Mengapa rem regeneratif Metro Oslo hanya berbagi energi dengan kereta lain jika mereka "dekat"?

Saya membaca di Wikipedia bahwa Metro Oslo memiliki pengereman regeneratif, tetapi tidak ada baterai untuk menyimpan energi. Oleh karena itu, energi hanya dapat dimanfaatkan jika ada kereta lain "di dekatnya" untuk memanfaatkan energi.

Seberapa jauh "dekat"?

Karena kemacetan terowongan umum, semua jalur memiliki celah 15 menit antara keberangkatan. Itu berarti bahwa ada beberapa kilometer di antara setiap kereta, kecuali di bagian jaringan di mana beberapa jalur berbagi jalur yang sama (seperti terowongan umum dan beberapa jalur lainnya).

• Mengapa energi tidak dapat dibagikan melintasi beberapa kilometer itu?

• Apakah hambatan di kabel di sepanjang lintasan membuatnya tidak layak?

• Tidak bisakah energi diumpankan kembali ke dalam jaringan?

Apakah hambatan di kabel di sepanjang lintasan membuatnya tidak layak?

Itu akan menjadi salah satu faktor. Artikel tersebut menyatakan bahwa setiap set memiliki 12 x 140 kW motor memberikan total 1680 kW (1,68 MW) untuk setiap set kereta. Sistem ini 750 V DC dan, luar biasa, menggunakan rel ketiga di beberapa bagian dan saluran udara di bagian lain. Pada level-level daya tersebut, arus dalam orde 2000 A akan terlibat sehingga garis resistan tentu menjadi masalah. Resistansi saluran juga dapat menjadi faktor dalam operasi pemutus sirkuit dan waktu trip serta menempatkan kendala lebih lanjut pada panjang maksimum bagian.

Faktor lain yang perlu diingat adalah bahwa pembangkit listrik (pada dasarnya transformator / penyearah / filter dan pemutus arus) akan tersebar sepanjang garis dengan isolator sectional antara masing-masing pembangkit listrik. Dalam hal ini, arus tidak dapat mengalir dari satu bagian ke bagian berikutnya. Saya menduga ini adalah alasan sebenarnya untuk kendala "terdekat".

Tidak bisakah energi diumpankan kembali ke dalam jaringan?

Itu bisa, tetapi akan membutuhkan inverter untuk mengubah DC ke AC dan ini tidak akan murah pada tingkat daya itu dan siklus kerja (jumlah waktu regenerasi yang terlibat) mungkin tidak membuatnya berharga.

Informasi tambahan.

• OS MX3000 .

Akselerasi dalam kisaran 0 hingga 40 kilometer per jam (0 hingga 25 mph) dibatasi hingga 1,3 meter per detik kuadrat (4,3 kaki / s2). Pada fase ini, kereta yang terisi penuh menggunakan 5,0 kiloampere.

Jadi, 5.000 A max saat ini per kereta. Saya tidak dapat menemukan meja resistensi untuk rel baja jadi saya tidak bisa memberikan perkiraan penurunan tegangan per km.

Untuk alasan yang jelas, setiap jaringan kereta api dibagi menjadi beberapa bagian yang terisolasi dan masing-masing jaringan ini ditenagai secara terpisah dari jaringan tegangan menengah atau tinggi melalui transformatornya sendiri, pemutus sirkuit dan sakelar.

Dua kereta dalam bagian yang sama dapat berbagi daya secara langsung. Kereta di bagian yang berbeda hanya bisa melalui grid. Karena Metro Oslo menggunakan DC dan penyearah biasanya satu arah, pembagian daya melalui jaringan tidak tersedia dan karenanya terbatas pada kereta dalam bagian yang sama.

Gambar di bawah ini menunjukkan isolator bagian dalam saluran udara AC. Bagian-bagian ini didukung oleh fase berbeda dari jaringan tegangan tinggi tiga fase untuk menyeimbangkan beban.

sumber gambar

Orang kereta api listrik di sini.

Perambatan jarak jauh

Saya telah melihat 600V dip troli kawat hanya 200V empat mil dari gardu di bawah beban berat ~ 300A dari satu mobil artikulasi. (Kabel 4/0, 107 mm2, rel sebagai pengembalian).

Rel ketiga jauh lebih gemuk, tapi kereta bawah tanah jauh lebih berat. Biasanya sepatu rel ketiga menyatu pada 400 amp (per sepatu, dan tidak setiap sepatu bersentuhan sekaligus) dengan sebanyak 8 mobil. Oslo menjalankan mobil gandeng besar yang elektrik 3 mobil.

