Северной Америки для питания мощных нагрузок, таких как кондиционеры, с эффективностью источника питания 240 В, сохраняя при этом преимущества безопасности источника питания 120 В.)

Подстанции

есть четыре подстанции Между Нью-Хейвеном и Бостоном :

Бранфорд, Коннектикут
Нью-Лондон, Коннектикут
Уорик, Род-Айленд
Шэрон, Массачусетс

Каждая станция содержит два трансформатора от 115 кВ (однофазный) до 50 кВ (однофазный с центральным отводом) для преобразования напряжения электропередачи в тяговое напряжение 50 кВ. Установлены выходные автоматические выключатели и сеть фильтров на основе конденсаторов. Группы фильтров подавляют высокочастотные (то есть все, что выше 60 Гц) гармоники в контактных линиях, генерируемые твердотельными инверторами тяговых двигателей локомотивов. Фильтры также обеспечивают поддержку реактивной мощности и корректируют коэффициент мощности. Электрификация Amtrak с частотой 60 Гц распределяет мощность с использованием ± 25 кВ от земли через центральный отвод трансформаторов 115/50 кВ. Эта система также известна как 2×25 кВ .

Коммутационные станции

Три распределительных подстанции являются эквивалентом распределительных подстанций, которые преобразуют электроэнергию более высокого напряжения в напряжение 25 кВ, и расположены вдоль линии, разделяющей различные электрические участки (силовые зоны):

Уэстбрук, Коннектикут
Ричмонд, Род-Айленд
Нортон, Массачусетс

Коммутационные станции содержат три автотрансформатора, аналогичные подстанциям параллельного подключения (у которых есть один), а также имеют дополнительные автоматические выключатели, позволяющие сегментировать контактную сеть и осуществлять перекрестное соединение между зонами электропитания.

Электрические участки охватывают оба пути между подстанцией и соседними распределительными подстанциями. Обычно мощность не передается с одной стороны коммутационной станции на другую; это похоже на две соседние параллельные станции, которые обслуживают разные электрические секции. На случай вывода подстанции из эксплуатации распределительные подстанции имеют дополнительные выключатели, позволяющие питать электрическую часть от соседней секции.

Поскольку коммутационные станции, как и подстанции, обычно разделяют электрические секции с разными источниками питания (и, следовательно, с разной фазой или напряжением), нейтральная секция ^{[ примечание 2 ]} всегда занимает путь между двумя электрическими секциями.

В случае неисправности в одном элементарном электрическом участке распределительная станция может «запитать» дальнюю часть пораженного пути от незатронутого пути, который питающая подстанция подает на ближний конец.

Параллельные станции

Восемнадцать параллельных станций расположены с интервалом примерно в шесть миль. ^{[ 6 ]} вдоль линии. Каждый из них содержит один автотрансформатор (за исключением Роксбери, у которого их два), автоматические выключатели, воздушные выключатели с электроприводом и помещение управления. Автотрансформаторы рассчитаны на мощность 10 МВА, сопротивление 1,2%, две обмотки, 27,5 кВ. ^{[ 7 ]}

Каждый параллельный станционный автобус подключен к контактной сети и фидерным линиям как северного, так и южного пути через автоматические выключатели. Автотрансформатор подключается к шинам дополнительным автоматическим выключателем. Выключатели пути на параллельных станциях срабатывают при обнаружении отсутствия напряжения. Таким образом, когда повреждение линии приводит к отключению выключателей питающей подстанции, параллельные станции также отключаются. Это действие электрически отделяет два пути друг от друга и позволяет подстанции автоматически восстановить один из путей (исправный). После переменной задержки времени (для уменьшения одновременного пускового тока) реле максимального напряжения повторно отключат путевые выключатели на исправном пути.

Список станций

Схема подстанций на электрификации Нортенда

Нанесите на карту все координаты с помощью OpenStreetMap.

