SEPA의 25Hz 트랙션 파워 시스템
SEPTA's 25 Hz traction power system
펜실베이니아 남동부 교통청(SEPA)은 펜실베이니아 주 필라델피아 인근에서 25Hz 견인력 시스템을 운용하고 있는데, 이 시스템은 레딩 철도로부터 물려받은 것이다. 이 시스템은 펜실베이니아 철도청이 설계한 시스템과 별개지만, 현재 암트랙이 운영하고 있는 시스템과 유사하다. SETA의 열차는 기관차에 공급되는 전압과 주파수가 본질적으로 동일하기 때문에 어느 계통에서도 운행할 수 있다. 단, 이전 판독 시스템은 이전 PRR 시스템과 전기적으로 연결되어 있지 않다.
SECA는 여기에 설명된 모든 변전소를 소유하고 있다. SECA는 또한 미디어/엘윈 선과 체스트넛 힐 웨스트 라인을 따라 이전 PR 변전소를 소유하고 있고 30번가 역 바로 북쪽에 새로운 변전소를 소유하고 있지만, 그러한 시설들은 암트랙의 25 Hz 견인 동력 시스템의 전기적 일부분이다.
역사
독서철도는 1931년 펜실베이니아 주 필라델피아의 독서터미널과 노리스타운, 도일스타운, 체스트넛힐, 핫보로, 웨스트트렌턴 사이의 노선을 전기화했다. 전기화는 1966년 9월에 폭스 체이스 라인을 포함하도록 연장되었다. 전기화는 1970년대 초 다시 핫보로에서 워민스터로 확대되었다.[1]
리딩의 시스템은 경쟁사인 펜실베이니아 철도의 1915년 초기 전기화와 1930년대 본선 확장처럼 12kV 25Hz로 전기화되었다. 복수의 전원과 광대한 고전압 송전망을 포함하는 PRR의 시스템과 달리, 레딩의 전기화는 웨인 정션의 로터리 컨버터 스테이션만으로 공급되었다. 시스템의 소유와 운용은 바뀌었지만, 1986년 웨인 정션의 회전 변환기 역을 고체 상태의 사이클로콘버터로 교체한 것을 제외하고는 시스템은 본질적으로 변함이 없었다.
전송 시스템 아키텍처
독서 전화 시스템은 교외 MU 운영을 위해 설계되었으며, 주요 노선 승객이나 경쟁사인 펜실베이니아 철도의 화물 운항을 지원할 필요가 없었다. 고전압 전송 라인의 복잡한 시스템은 필요하지 않았지만, 시스템은 웨인 정션의 25Hz 전원 공급 장치에서 분배 피더를 사용해야 할 정도로 충분히 컸다. 피더는 견인 전압의 두 배인 24 kV로 설정되었다. 대부분의 철도 노선은 1-2개의 피더를 천장 지지대 꼭대기에 부착된 피더(feeder)가 있다. 이 24 kV 변전소 공급기는 3 세그먼트 절연체가 아닌 4 세그먼트 절연체를 사용하여 12 kV 견인 공급기와 구별할 수 있다.
24kV 선은 전기화된 철도를 따라 매 8~10마일(13~16km)마다 위치한 11개 변전소(웨인 정션 스위치야드 포함 12개)의 네트워크를 공급한다. 대부분의 지점은 줄의 끝 부근에 하나의 변전소만을 필요로 할 정도로 짧지만, 메인·웨스트 트렌턴 노선은 중간 변전소를 필요로 할 정도로 충분히 길다. 각 변전소에서 24 kV 피더는 자동 회전 장치(autotransformer)를 통해 공급되어 12 kV의 견인 전압으로 감소되며, 이 전압은 회로 차단기를 통과한 후 오버헤드 캐티너리 와이어로 공급된다.
24 kV 및 12 kV 구성품이 위상 이탈 180°이기 때문에 36 kV에서 전원이 효과적으로 전달된다. 이 설계는 PRR의 전통적인 전송 및 분배 방식보다 몇 가지 장점을 가지고 있다. 시스템 내에서 접지에 대한 최고 전압은 24kV이다. 이는 PRR 시스템에서 볼 수 있는 69 kV보다 훨씬 더 큰 80피트(24m) 타워와 더 큰 절연체와 변압기가 필요했던 것보다 훨씬 적다. 리딩스 같은 작은 시스템에서는 이 규모의 전송 인프라가 불필요했다. 둘째로, 이 시스템은 전송과 유통을 위해 12 kV Catial 와이어를 사용한다. 이와 같이 Catelliance 와이어를 이중으로 사용함으로써 두 와이어만으로 두 기능을 모두 수행할 수 있다. 이와는 대조적으로 PRR의 시스템에는 단상 138 kV 전송부품에 대한 2개 및 12 kV Caterial 공급기에 대한 1개의 와이어가 필요했다. 두 시스템 모두에서 레일은 트랙션 전류의 리턴 경로로 사용된다.
