트랙션 파워 네트워크

Traction power network
독일 바르톨로메 근처에 있는 단상 AC 견인 전류(110 kV, 16.7 Hz)를 위한 전원 라인의 전위 주탑.

트랙션 네트워크 또는 트랙션 전력 네트워크전기화된 철도 네트워크의 공급을 위한 전기 그리드이다. 별도의 견인망의 설치는 일반적으로 해당 철도가 독일, 오스트리아, 스위스 등 국가 그리드보다 낮은 주파수의 교류(AC)를 사용하는 경우에만 이루어진다.

또는 동력 그리드의 3상 교류는 회전 변압기 또는 정적 인버터에 의해 열차에 필요한 전압과 전류 유형으로 변환될 수 있다. 직류(DC)로 운행하는 철도의 경우, 메클렌부르크-웨스턴 포메라니아, 작센-안할트, 노르웨이 스웨덴에서와 같이 감소된 주파수의 단상 AC로 운행하는 철도의 경우, 이 방법이 항상 사용된다. 이러한 영역에는 트랙션 전류 네트워크가 없다.

역사

산업 파워와 별도로 트랙션을 위한 별도의 파워는 항상 역사적 뿌리를 가지고 있다. 오늘날에는 송전이나 산업용과 다른 주파수나 전류 유형을 적용할 이유가 없다. 그러나 DC 트랙션의 장점은 단일 동선을 피더 포인트로 전송하는 것이 더 쉬웠다는 것이다. AC 트랙션의 이점은 장거리에서 피더 포인트로 더 쉽게 전송할 수 있다는 것이다. 이러한 매개 변수들과 이전의 투자를 확보하는 것 외에, 네트워크에서 다른 현재 계획을 고수할 수 있는 증거는 존재하지 않는다.

적용들

전용 트랙션 전류 라인은 철도에 저주파 교류(AC)가 공급될 때 사용된다. 트랙션 전류 공급 라인은 철도의 선로를 따라 변전소와 연결되며, 보통 기관차가 급유되는 머리 위의 천년선과 별도로 운영된다.

전기 열차가 일반 전력 그리드의 주파수와 함께 직류 또는 단상 교류로 운행하는 국가에서는, 전류의 필요한 변환이 변전소에서 수행되므로, 다시 트랙션 전류 라인이 필요하지 않다.

트랙션 전류 공급 라인은 일반적으로 선로 길이를 단축하고 철도 라인 근처의 전기 시스템에 불필요한 영향을 주지 않기 위해 철도 라인에 평행하게 배치되지 않는다. 이는 독일에서 교류로 운행하는 일부 고속 트랜짓 철도의 현재 공급에도 적용된다.

또한 갑상선 바로 위의 오버헤드 와이어 기둥에 있는 특수 크로스 빔에 트랙션 전류 공급을 배치할 수 있다. 오버헤드 라인 필라온은 트랙션 전류 공급 마스트보다 단면이 작기 때문에 크로스 빔은 너무 넓을 수 없으므로 한 레벨에서 4개의 도체 케이블의 표준 배열을 사용할 수 없다. 이 경우 2레벨 배열을 사용하거나, 이중 난간 라인에 2개의 전기 회로와 함께 양방향에 대한 오버헤드 라인 플론에는 각각 2개의 도체 케이블의 자체 견인 전류 시스템을 위한 크로스 빔이 장착된다.

인구 밀도가 높은 지역에서는 일반 전력의 트랙션 전류와 3상 교류용 회로를 모두 운반하는 파이론이 있다. 그러한 선들은 길의 권리가 드문 곳에서 발견된다. 특히 110 kV와 220 kV 3상 AC의 병렬 경로가 일반적이다. 동일한 주탑에 380kV 전원선을 사용하려면 견인 전류 라인에 220kV 절연체가 필요한데, 380kV 라인이 고장나면 110kV 절연체가 처리할 수 없는 견인 전류 라인을 따라 전압 스파이크가 발생할 수 있기 때문이다.