Jika listrik yang diperbarui melewati gardu induk, itu bahkan lebih tidak menguntungkan.

Maksud saya kereta bawah tanah bisa mendorong kekuatan regenerasi jaraknya jika mau atau mampu meningkatkan tegangan tanpa batas. Regen motor DC yang tidak diregulasi dapat bertindak seperti sumber arus konstan induktif yang lama, meningkatkan voltase hingga arus mengalir. Membakar sebagian besar dalam kehilangan transmisi akan baik-baik saja, itu "energi bebas". Namun ia mencapai batas a) peralatan di atas kapal (paling tidak, kekuatan isolasi pada motor), dan b) rel ketiga . BART bertujuan untuk memiliki 1000 volt rel ketiga, tetapi menemukan skenario terburuk hujan pada debu rem menyebabkan flash-overs spektakuler bahkan di iklim sedang mereka. Mereka mundur ke 900 volt tetapi masih merepotkan. Oslo sudah di 750, tidak banyak ruang kepala.

Sungguh, untuk regenerasi secara produktif, perlu ada kereta api di dekatnya yang menarik tegangan turun dan mampu melahap ampli itu.

Regen ke grid

Ini sulit, paling tidak karena beberapa megawatt daya yang disuntikkan selama beberapa detik tidak terlalu berguna untuk jaringan.

Juga, DC-AC regen sendiri sulit, dengan inverter silikon besar diperlukan di setiap gardu.

Di Zaman Keemasan, konverter rotary sangat mampu menghasilkan regen DC-AC yang efisien (pada kenyataannya, mereka memiliki sirkuit untuk mencegah regen yang tidak disengaja, misalnya kisi-kisi lokal gardu induk yang mengalami kecoklatan, sehingga menyebabkan kiriman mundur dari gardu lain melalui kawat troli) . Kereta api listrik memiliki lebih banyak distribusi daya AC sendiri. Dan tegangan rel ketiga hanya 600V, jadi lebih banyak ruang kepala. Namun, mobil-mobil tidak mampu: kereta bawah tanah sangat sederhana saat itu, dengan hanya 7-12 kabel pada jalur kontrol antar-mobil.

Konverter rotary dihapuskan begitu penyearah merkuri tersedia, dan bahkan yang hilang pada saat mobil regen pertama.

Saya tidak mengharapkan kebangkitan konverter berputar (lebih dari itu, karena mereka sederhana, benar-benar faktor daya dalam jaringan lokal , dan mungkin kompetitif karena mereka sederhana). Jadi turun ke inverter yang kompleks dan besar. Mengingat keuntungan finansial terbatas dari daya jual kembali, hanya sistem yang sangat canggih (R&D tinggi) seperti BART yang mencelupkan jari kaki mereka ke dalam regen grid dari DC.

Saat Anda melakukan pengereman, tujuan utama Anda adalah menyingkirkan energi ekstra, jadi Anda tidak terlalu peduli seberapa efisien energi itu akan digunakan. Bahkan jika kerugian resistif mendekati 100%, memiliki rem regeneratif lebih baik daripada memiliki rem mekanis saja. Jadi ini tentu saja bukan tentang resistensi saluran listrik, hanya tentang apa yang dapat ditangani oleh jaringan listrik.

Mengapa energi tidak dapat dibagikan melintasi beberapa kilometer itu?

Dalam kasus sederhana dari bagian yang terisolasi, ini merupakan pertukaran antara panjang peregangan garis di mana pengereman regeneratif dimungkinkan, dan panjang peregangan garis yang dipengaruhi oleh kegagalan listrik. Yaitu jika seluruh jaringan listrik dapat digunakan untuk pengereman regeneratif, kegagalan tunggal juga akan menurunkan seluruh jaringan.

Solusi yang lebih kompleks memang mungkin secara teoritis, tetapi tidak secara ekonomis.

Tidak bisakah energi diumpankan kembali ke dalam jaringan?

Memberi makan energi di grid dengan konsumsi energi yang stabil akan menaikkan tegangan dengan sangat cepat, dan pembangkit listrik tipikal tidak akan dapat membentuk output mereka dengan cukup cepat untuk mengimbanginya. Jika jaringan lokal tidak dapat menangani lonjakan tegangan lebih seperti itu, tidak ada gunanya membangun inverter. Dan bahkan jika grid dapat menangani energi masuk tambahan, solusinya mungkin tidak layak secara ekonomi.