SEPTA'nın 25 Hz çekiş gücü sistemi - SEPTA's 25 Hz traction power system

SEPTA Lansdale trafo merkezi.

Southeastern Pennsylvania Transportation Authority (SEPTA) , Reading Railroad'dan miras aldığı Philadelphia , Pennsylvania yakınlarında 25 Hz çekiş gücü sistemi işletiyor . Bu sistem, şu anda Amtrak tarafından işletilen Pennsylvania Demiryolları tarafından tasarlanan sistemden ayrı ama benzer . SEPTA'nın trenleri her iki sistemde de çalışabilir çünkü lokomotife sunulan voltaj ve frekans esasen aynıdır. Bununla birlikte, ex-Reading sistemi elektriksel olarak eski PRR sistemine bağlı değildir.

SEPTA, burada açıklanan tüm trafo merkezlerinin sahibidir. SEPTA, Media / Elwyn Hattı ve Chestnut Hill Batı Hattı boyunca eski PRR trafo merkezlerine ve 30. Cadde İstasyonu'nun hemen kuzeyinde yeni bir trafo merkezine sahip olsa da , bu tesisler elektriksel olarak Amtrak'ın 25 Hz çekiş gücü sisteminin bir parçasıdır .

Tarih

Pennsylvania , Lansdale'deki elektrifikasyon güç altyapısı . 24 kV (üst) besleyiciler trafo merkezine yönlendirilir ve 12 kV besleyiciler (alt) katanere geri döner.

Okuma Demiryolu arasındaki çizgileri elektrikli Okuma Terminali içinde Philadelphia, Pennsylvania ve Norristown , Doylestown , Kestane Tepesi , Hatboro ve Batı Trenton elektrifikasyon içerecek şekilde genişletilmiştir 1931 yılında Fox Chase Eylül Elektrifikasyon bir daha uzatıldı 1966 yılında Hattı Hatboro için 1970'lerin başında Warminster .

Reading'in sistemi , Pennsylvania Demiryolları'nın 1915'teki ilk elektrifikasyonu ve 1930'ların ana hattı genişletmesi gibi 12 kV 25 Hz'de elektrikli katener kullandı . Birden fazla güç kaynağı ve kapsamlı bir yüksek voltaj iletim ağı içeren PRR sisteminin aksine, Reading'in elektrifikasyonu yalnızca Wayne Junction'daki döner dönüştürücü istasyonu tarafından sağlandı . Sistemin mülkiyeti ve işletimi değişmiş olsa da, Wayne Junction'daki döner dönüştürücü istasyonunun 1986'da katı halli bir siklo dönüştürücü ile değiştirilmesi dışında, sistem esasen değişmeden kalmıştır .

İletim sistemi mimarisi

Reading elektrifikasyon sistemi, banliyö MU operasyonları için tasarlandı ve ana hat yolcusunu veya rakip Pennsylvania Demiryolunun yük operasyonlarını desteklemek zorunda değildi . Karmaşık bir yüksek voltaj iletim hatları sistemi gerekli olmasa da, sistem Wayne Junction'daki 25 Hz güç kaynağından dağıtım besleyicilerinin kullanılmasını gerektirecek kadar büyüktü . Besleyiciler , çekme voltajının iki katı olan 24 kV'a ayarlandı . Ray hatlarının çoğu, katener destek direklerinin tepesine bağlı bir veya iki besleyici taşıyacaktır. Bu 24 kV trafo merkezi besleyicileri, 12 kV çekiş besleyicilerinden, üç bölümlü olanların aksine dört bölümlü izolatörlerin kullanılmasıyla ayırt edilebilir .

Okuma ototransformatör dağıtım şemasının basit bir şeması.

24 kV hat elektrikli demiryolu hatları boyunca her 8 ila 10 mil (13 km 16) bulunan (Wayne Bağlantı şalt içeren 12) 11 Alt istasyon bir ağ besleme. Çoğu şube, yalnızca hattın sonuna yakın tek bir trafo merkezi gerektirecek kadar kısadır, ancak Ana ve Batı Trenton hatları, ara trafo merkezlerine ihtiyaç duyacak kadar uzundur. Her trafo merkezindeki 24 kV besleyiciler, 12 kV'luk çekiş voltajına düşürülmek üzere otomatik dönüştürücülerden beslenir ve bu daha sonra üst katener tellerine beslenmeden önce devre kesicilerden geçirilir.