견인 전류 라인은 원칙적으로 단일 도체를 사용하지만, 교통량이 많은 철도의 공급과 특히 고속 철도 라인의 공급에는 2개의 묶음 도체가 사용된다.

전 세계

오스트리아

로어오스트리아에 있는 마리아젤 철도는 25Hz의 효용 주파수로 단상 AC에서 운행한다. 이 철도는 27kV의 작동 전압으로 자체적인 견인 전류 라인을 가지고 있다. 이 선들은 갑상선 위쪽의 철사 기둥에 설치되어 있다.

독일.

컨버터 플랜트의 필라온

독일에서는 일반적으로 단일 도체가 전류 라인을 견인하는 데 사용되지만, ICE 열차의 경우 2개의 번들 도체가 사용된다. 원자력 발전소 Necarwestheim에서 Necarwestheim의 트랙션 전류 스위칭 스테이션까지 그리고 거기서 Stuttgart의 중앙 변전소까지 Zazenhausen의 트랙션 전류 공급 라인은 4번블 도체 회로로 구현된다.

스칸디나비아

스웨덴, 노르웨이, 구 독일민주공화국의 일부 지역에서는 변전소에서 3상 AC가 초당 16.7 사이클의 주파수를 갖는 단상 AC로 전환된다. 서독과 달리 철도 전력 전용 발전소가 없다. 모든 전력은 일반 전기 공급자들로부터 나온다. 이 지역에는 원칙적으로 견인 전력 라인에 대한 요구사항이 없지만, 스웨덴 중부에는 철도 전력 공급용 132 kV-단일 AC 전력 그리드가 있다(스웨덴의 철도 전력 공급 시스템 참조). 노르웨이에는 하카빅 발전소가 공급하는 남부 열차의 전력 공급을 위한 55kV의 소규모 단상 AC 네트워크가 있다. Kjofossen에 있는 추가 발전소는 오버헤드 와이어에서 직접 단상 AC를 공급한다. 덴마크핀란드에서는 본선(전기화하면)에 50Hz가 사용되며, 전기는 일반 공급자에서 나온다. 이와 같이 전환에는 스웨덴이나 노르웨이보다 훨씬 간단한 장비가 필요하다.

남아프리카 공화국

남아프리카 공화국에는 50 kV 및 25 kV AC 단상 시스템을 포함하여 광범위한 AC 및 DC 견인 체계가 있다. 나탈에서의 전기화는 콜렌소 발전소를 기반으로 한 전력공급위원회(현 에스콤)가 남아프리카 철도의 시스템을 인수하면서 자극을 받았다.

영국

영국에서는 영국 남동부의 네트워크 레일 750 V DC 전기화 시스템이 광범위한 33 kV 배전망으로부터 전력을 공급받는다.[citation needed]

트랙션 파워 네트워크가 있는 영역

특성.

견인 전류 라인은 공공 공급보다 낮은 주파수의 교류를 사용하는 국가의 철도 시스템에 전력을 공급하기 위해 사용된다. 독일어를 사용하는 유럽 국가들에서는 전형적으로 이런 경우가 있다. 예를 들어 독일, 오스트리아, 스위스에서 16.7 Hz AC를 사용한다.

구체적인 예로는 오스트리아의 마리아젤러 협궤간 철도가 있으며, 주파수가 25Hz인 단상 AC로 운행하고 있으며, 운용 전압 27kV의 자체 견인 전류 라인을 가지고 있다. 이 선들은 선 위에 있는 오버헤드 와이어의 기둥에 장착된다.

견인 전류 라인에 사용되는 전압은 독일과 오스트리아의 경우 110 kV, 스위스의 경우 66 kV 또는 132 kV이다.

