Tại sao hệ thống phanh tái tạo của Tàu điện ngầm Oslo chỉ có thể chia sẻ năng lượng với các đoàn tàu khác nếu chúng ở gần đó?

Tôi đọc trên Wikipedia rằng Tàu điện ngầm Oslo có hệ thống phanh tái tạo, nhưng không có pin để lưu trữ năng lượng. Do đó, năng lượng chỉ có thể được sử dụng nếu có một chuyến tàu khác "gần đó" để sử dụng năng lượng.

"Gần" là bao xa?

Do nút cổ chai của đường hầm chung, tất cả các tuyến có khoảng cách 15 phút giữa các lần khởi hành. Điều đó có nghĩa là thường có một vài km giữa mỗi chuyến tàu, ngoại trừ trên các phần của mạng nơi một số tuyến chia sẻ cùng một tuyến đường (như đường hầm chung và một số đoạn đường khác.)

• Tại sao năng lượng không thể được chia sẻ trên một vài km?

• Là điện trở trong các dây dọc theo đường đua làm cho nó không có giá trị?

• Thay vào đó, năng lượng không thể được đưa trở lại vào lưới?

Là điện trở trong các dây dọc theo đường đua làm cho nó không có giá trị?

Đó sẽ là một yếu tố. Bài báo nói rằng mỗi bộ có động cơ 12 x 140 mã lực, tổng cộng 1680 mã lực (1,68 MW) cho mỗi bộ tàu. Hệ thống này là 750 V DC và, bất thường, sử dụng đường ray thứ ba trong một số phần và đường dây trên không ở những phần khác. Ở các mức công suất này, dòng điện theo thứ tự 2000 A sẽ được tham gia để điện trở đường dây chắc chắn trở thành một vấn đề. Điện trở đường dây cũng có thể là một yếu tố trong hoạt động của bộ ngắt mạch và thời gian ngắt và đặt các ràng buộc hơn nữa về độ dài tối đa của một phần.

Một yếu tố khác cần nhớ là các trạm điện (về cơ bản là máy biến áp / chỉnh lưu / bộ lọc và bộ ngắt mạch) sẽ được trải ra dọc theo đường dây với các bộ cách ly giữa mỗi trạm điện. Trong trường hợp này, dòng điện không thể chảy từ phần này sang phần tiếp theo. Tôi nghi ngờ rằng đây là lý do thực sự cho sự ràng buộc "gần đó".

Thay vào đó, năng lượng không thể được đưa trở lại vào lưới?

Nó có thể, nhưng nó sẽ yêu cầu bộ biến tần chuyển đổi DC thành AC và chúng sẽ không rẻ ở các mức công suất đó và chu kỳ nhiệm vụ (lượng thời gian tái sinh liên quan) có thể không đáng giá.

Thông tin thêm.

• Hệ điều hành MX3000 .

Tăng tốc trong phạm vi 0 đến 40 km mỗi giờ (0 đến 25 dặm / giờ) được giới hạn ở mức bình phương 1,3 mét mỗi giây (4,3 ft / s2). Trong giai đoạn này, tàu được tải đầy đủ sử dụng 5,0 kiloampere.

Vì vậy, 5000 Một dòng tối đa trên mỗi chuyến tàu. Tôi không thể tìm thấy bất kỳ bảng điện trở nào cho đường ray thép vì vậy tôi không thể đưa ra ước tính giảm điện áp trên mỗi km.

Vì những lý do rõ ràng, bất kỳ mạng đường sắt nào cũng được chia thành các phần riêng biệt và mỗi phần được cấp nguồn riêng biệt khỏi lưới điện trung thế hoặc cao thông qua máy biến áp, bộ ngắt mạch và công tắc riêng.

Hai đoàn tàu trong cùng một phần có thể chia sẻ năng lượng trực tiếp. Xe lửa trong các phần khác nhau chỉ có thể làm như vậy thông qua lưới. Do Tàu điện ngầm Oslo sử dụng DC và bộ chỉnh lưu thường là một chiều, nên việc chia sẻ năng lượng qua lưới điện là không có sẵn và do đó giới hạn ở các đoàn tàu trong cùng một phần.

Hình ảnh dưới đây cho thấy một bộ cách ly phần trong một dòng trên không AC. Các phần được cung cấp bởi các giai đoạn khác nhau của lưới điện cao áp ba pha để cân bằng tải.

nguồn hình ảnh

Anh chàng đường sắt điện ở đây.

Tuyên truyền đường dài

Tôi đã thấy 600V xe đẩy dây nhúng chỉ 200V bốn dặm từ trạm biến áp dưới nặng ~ 300A tải từ một chiếc xe hơi khớp nối duy nhất. (Dây 4/0, 107 mm2, đường ray khi trở về).

Đường ray thứ ba là rất nhiều thịt bò, nhưng tàu điện ngầm là rất nặng nề. Thông thường giày đường sắt thứ ba được hợp nhất ở tốc độ 400 ampe (mỗi giày và không phải giày nào cũng tiếp xúc cùng một lúc) với tối đa 8 xe. Oslo chạy những chiếc xe có khớp nối lớn là 3 chiếc xe điện.