Загрузите координаты как:

Электрификационные станции Amtrak Northend
член парламента ^{[ 8 ]}	Состояние	Муниципалитет	Тип	Координаты	Комментарии
228.49	И	Бостон ( Южный вокзал )	Н/Д		Конец электрификации
226.12	И	Роксбери	Параллельная станция	42 ° 19'59 "N 71 ° 05'37" W / 42,3331 ° N 71,0937 ° W / 42,3331; -71,0937
219.08	И	Ридвилл	Параллельная станция	42 ° 14'11 "N 71 ° 08'03" W / 42,2365 ° N 71,1343 ° W / 42,2365; -71,1343
212.36	И	Шэрон	Подстанция	42 ° 08'39 "с.ш. 71 ° 09'51" з.д. / 42,1442 ° с.ш. 71,1642 ° з.д. / 42,1442; -71,1642
204.98	И	Восточный Фоксборо	Параллельная станция	42 ° 02'44 "N 71 ° 12'39" W / 42,0456 ° N 71,2107 ° W / 42,0456; -71,2107
198.68	И	Нортон	Коммутационная станция	41 ° 58'08 "N 71 ° 15'55" W / 41,969 ° N 71,2652 ° W / 41,969; -71,2652
193.41	И	Эттлборо	Параллельная станция	41 ° 54'13 "N 71 ° 19'22" W / 41,903555 ° N 71,322914 ° W / 41,903555; -71,322914
187.60	РИ	Провиденс	Параллельная станция	41 ° 51'38 "N 71 ° 24'23" W / 41,860604 ° N 71,406251 ° W / 41,860604; -71,406251
181.89	РИ	Элмвуд	Параллельная станция	41 ° 47'53 "N 71 ° 25'43" W / 41,798065 ° N 71,42868 ° W / 41,798065; -71,42868
176.94	РИ	Уорик	Подстанция	41 ° 43'57 "N 71 ° 26'26" W / 41,732459 ° N 71,440597 ° W / 41,732459; -71,440597
169.82	РИ	Восточный Гринвич	Параллельная станция	41 ° 38'04 "N 71 ° 27'50" W / 41,634505 ° N 71,463999 ° W / 41,634505; -71,463999
161.81	РИ	Эксетер	Параллельная станция	41 ° 31'33 "N 71 ° 31'08" W / 41,525942 ° N 71,518782 ° W / 41,525942; -71,518782
157.15	РИ	Кингстон	Параллельная станция	41 ° 28'32 "с.ш. 71 ° 34'29" з.д. / 41,475541 ° с.ш. 71,57462 ° з.д. / 41,475541; -71,57462
150.15	РИ	Ричмонд	Коммутационная станция	41 ° 26'15 "N 71 ° 41'24" W / 41,437637 ° N 71,689892 ° W / 41,437637; -71,689892
145.19	РИ	Брэдфорд	Параллельная станция	41 ° 23'41 "N 71 ° 45'39" W / 41,394712 ° N 71,760969 ° W / 41,394712; -71,760969
139.97	Коннектикут	Государственная линия	Параллельная станция	41 ° 21'52 "с.ш. 71 ° 50'25" з.д. / 41,3644 ° с.ш. 71,8403 ° з.д. / 41,3644; -71,8403
134.70	Коннектикут	Стонингтон	Параллельная станция	41 ° 20'25 "N 71 ° 55'31" W / 41,3403 ° N 71,9254 ° W / 41,3403; -71,9254
129.50	Коннектикут	Ноанк	Параллельная станция	41 ° 19'24 "N 71 ° 59'54" W / 41,3234 ° N 71,9984 ° W / 41,3234; -71,9984
123.56	Коннектикут	Нью-Лондон	Подстанция	41 ° 21'46 "N 72 ° 05'35" W / 41,3629 ° N 72,093 ° W / 41,3629; -72,093	Трансформаторы расположены отдельно от дорожного полотна; контактные питатели проходят под землей.
117.54	Коннектикут	Жернов	Параллельная станция	41 ° 18'59 "с.ш. 72 ° 09'52" з.д. / 41,3164 ° с.ш. 72,1644 ° з.д. / 41,3164; -72,1644
109.30	Коннектикут	Старый Лайм	Параллельная станция	41 ° 17'48 "N 72 ° 18'16" W / 41,2966 ° N 72,3044 ° W / 41,2966; -72,3044
103.10	Коннектикут	Уэстбрук	Коммутационная станция	41 ° 17'24 "N 72 ° 24'40" W / 41,2900 ° N 72,4112 ° W / 41,2900; -72,4112
98.87	Коннектикут	Гроув Бич	Параллельная станция	41 ° 16'36 "N 72 ° 29'15" W / 41,2768 ° N 72,4875 ° W / 41,2768; -72,4875
92.19	Коннектикут	Мэдисон	Параллельная станция	41 ° 17'02 "N 72 ° 36'40" W / 41,2840 ° N 72,6112 ° W / 41,2840; -72,6112
86.10	Коннектикут	Остров Литес	Параллельная станция	41 ° 15'56 "N 72 ° 43'30" W / 41,2655 ° N 72,7250 ° W / 41,2655; -72,7250
78.96	Коннектикут	Брэнфорд	Подстанция	41 ° 17'03 "с.ш. 72 ° 51'13" з.д. / 41,2841 ° с.ш. 72,8537 ° з.д. / 41,2841; -72,8537	Трансформаторы расположены н. И-95.
73.6	Коннектикут	Переплетение Милл-Ривер	Н/Д	41 ° 18'41 "N 72 ° 54'42" W / 41,311281 ° N 72,911775 ° W / 41,311281; -72,911775	Конец системы 25 кВ, 60 Гц