정적 주파수 변환기
이전 판독 시스템의 모든 25Hz 전원은 웨인 정션 정적 컨버터 공장에서 생성된다. 이 공장은 1985년과 1990년 사이에 건설되었으며 세 개의 15 MVA 고체 상태의 사이클로콘버터 기반 모듈로 구성되어 있다. 이 시스템은 ASEA에 의해 만들어졌으며 나중에 암트랙의 예리코 파크 컨버터에 설치된 컨버터와 기술적으로 유사하다.
인버터는 각각 21.4 MVA의 정격이었던 1928년식 웨스팅하우스 전기 모터 발전기 2대를 교체했다. 이 능력은 또한 이전에 PECO Energy의 서머셋 변전소로부터 전력을 공급하는 것이 존재했는데, 이 변전소에는 펜실베이니아 철도의 전기화 시스템을 공급하는 데 보통 사용되는 세 개의 모터 제너레이터가 있었다. 서머셋 모터 제너레이터와 마찬가지로 이 기능이 제거되었다. 이전의 레딩 시스템은 이제 암트랙의 전력 시스템과 완전히 독립적으로 작동한다.
웨인 정션은 와네타, 타보, 풀라스키에서 PECO 변전소에 연결되는 두 개의 중복 라인에서 230 kV 60 Hz의 전력을 공급받는다. 두 대의 60 MVA 230/13.2 kV 변압기는 정적 주파수 변환기의 전압을 감소시킨다. 크로스타이(cross-tie)를 통해 유지보수를 위해 서비스에서 공급 시스템의 일부를 제거할 수 있다.
2015년 3월 Wayne Junction의 정적 주파수 변환기 재활을 위한 건축 및 엔지니어링 서비스 제공에 대해 STV Incorporated에 4,656,321달러 상당의 계약이 체결되었으며, 2015년 4월부터 (제안 번호 14-233-JHC에 따라) 60개월에 걸쳐 수행될 예정이다.[3]
변전소
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구 레딩 철도 변전소에는 각각 미국 브라운 보베리사의 변압기와 회로 차단기가 설치되어 있었다. 대부분의 변압기는 각각 약 2 MVA의 전력을 공급하도록 등급이 매겨진다(4 MVA 변압기가 몇 개 존재한다). 또한 각 변전소에는 부하가 걸린 12 kV 라인과 24 kV 라인을 모두 분리하기 위한 다수의 오일 충전 회로 차단기가 포함되어 있었다. 또한 대형 변전소에는 100Hz 신호 전력을 발생시키기 위한 제어 장비나 2차 변압기를 수용하기 위한 소형 장비와 유지관리 건물이 있다.
교체 및 갱신
부품의 견고성과 단순성 때문에, 2010년까지 모든 SETA 변전소에는 원래 장비가 장착되었고, 그 후 80년이 되었다.
캘러힐
캘로우힐 변전소는 폐선된 레딩 비아덕트 철도 선로 위의 오버헤드 와이어를 활성 선로의 공급자로 유지할 필요가 없도록 하기 위해 교체 대상으로 처음 선정되었다. 그것의 대체품인 페어마운트 변전소는 2010년 3/4분기에 위탁되어 2대의 12/24 kV 25 Hz, 단상 5 MVA 오토트랜스포머와 트롤리 브레이커 및 기타 개폐기를 갖추고 있다.[4][5]
노리스타운
노리스타운 변전소는 새로운 변압기, 트롤리 차단기, 피더, 변전소 개폐기, 보호 계전기 및 경기부양 프로젝트에서 구조 개편을 받았다.[6]
웨인 정션
2012년 7월, 미국 교통부는 웨인 정션 변전소 개조를 돕기 위해 SECA에 1,280만 달러의 타이거 4세 보조금을 주었다.[7] 조셉 M. 케이시 SETA 총책임자의 말에 의하면, "우리는 이러한 자원을 교통 역사 박물관에 전시되어야 할 장비를 대체하는데 사용할 작정이다."