24 kV ve 12 kV bileşenleri 180 ° faz dışı olduğu için güç 36 kV'de etkin bir şekilde iletilir . Bu tasarım, PRR'nin daha geleneksel iletim ve dağıtım şemasına göre çeşitli avantajlara sahiptir. Sistem içerisinde toprağa göre en yüksek gerilim 24 kV'tur . Bu, PRR sisteminde görülen ve çok daha büyük 80 fit (24 m) kuleler ve daha büyük izolatörler ve transformatörler gerektiren 69 kV'den önemli ölçüde daha azdır. Reading's gibi küçük bir sistemde bu ölçekte iletim altyapısı gereksizdi. İkinci olarak, sistem hem iletim hem de dağıtım için 12 kV katener teli kullanır . Katener telinin bu ikili kullanımı, her iki işlevi de yalnızca iki kabloyla gerçekleştirmeye izin verir. PRR'nin sistemi ise tersine üç kablo gerektiriyordu: tek fazlı 138 kV iletim bileşeni için iki ve 12 kV katener besleyici için bir tane. Her iki sistemde de ray, çekiş akımı için bir dönüş yolu olarak kullanılır.

Statik frekans dönüştürücüler

Reading Railroad tarafından kurulan 1930'ların orijinal ototransformatör ekipmanı .

Eski Reading sistemindeki 25 Hz gücün tamamı Wayne Junction statik dönüştürücü tesisinde üretilir . Bu tesis 1985 ile 1990 yılları arasında inşa edilmiştir ve üç adet 15 MVA katı hal, döngü dönüştürücü tabanlı modülden oluşmaktadır. Sistem ASEA tarafından inşa edildi ve teknik olarak daha sonra Amtrak'ın Jericho Park dönüştürücüsüne kurulan dönüştürücüye benziyor .

İnvertörler, iki ca. 1928 Westinghouse Her biri 21,4 MVA olarak derecelendirilmiş elektrik motoru jeneratörleri . Bu kapasite daha önceleri , Pennsylvania Demiryolunun elektrifikasyon sistemini beslemek için normalde kullanılan üç motorlu jeneratöre sahip olan PECO Energy'nin Somerset Trafo Merkezinden güç sağlamak için de mevcuttu . Somerset motor jeneratörlerinde olduğu gibi bu özellik kaldırıldı. Ex-Reading sistemi artık Amtrak'ın güç sisteminden tamamen bağımsız olarak çalışıyor.

Wayne Junction , Waneeta, Tabor ve Pulaski'deki PECO trafo merkezlerine bağlanan iki yedek hattan 230 kV 60 Hz güç alıyor. İki adet 60 MVA 230 / 13,2 kV transformatör, statik frekans dönüştürücüler için voltajı düşürür. Çapraz bağlar, besleme sisteminin bazı kısımlarının bakım için kullanımdan kaldırılmasına izin verir.

Mart 2015'te , Wayne Junction'daki statik frekans dönüştürücülerin rehabilitasyonu için mimari ve mühendislik hizmetlerinin sağlanması için STV Incorporated'a 4,656,321 ABD Doları değerinde bir sözleşme verildi ve hizmetlerin Nisan 2015'te başlaması planlanan 60 aylık bir süre boyunca gerçekleştirilecek ( Teklif No. 14-233-JHC).