견인 전류 라인은 지면에 대칭적으로 작동한다. 예를 들어 110 kV 라인의 경우, 각 도체는 접지 대비 55 kV의 전압을 가진다. 접지는 접지 누설 전류 취소를 위해 변압기를 사용하여 더 큰 변전소와 견인 전류용 발전소에서 이루어진다. 모든 대칭 파워 라인의 경우와 마찬가지로 트랙션 파워 라인 비틀림 지점도 있다. 하나의 회로에 대한 트랙션 파워 라인은 보통 두 개의 도체를 가지고 있다. 대부분의 트랙션 전류 라인은 2개의 전기 회로를 가지므로 4개의 도체가 규칙으로 필라온에 있다(3상 교류 라인과 대조적으로 도체 수는 3의 정수 배수임).

트랙션 전류 라인의 배선

트랙션 전류 라인은 일반적으로 선로를 평행하게 배치하지 않으므로 선로를 최소화하고 철도 선로 근처의 전기 시스템의 불필요한 영향을 피한다. 그러나, 이러한 관행을 따르지 않는 경우가 있다(예를 들어, 독일에서 교류와 함께 운행하는 일부 고속철도 공급의 현재 공급량). 이 경우 트랙션 전류 라인은 오버헤드 라인 위 오버헤드 와이어 파이론의 특수 크로스 빔에 놓인다. 오버헤드 라인 필라온은 견인 전류 마스트보다 단면이 작기 때문에 이 횡단 빔은 상당히 좁아야 하므로 견인 전류 라인에 표준인 한 레벨의 4개의 도체 케이블 배열을 사용할 수 없다. 4개의 도체가 필요한 경우, 하나의 접근방식은 2단계의 도체 케이블을 사용하는 것이다. 또는, 복선 철도 노선의 경우, 양쪽 주행 방향의 오버헤드 라인 플론에는 트랙션 전류 시스템용 크로스 빔(도체 케이블 2개)이 장착된다.

통행권이 드문 인구밀집지역에서는 3상 교류뿐만 아니라 견인전류를 위한 전기회로를 운반하는 파이론을 흔히 볼 수 있다. 후자는 110 kV, 220 kV 또는 경우에 따라 380 kV 3상 AC 라인이 될 수 있다. 이러한 경우 견인 전류 라인은 라인 간에 발생할 수 있는 최대 피크 대 피크 전압을 처리할 수 있는 절연체를 사용해야 한다.

트랙션 전류 라인은 단일 리더로서 규칙으로 구현된다. 철도 트래픽이 많은 철도의 보급, 특히 독일 ICE(Inter City Express) 열차와 같은 고속 철도 노선의 전력 공급에는 두 묶음의 도체가 사용된다. Necarwestheim원자력 발전소에서 Necarwestheim의 견인 전류 스위칭 스테이션까지, 그리고 Necarwestheim의 견인 전류 스위칭 스테이션에서 Stuttgart Zazenhausen의 중앙 변전소까지 트랙션 전류 라인은 4번 도체로 구현된다.

견인 전류 라인에는 항상 접지 도체가 장착되어 있다. 경우에 따라서는 두 개의 접지 도체를 사용하는 경우도 있다. 예를 들어 독일에서는 네카르웨스트하임의 원자력 발전소로 가는 선처럼 3상 AC와 함께 트랙션 전류 라인이 필라온에 운반되는 경우다. 마찬가지로, 오스트리아에는 접지 로프 2개가 장착된 견인 전류 라인이 있다.

트랙션 전류 라인의 대안

스웨덴, 노르웨이 및 공공 그리드에서 나온 이전의 GDR 3상 AC의 일부 지역은 철도에 가까운 변전소에서 주파수가 16.7Hz인 단상 AC로 변환된다. 이러한 지역에서는 트랙션 전류 라인이 없다.

또한 전기 열차가 직류 또는 일반 전력 그리드의 주파수를 가진 단상 AC로 운행하는 국가에서는 전류의 필요한 변환이 변전소에서 수행되므로 이러한 국가에서는 견인 전류선이 필요하지 않다.

참고 항목