이 보조금은 레이 라후드 교통장관이 참석한 변전소에서 발표되었는데, 그는 "가장 섹시한 것도 아니고, 가장 예쁜 것도 아니지만, 가장 중요한 프로젝트 중 하나"라고 말했다.[8]
웨인 정션의 3개의 정적 주파수 변환기는 이중화를 유지하기 위해 2010년대에 3단계로 갱신될 것으로 예상된다. 시스템 보안을 위해 네 번째 컨버터를 추가한다.[9][S 1]
2014년 10월, SECA는 관심 있는 계약자들에게 웨인 정션의 정적 주파수 변환기 재활용을 위한 입찰서 제출을 요청했다.[10]
앰블러
2014년 9월, SECA는 앰블러 변전소 회생을 위한 입찰서 제출을 관심 있는 계약자들에게 요청했다.[11] 2014년 10월, SECA는 이 작업에 대해 Carr & Duff, Inc.[12]에 799만 달러의 계약을 체결했다.[13]
랜스데일
2016년 10월 31일, 변전소의 두 개의 주요 변압기 중 하나가 소실되었고, 일주일 후 랜스데일과 앰블러 양쪽의 변전소 갱신을 위해 이미 준비 중인 새로운 변압기로 예정보다 앞당겨 교체되었다.[14]
둘레스타운
1990년대에 Doilestown 변전소에서 화재가 발생하여 작동 불능이 되었다. 2013년 변전소가 수리되기 전까지 랜스데일 동쪽의 도일스타운 지점은 랜스데일 변전소에서 독점적으로 전원을 공급받아야 했다. 트랙의 10마일(16km) 구간에 대한 이러한 "단일 엔드 공급"은 지점에서 동시에 주행할 수 있는 MU의 수를 제한했고 최대 속도와 가속도 제한했다.
변전소는 2015년 4월에 12/24 kV 자동변속기를 새로 받았다.[15]
기타변전소
펜실베이니아 연방의 전용 교통 기금 출처가 통과됨에 따라, 2013년 12월, SECA는 5단계에 걸쳐 나머지 모든 리딩 변전소의 갱신이나 교체를 포함하는 자본 예산 계획을 발표했다. 1단계는 젠킨타운 변전소 교체와 앰블러 변전소의 활성 부품 교체로 2013년 말까지 최종 설계가 완료된 프로젝트다.[9][16]
2014년 11월, SECA는 4개 변전소(랜스데일, 베세이레스, 체스트넛힐 이스트, 핫보로)의 회생을 위한 입찰서 제출을 관심 있는 계약자들에게 요청했다.[17] 이 공학적 설계 작업은 2년이 걸리고 공사는 3년이 더 걸릴 것으로 예상된다.
SEPA는 또한 네사미니 폭포와 야들리 변전소 사이의 거리가 12 kV 25 Hz 시스템에서 변전소 사이의 최적 거리인 5마일(8.0 km)의 거의 두 배에 이르기 때문에 2020년 가을까지 우드본 역 근처에 새로운 변전소를 건설할 계획이다.[S 2]
| 이름 | 트랜스포머 | 라인 서비스됨 | 좌표 | 메모들 |
|---|---|---|---|---|
| 앰블러 | 1 | 본선 | 40°09′02″N 75°13′21″w / 40.15056°N 75.2250°W | 변압기 2대용으로 설계됐지만 한 대만 설치된 적이 있다. 리뉴얼 설계[16] 및 자금 지원 2016년 여름까지 리뉴얼 예정.[S 3] |
| 베다이어스 | 1 | 웨스트트렌턴 선 | 40°06′57″N 75°04′07″W / 40.11583°N 75.06861°W | 2018년 봄까지 갱신 예정.[S 4] |
| 캘러힐 (읽기 터미널) | 2 | 본선 | 39°57′31″N 75°09′26″W / 39.95861°N 75.15722°W | 2010년에 페어마운트 변전소로 대체되었다. 버림받았다. |
| 체스트넛 힐 이스트 | 1 | 체스트넛 힐 이스트 라인 | 40°04′51″N 75°12′20″w / 40.08083°N 75.20556°W | 원래 변압기는 2개였다. 2018년 여름까지 갱신 예정.[S 5] |
| 둘레스타운 | 1 | 딜스타운 분기점 | 40°18′09″N 75°08′04″W / 40.30250°N 75.134444°W | 2015년 봄 갱신.[S 6] |
| 페어마운트 | 2 | 본선 | 39°57′55″N 75°09′07″W / 39.96528°N 75.15194°W | 2010년 건설, 캘로우힐 변전소 교체 |
| 핫보로 | 1 | 워민스터 선 | 40°10′30″n 75°06′11″W / 40.17500°N 75.10306°W | 2020년 겨울까지 갱신 예정.[S 7] |
| 젠킨타운 | 2 | 웨스트트렌턴과 본선 | 40°05′50″N 75°08′17″W / 40.09722°N 75.13806°W | 공사 중인 교체; 2016년 가을 완공 예정.[S 8] |
| 랜스데일 | 2 | 본선 | 40°14′38″N 75°17′07″w / 40.24389°N 75.28528°W | 2017년 여름까지 갱신 예정.[S 9] |
| 네사미니 폭포 | 2 | 웨스트트렌턴 선 | 40°08′45″N 74°57′54″w / 40.14583°N 74.96500°W | 2019년 여름까지 갱신 예정.[S 10] |
| 노리스타운 | 2 | 마나용크/노리스타운 선 | 40°06′48″N 75°20′48″w / 40.1133°N 75.34667°W | 1970년 단네하워 교량(US 202) 건설로 인해 피더들이 회선 이전을 위해 180도 방향을 바꾸었다. 모든 변전소 구성품이 2012년을 대체했다. |
| 웨인 정션 | 3 (스텝업) | 전부 | 40°01′31″N 75°09′23″W / 40.02528°N 75.15639°W | 이 현장에서 전기 장비를 교체하기 위한 설계 작업이 수행되고 있다. |
| 우드본 | 2 | 웨스트트렌턴 선 | 40°11′34″N 74°53′21″w / 40.19278°N 74.88917°W | 새로운 변전소는 2020년 가을까지 건설될 예정이다.[S 2] |
| 야들리 | 2 | 웨스트트렌턴 선 | 40°14′03″N 74°49′55″w / 40.23417°N 74.83194°W | 2019년 여름까지 갱신 예정.[S 11] |
참고 항목
각주
일반
- ^ 크네슈케(1995년).
- ^ Kneschke(1995) 페이지 80.