Merkezler

Eski Okuma Sistemindeki Trafo Merkezleri
Doylestown
Lansdale
Ambler
Hatboro
(Warminster Hattı)
Yardley
(Batı Trenton Hattı)
Woodbourne
(Gelecekteki Trafo Merkezi)
Neshaminy Şelaleleri
Bethayres
Jenkintown-Wyncote
Chestnut Hill East
Wayne Kavşağı
Dönüştürücüler ve Şalt Sahası
Norristown
Fairmount
Faz sonu
Center City Banliyö Bağlantı Tüneli
Amtrak'ın Sistemi
12 kV 25 Hz
OpenStreetMap kullanarak tüm koordinatları haritalayın  
Koordinatları şu şekilde indirin: KML   ·   GPX

Eski Reading Demiryolu trafo merkezlerinin her biri, American Brown Boveri'den transformatörler ve devre kesicilerle donatıldı . Çoğu transformatör, her biri yaklaşık 2 MVA güç sağlayacak şekilde derecelendirilmiştir (birkaç 4 MVA transformatörü mevcuttur). Her bir istasyon, aynı zamanda, her iki kesmek için yağ-doldurulmuş devre kesiciler bir dizi ihtiva 12 kV ve 24 kV yük altında hatları. Daha büyük trafo merkezlerinde ayrıca 100 Hz sinyal gücü üretmek için herhangi bir kontrol ekipmanını veya ikincil transformatörleri barındıracak küçük bir ekipman ve bakım binası bulunur .

Değiştirme ve yenileme

Bileşenlerin sağlamlığı ve basitliği nedeniyle, 2010 yılına kadar tüm SEPTA trafo merkezleri orijinal ekipmanlarıyla donatıldı ve ardından 80 yıla yaklaştı.

Callowhill

Callowhill trafo merkezi, aktif raylara besleyici olarak terk edilmiş Reading Viaduct ray hattı üzerindeki havai kabloları koruma ihtiyacını ortadan kaldırmak için ilk değiştirme hedefiydi . Onun yerine geçen Fairmount trafo merkezi, iki adet 12/24 kV 25 Hz , tek fazlı 5 MVA ototransformatörün yanı sıra tramvay kesiciler ve diğer şalt cihazlarını içeren 2010'un 3. çeyreğinde devreye alındı .

Norristown

Norristown trafo merkezi bir uyarıcı projede yeni trafolar, tramvay kesiciler, besleyiciler, trafo merkezi şalt sistemi, koruyucu röle ve yapısal bir revizyon aldı .

Wayne Kavşağı

Temmuz 2012'de ABD Ulaştırma Bakanlığı, Wayne Junction Trafo Merkezi'nin yenilenmesine yardımcı olmak için SEPTA'ya 12,8 milyon dolarlık Tiger IV hibe verdi. SEPTA Genel Müdürü Joseph M. Casey'nin sözleriyle, "Bu kaynakları, bir geçiş tarihi müzesinde sergilenmesi gereken ekipmanların yerine kullanmak için kullanmayı planlıyoruz."

Hibe, "En seksi değil, en güzeli değil ama en önemli projelerden biri" diyen Ulaşım Sekreteri Ray LaHood'un katıldığı trafo merkezindeki törende açıklandı .

Wayne Junction'ın üç statik frekans dönüştürücüsünün yenilenmesinin 2010'lu yıllarda, yedekliliği korumak için üç aşamada gerçekleşmesi bekleniyor. Sistem güvenliği için dördüncü bir dönüştürücü eklenecektir.

Ekim 2014'te SEPTA, ilgilenen yüklenicilerden Wayne Junction'daki statik frekans dönüştürücülerinin rehabilitasyonu için teklif vermelerini istedi.

Ambler

Eylül 2014'te SEPTA, ilgilenen yüklenicilerden Ambler trafo merkezinin rehabilitasyonu için teklif vermelerini istedi. Ekim 2014'te SEPTA, bu iş için Carr & Duff, Inc.'e 7,99 milyon dolarlık bir sözleşme imzaladı.

Lansdale

31 Ekim 2016'da, trafo merkezinin iki ana trafosundan biri yandı ve bir hafta sonra, hem Lansdale hem de Ambler'daki trafo merkezi yenilemeleri için halihazırda mevcut olan yeni trafolardan biri ile programın öncesinde değiştirildi.