См. также

Электрификация железных дорог переменного тока 25 кВ
Система тяговой мощности Amtrak с частотой 25 Гц работает вдоль южных частей Северо-восточного коридора от Нью-Йорка до Вашингтона.
Электрификация железной дороги Нью-Йорка, Нью-Хейвена и Хартфорда от Нью-Йорка до Нью-Хейвена.
Список систем электрификации железных дорог
Железнодорожное сообщение Север-Юг
Система тягового электропитания SEPTA с частотой 25 Гц

Примечания

^ В частности, система 25 кВ компании Amtrak начинается на перекрестке Милл-Ривер, примерно в двух милях к северу от станции Нью-Хейвен-Юнион. 41 ° 18'41 "N 72 ° 54'42" W / 41,311281 ° N 72,911775 ° W / 41,311281; -72,911775
^ Термины «обрыв фазы», « нейтральная секция » и « мертвая секция » в просторечии взаимозаменяемы. Агарвал называет их «нейтральными разделами». ^{[ 5 ]} В бывших частях системы Amtrak, бывших PRR, они будут известны как «мертвые секции».

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Генеральный инспектор Федерального управления железных дорог (14 декабря 1999 г.). «Отчет о проекте электрификации высокоскоростных железных дорог компании Amtrak» (PDF) . Проверено 28 сентября 2017 г. Отчет №: РТ-2000-020
^ Люк, Томас Дж. (10 марта 1999 г.). «Amtrak представляет свою пулю Бостону» . Нью-Йорк Таймс .
^ Миддлтон, Уильям Д. (март 2003 г.). «Супержелезная дорога». Поезда . 63 (3): 36–59. ISSN 0041-0934 .
^ «Новая служба Hit-Speed компании Amtrak сошла с рельсов из-за механической проблемы» . Лос-Анджелес Таймс . Ассошиэйтед Пресс. 13 декабря 2000 г.
^ Агарвал, К.К. (2002). «Система автоматической локализации и изоляции повреждений на воздушных линиях электротяги». Совместная железнодорожная конференция ASME/IEEE . 2002 Совместная железнодорожная конференция ASME/IEEE. стр. 117–122. дои : 10.1109/RRCON.2002.1000103 . ISBN 0-7803-7452-5 . .
^ ЭДС , с. 5.
^ Натараджан и др. 1999 , с. 453.
^ Натараджан и др. 1999 , с. 451.