- ^ SEPTA (March 26, 2015). "Minutes of Regular Board Meeting (March 2015)" (PDF). SEPTA Board - Meeting Minutes. Retrieved 5 August 2015.
- ^ "Regional Rail Substation Improvements" (PDF). SEPTA Fiscal Year 2010 Capital Budget & Fiscal Years 2010-2021 Capital Program. SEPTA. Archived from the original (PDF) on 11 February 2013. Retrieved 5 September 2012.
- ^ "Fairmount Substation and 30th Street Switching Station". Gannett Fleming Transit & Rail Systems. Retrieved 5 September 2012.
- ^ "Norristown Power Substation Overhaul P2-2A". SEPTA Stimulus Project Information. SEPTA. Retrieved 5 September 2012.
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- ^ Quinn, Amy Z. (July 11, 2012). "Unsexy, but critically needed, replacement coming for Wayne Junction Substation". www.newsworks.org. Retrieved 5 August 2015.
- ^ Jump up to: a b SEPTA. "Railroad Substation Program" (PDF). Proposed Capital Plan: "Catching Up". Southeastern Pennsylvania Transportation Authority. Retrieved 31 December 2013.
- ^ http://www.septa.org/business/bid/100k/detail/14-223-JHC.html
- ^ http://www.septa.org/business/bid/100k/detail/14-156-JAB.html
- ^ "Carr and Duff, Inc". Carr & Duff.
- ^ http://www.septa.org/business/bid/results/detail/pdf/r14-156-JAB.pdf
- ^ Almeida, John P. (November 20, 2016). "SEPTA Lansdale Parking Garage Lansdale PA November 19 2016 [6th photo and caption]". Railfan Pictures of the Week. The Philadelphia Chapter of the National Railway Historical Society. Retrieved 30 November 2016.
- ^ Almeida, John P. (June 21, 2015). "Out with the old: SEPTA transformer replacement Doylestown PA April 12 2015". Railfan Pictures of the Week. The Philadelphia Chapter of the National Railway Historical Society. Retrieved 29 June 2015.
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미래를 위한 재구축(지원 프로그램)
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참조
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- Kneschke, Tristan A. (March 1985). "Static Frequency Converter for SEPTA's Wayne Junction Traction Substation". IEEE Transactions on Industry Applications. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). IA-21 (2): 295–300. doi:10.1109/TIA.1985.349628. ISSN 0093-9994. S2CID 17134542.
- Fischer, R.B. (Apr 1990). "Introduction of Static Frequency Converters on SEPTA's 25 Hz Commuter Rail System". Technical Papers Presented at the 1990 ASME/IEEE Joint Railroad Conference. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE): 149–155. doi:10.1109/RRCON.1990.171673. S2CID 111289944.
- Kneschke, T.A.; Hong, J.P.; Naqvi, W. (Mar 1994). "Load Flow Study and Conceptual System Design of SEPTA's Regional Rail Division Traction Power System". Proceedings of the 1994 ASME/IEEE Joint Railroad Conference (In Conjunction with Area 1994 Annual Technical Conference). Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE): 81–95. doi:10.1109/RRCON.1994.289017. ISBN 978-0-7803-1890-8. S2CID 109631300.
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