Doylestown

1990'larda Doylestown trafo merkezindeki bir yangın onu çalışmaz hale getirdi. Trafo merkezi 2013'te onarılıncaya kadar, Lansdale'in doğusundaki Doylestown Şubesi'ne yalnızca Lansdale trafo merkezinden enerji sağlanması gerekiyordu. Yolun 10 millik (16 km) bölümünün bu "tek uçtan beslenmesi", dalda eşzamanlı olarak çalışabilen MU'ların sayısını ve ayrıca maksimum hızlarını ve ivmelerini sınırlandırdı.

Trafo merkezi, Nisan 2015'te yeni bir 12/24 kV ototransformatör aldı.

Diğer trafo merkezleri

Commonwealth of Pennsylvania tarafından tahsis edilmiş bir ulaşım fonu kaynağının geçişi ile SEPTA, Aralık 2013'te kalan tüm eski Reading trafo merkezlerinin beş aşamada yenilenmesini veya değiştirilmesini içeren bir sermaye bütçe planını açıkladı. İlk aşama, Jenkintown trafo merkezinin değiştirilmesi ve Ambler trafo merkezinin aktif bileşenlerinin yenilenmesini içerir, projeler için nihai tasarımı 2013 sonunda tamamlanmıştır.

Kasım 2014'te SEPTA, ilgilenen yüklenicilerden dört trafo merkezinin (Lansdale, Bethayres, Chestnut Hill East ve Hatboro) rehabilitasyonu için teklif vermelerini istedi. Mühendislik tasarım çalışmalarının iki yıl sürmesi ve inşaatın üç yıl daha sürmesi bekleniyor.

SEPTA ayrıca , Neshaminy Falls ile Yardley trafo merkezleri arasındaki mesafe, 12 kV 25 Hz sistemdeki trafo merkezleri arasındaki en uygun 5 mil (8,0 km) mesafenin neredeyse iki katı olduğundan, 2020 Sonbaharına kadar Woodbourne istasyonunun yakınında yeni bir trafo merkezi inşa etmeyi planlıyor .