Цитируемые работы

Натараджан, Р.; Имедже, AF; Попофф Дж.; Агарвал, К.; Мелиопулос, С. (1999). «Подход к анализу общесистемного заземления Amtrak проекта электрификации Нортенда». 199 Летнее собрание Общества энергетиков IEEE. Материалы конференции (кат. № 99CH36364) . Том. 1. С. 451–456. дои : 10.1109/PESS.1999.784390 . ISBN 0-7803-5569-5 . S2CID 109580468 . {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите ) два : 10.1109/PESS.1999.784390 .
Министерство транспорта США: Федеральное управление железных дорог (октябрь 2006 г.). «Мониторинг ЭМП в северо-восточном коридоре компании Amtrak: измерения и анализ после электрификации» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 мая 2010 г. Проверено 26 декабря 2010 г.

Дальнейшее чтение

Заявление о воздействии на окружающую среду: Том 1 , Том 2 , Том 3
Министерство транспорта США: Федеральное управление железных дорог (декабрь 1999 г.). «Аудиторский отчет проекта электрификации высокоскоростных железных дорог компании Amtrak» . Архивировано из оригинала 21 июля 2011 года . Проверено 26 декабря 2010 г.
Шанс, Э.Э. (1997). «Системная совместимость HST». Железнодорожная конференция, 1997 г., Материалы совместной конференции IEEE/ASME 1997 г .: 1–9. два : 10.1109/RRCON.1997.581346 .
Сазерленд, ЧП; Вацлавяк, М.; МакГранаган, МФ (июнь 2005 г.). «Анализ гармоник, мерцания и дисбаланса изменяющихся во времени однофазных тяговых нагрузок в трехфазной системе» (PDF) . Материалы Международной конференции по переходным процессам в энергетических системах 2005 . S2CID 24727674 . IPST05 - 091. Архивировано (PDF) из оригинала 18 июля 2011 г.

[1] В частности, система 25 кВ компании Amtrak начинается на перекрестке Милл-Ривер, примерно в двух милях к северу от станции Нью-Хейвен-Юнион. 41 ° 18'41 "N 72 ° 54'42" W / 41,311281 ° N 72,911775 ° W / 41,311281; -72,911775

[7] Термины «обрыв фазы», « нейтральная секция » и « мертвая секция » в просторечии взаимозаменяемы. Агарвал называет их «нейтральными разделами». ^{[ 5 ]} В бывших частях системы Amtrak, бывших PRR, они будут известны как «мертвые секции».

[FRAreport-2] Jump up to: ^а ^б Генеральный инспектор Федерального управления железных дорог (14 декабря 1999 г.). «Отчет о проекте электрификации высокоскоростных железных дорог компании Amtrak» (PDF) . Проверено 28 сентября 2017 г. Отчет №: РТ-2000-020

[3] Люк, Томас Дж. (10 марта 1999 г.). «Amtrak представляет свою пулю Бостону» . Нью-Йорк Таймс .

[4] Миддлтон, Уильям Д. (март 2003 г.). «Супержелезная дорога». Поезда . 63 (3): 36–59. ISSN 0041-0934 .

[5] «Новая служба Hit-Speed компании Amtrak сошла с рельсов из-за механической проблемы» . Лос-Анджелес Таймс . Ассошиэйтед Пресс. 13 декабря 2000 г.

[6] Агарвал, К.К. (2002). «Система автоматической локализации и изоляции повреждений на воздушных линиях электротяги». Совместная железнодорожная конференция ASME/IEEE . 2002 Совместная железнодорожная конференция ASME/IEEE. стр. 117–122. дои : 10.1109/RRCON.2002.1000103 . ISBN 0-7803-7452-5 . .

[FOOTNOTEEMF5-8] ЭДС , с. 5.

[FOOTNOTENatarajanImecePopoffAgarwal1999453-9] Натараджан и др. 1999 , с. 453.

[FOOTNOTENatarajanImecePopoffAgarwal1999451-10] Натараджан и др. 1999 , с. 451.

[ примечание 1 ]

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ примечание 2 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 5 ]