Nếu điện tái sinh đi qua một trạm biến áp, nó thậm chí còn bất lợi hơn.

Ý tôi là tàu điện ngầm có thể đẩy năng lượng tái tạo của nó ở bất kỳ khoảng cách nào nếu nó sẵn sàng hoặc có thể tăng điện áp mà không giới hạn. Không được kiểm soát, regen động cơ DC có thể hoạt động như một nguồn dòng không đổi cũ, quy nạp, tăng điện áp cho đến khi có dòng điện. Đốt cháy phần lớn trong tổn thất truyền tải sẽ ổn, đó là "năng lượng miễn phí". Tuy nhiên, nó đạt giới hạn của a) thiết bị trên tàu (nhất là cường độ cách điện trong động cơ) và b) đường ray thứ ba . BART nhằm mục đích có một đường ray thứ ba 1000 volt, nhưng đã tìm thấy trường hợp xấu nhất là mưa trên bụi phanh gây ra hiện tượng lóe sáng ngoạn mục ngay cả trong khí hậu ôn hòa của họ. Họ lùi xuống 900 volt nhưng vẫn còn rắc rối. Oslo đã ở mức 750, không có nhiều khoảng trống.

Thực sự, để tái tạo năng suất, cần phải có một đoàn tàu gần đó đã kéo điện áp xuống và có thể nuốt chửng những ampe đó.

Regen lên lưới

Điều này thật khó, nhất là vì một vài megawatt điện được bơm trong vài giây không phải là hữu ích cho lưới điện.

Ngoài ra, bản thân regen DC-AC rất cứng, với bộ biến tần silicon lớn được yêu cầu tại mỗi trạm biến áp.

Trong thời đại hoàng kim, các bộ chuyển đổi quay hoàn toàn có khả năng sử dụng regen DC-AC hiệu quả (trên thực tế, chúng có các mạch để ngăn chặn regen tình cờ, ví dụ lưới điện cục bộ của trạm biến áp, khiến nó bị lệch khỏi một trạm biến áp khác qua dây xe đẩy) . Đường sắt điện có nhiều phân phối điện AC của riêng họ. Và điện áp đường sắt thứ ba chỉ là 600V, nên có nhiều khoảng trống hơn. Tuy nhiên, những chiếc xe không có khả năng của nó: tàu điện ngầm lúc đó rất đơn giản, chỉ có 7-12 dây trên các đường điều khiển giữa các xe.

Bộ chuyển đổi quay đã bị bãi bỏ ngay khi bộ chỉnh lưu hồ quang thủy ngân có sẵn, và ngay cả những bộ chuyển đổi đã hết thời của những chiếc xe regen đầu tiên.

Tôi không mong đợi bất kỳ sự hồi sinh nào trong bộ chuyển đổi quay (đáng tiếc hơn, vì chúng đơn giản là con chó, hệ số công suất thực sự chính xác trong lưới điện địa phương và có thể cạnh tranh vì chúng đơn giản). Vì vậy, nó đi xuống các biến tần lớn, phức tạp. Do lợi ích tài chính hạn chế từ việc bán điện trở lại, chỉ những hệ thống rất tiên tiến (R & D cao) như BART mới nhúng ngón chân vào lưới regen từ DC.

Khi bạn đang phanh, mục tiêu chính của bạn là loại bỏ năng lượng bổ sung, vì vậy bạn không thực sự quan tâm đến việc nó sẽ được sử dụng hiệu quả như thế nào. Ngay cả khi tổn thất điện trở gần 100%, có phanh tái tạo vẫn tốt hơn so với chỉ phanh cơ. Vì vậy, nó chắc chắn không phải là về điện trở đường dây điện, mà chỉ về những gì lưới điện có thể xử lý.

Tại sao năng lượng không thể được chia sẻ trên một vài km?

Trong trường hợp đơn giản của các phần bị cô lập, đó là sự đánh đổi giữa chiều dài của đường kéo dài, nơi có thể hãm tái sinh và độ dài của đường kéo dài bị ảnh hưởng bởi sự cố điện. Tức là nếu toàn bộ mạng điện có thể được sử dụng để hãm tái sinh, một thất bại duy nhất cũng sẽ khiến toàn bộ mạng bị sụp đổ.

Các giải pháp phức tạp hơn thực sự có thể về mặt lý thuyết, nhưng không kinh tế.

Thay vào đó, năng lượng không thể được đưa trở lại vào lưới?

Cung cấp năng lượng trong lưới điện với mức tiêu thụ năng lượng ổn định sẽ tăng điện áp rất nhanh và các nhà máy điện thông thường sẽ không thể định hình đầu ra đủ nhanh để bù. Nếu lưới điện cục bộ không thể xử lý các xung quá áp như vậy, sẽ không có điểm nào trong việc xây dựng các bộ biến tần. Và ngay cả khi lưới điện có thể xử lý thêm năng lượng đến, giải pháp có thể không khả thi về mặt kinh tế.