Eski Okuma Sistemindeki Trafo Merkezleri
İsim Transformers Hat Sunulan Koordinatlar Notlar
Ambler 1 Ana Hat 40 ° 09′02 ″ K 75 ° 13′21 ″ B  /  40.15056 ° K 75.22250 ° B  / 40.15056; -75.22250  ( Ambler Trafo Merkezi ) İki transformatör için tasarlandı, ancak şimdiye kadar sadece biri kuruldu.
Yenileme tasarlandı ve finanse edildi. 2016 Yazında yenilenmesi planlanıyor.
Bethayres 1 Batı Trenton Hattı 40 ° 06′57 ″ K 75 ° 04′07 ″ B  /  40.11583 ° K 75.06861 ° B  / 40.11583; -75.06861  ( Bethayres Trafo Merkezi ) 2018 Baharına kadar yenilenmesi planlanıyor.
Callowhill
(Okuma Terminali)
2 Ana Hat 39 ° 57′31 ″ N 75 ° 09′26 ″ B  /  39.95861 ° K 75.15722 ° B  / 39.95861; -75.15722  ( Callowhill Trafo Merkezi ) 2010 yılında Fairmount trafo merkezi ile değiştirildi. Terk edildi.
Chestnut Hill East 1 Chestnut Hill Doğu Hattı 40 ° 04′51 ″ K 75 ° 12′20 ″ B  /  40.08083 ° K 75.20556 ° B  / 40.08083; -75.20556  ( Chestnut Hill Trafo Merkezi ) Başlangıçta 2 transformatör vardı. 2018 Yazına kadar yenilenmesi planlanıyor.
Doylestown 1 Doylestown Şubesi 40 ° 18′09 ″ N 75 ° 08′04 ″ B  /  40.30250 ° K 75.13444 ° B  / 40.30250; -75.13444  ( Doylestown Trafo Merkezi ) 2015 İlkbaharında yenilenmiştir.
Fairmount 2 Ana Hat 39 ° 57′55 ″ N 75 ° 09′07 ″ B  /  39.96528 ° K 75.15194 ° B  / 39.96528; -75.15194  ( Fairmount Trafo Merkezi ) 2010 yılında inşa edildi, Callowhill Substation'ın yerini aldı.
Hatboro 1 Warminster Hattı 40 ° 10′30 ″ K 75 ° 06′11 ″ B  /  40.17500 ° K 75.10306 ° B  / 40.17500; -75.10306  ( Hatboro Trafo Merkezi ) 2020 Kışına kadar yenilenmesi planlanıyor.
Jenkintown 2 West Trenton ve Ana Hatlar 40 ° 05′50″ K 75 ° 08′17 ″ B  /  40.09722 ° K 75.13806 ° B  / 40.09722; -75.13806  ( Jenkintown Trafo Merkezi ) Yapım aşamasında değiştirme; 2016 Sonbaharında tamamlanması planlanıyor.
Lansdale 2 Ana Hat 40 ° 14′38 ″ K 75 ° 17′07 ″ B  /  40,24389 ° K 75,28528 ° B  / 40.24389; -75.28528  ( Lansdale Trafo Merkezi ) 2017 Yazına kadar yenilenmesi planlanıyor.
Neshaminy Şelaleleri 2 Batı Trenton Hattı 40 ° 08′45 ″ N 74 ° 57′54 ″ B  /  40.14583 ° K 74.96500 ° B  / 40.14583; -74.96500  ( Neshaminy Falls Trafo Merkezi ) 2019 Yazına kadar yenilenmesi planlanıyor.
Norristown 2 Manayunk / Norristown Hattı 40 ° 06′48″ K 75 ° 20′48″ B  /  40.11333 ° K 75.34667 ° B  / 40.11333; -75.34667  ( Norristown Trafo Merkezi ) Dannehower Köprüsü ( US 202 ) yapımı nedeniyle besleyiciler, 1970 yılında hattın yeniden konumlandırılması için 180 ° yeniden yönlendirildi .
Tüm trafo merkezi bileşenleri 2012'nin yerini aldı.
Wayne Kavşağı 3 (yükseltme) Herşey 40 ° 01′31 ″ K 75 ° 09′23 ″ B  /  40.02528 ° K 75.15639 ° B  / 40.02528; -75.15639  ( Wayne Kavşağı Şalt Sahası ) Bu sahadaki elektrikli ekipmanın yenilenmesi için tasarım çalışmaları yapılmaktadır.
Woodbourne 2 Batı Trenton Hattı 40 ° 11′34 ″ K 74 ° 53′21 ″ B  /  40,19278 ° K 74,88917 ° B  / 40.19278; -74.88917  ( Woodbourne Trafo Merkezi ) 2020 Sonbaharına kadar inşa edilmesi planlanan yeni trafo merkezi.
Yardley 2 Batı Trenton Hattı 40 ° 14′03 ″ K 74 ° 49′55 ″ B  /  40.23417 ° K 74.83194 ° B  / 40.23417; -74.83194  ( Yardley Trafo Merkezi ) 2019 Yazına kadar yenilenmesi planlanıyor.

Ayrıca bakınız

Dipnotlar

Genel

Gelecek İçin Yeniden Oluşturma (Trafo Programı)

Referanslar

  • Fischer, RB (Nisan 1990). "SEPTA'nın 25 Hz Banliyö Raylı Sistemine Statik Frekans Dönüştürücülerine Giriş". 1990 ASME / IEEE Ortak Demiryolu Konferansında Sunulan Teknik Makaleler . Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE): 149–155. doi : 10.1109 / RRCON.1990.171673 . S2CID   111289944 .
  • Kneschke, TA; Hong, JP; Naqvi, W. (Mart 1994). "SEPTA Bölgesel Demiryolu Bölümü Çekiş Gücü Sisteminin Yük Akışı Çalışması ve Kavramsal Sistem Tasarımı". 1994 ASME / IEEE Ortak Demiryolu Konferansı Bildirileri (Alan 1994 Yıllık Teknik Konferansı ile birlikte) . Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE): 81–95. doi : 10.1109 / RRCON.1994.289017 . ISBN   978-0-7803-1890-8 . S2CID   109631300 .