Почему регенеративные тормоза метро Осло могут делиться энергией только с другими поездами, если они «рядом»?

Я читал в Википедии, что в метро Осло есть рекуперативное торможение, но нет батарей для хранения энергии. Следовательно, энергия может быть использована только в том случае, если поблизости есть еще один поезд, чтобы использовать ее.

Как далеко "рядом"?

Из-за узкого места в общем туннеле все линии имеют 15-минутные промежутки между отправлениями. Это означает, что между каждым поездом обычно есть несколько километров, за исключением частей сети, где несколько линий разделяют одну и ту же колею (например, общий туннель и некоторые другие отрезки).

• Почему энергия не может быть разделена на эти несколько километров?

• Неужели сопротивление проводов вдоль дорожки не стоит того?

• Разве энергия не может быть возвращена обратно в сеть?

Неужели сопротивление проводов вдоль дорожки не стоит того?

Это будет одним из факторов. В статье говорится, что каждый комплект имеет двигатели 12 x 140 кВт, что дает в общей сложности 1680 кВт (1,68 МВт) для каждого комплекта поездов. Система имеет напряжение постоянного тока 750 В и, как правило, использует в некоторых секциях третью шину и в других воздушные линии. На этих уровнях мощности будут задействованы токи порядка 2000 А, поэтому сопротивление линии, безусловно, становится проблемой. Сопротивление линии также может быть фактором, влияющим на работу выключателя и время срабатывания, и накладывать дополнительные ограничения на максимальную длину участка.

Еще один фактор, который следует помнить, заключается в том, что электростанции (в основном трансформаторы / выпрямители / фильтры и автоматические выключатели) будут распределены вдоль линии с секционными изоляторами между каждой электростанцией. В этом случае ток не может течь из одной секции в другую. Я подозреваю, что это реальная причина "соседнего" ограничения.

Разве энергия не может быть возвращена обратно в сеть?

Возможно, но для преобразования постоянного тока в переменный потребуются инверторы, и они не будут дешевыми на этих уровнях мощности, и рабочий цикл (количество времени регенерации) может не оправдать их.

Дополнительная информация.

• ОС MX3000 .

Ускорение в диапазоне от 0 до 40 километров в час (от 0 до 25 миль в час) ограничено до 1,3 метра в секунду в квадрате (4,3 фута / с2). На этом этапе полностью загруженный поезд использует 5,0 килоампер.

Итак, максимальный ток 5000 А на поезд. Я не могу найти таблицы сопротивления для стальных рельсов, поэтому не могу дать оценку падения напряжения на км.

По очевидным причинам любая железнодорожная сеть разделена на изолированные участки, и каждый из них питается отдельно от сети среднего или высокого напряжения через собственный трансформатор, автоматический выключатель и выключатель.

Два поезда в одной секции могут напрямую делиться энергией. Поезда в разных секциях могут делать это только через сетку. Поскольку в метро Осло используется постоянный ток, а выпрямители, как правило, односторонние, распределение электроэнергии по сети не доступно и поэтому ограничено поездами в одном и том же разделе.

На рисунке ниже показан раздел изолятор в воздушной линии переменного тока. Секции питаются от разных фаз трехфазной высоковольтной сети для балансировки нагрузки.

источник изображения

Электрик железнодорожный парень здесь.

Распространение на большие расстояния

Я видел провал 600 В в троллейбусе всего в 200 В в четырех милях от подстанции при большой нагрузке ~ 300 А от одного сочлененного автомобиля. (4/0 провод, 107 мм2, рельсы в качестве возврата).

Третьи рельсы намного тяжелее, но поезда метро намного тяжелее. Как правило, третьи рельсовые колодки сливаются при 400 А (на каждый башмак, и не каждый башмак соприкасается сразу) с целыми 8 вагонами. Осло управляет большими сочлененными автомобилями, которые являются электрически 3 автомобилями.

Если регенерированное электричество проходит подстанцию, это еще более неблагоприятно.

Я имею в виду, что поезд метро может выдвинуть свою восстановленную мощность на любое расстояние, если он желает или может увеличивать напряжение без ограничений. Нерегулируемая регенерация двигателя постоянного тока может действовать как старый индуктивный источник постоянного тока, увеличивая напряжение до тех пор, пока ток не протекает. Сжечь большую часть из-за потерь при передаче было бы хорошо, это «свободная энергия». Однако это выходит за пределы: а) бортового оборудования (не в последнюю очередь, прочности изоляции в двигателях) и б) третьего рельса . BART стремился иметь 1000-вольтовую третью шину, но обнаружил, что наихудший сценарий дождя на тормозной пыли вызвал впечатляющие вспышки даже в их умеренном климате. Они отступили до 900 вольт, но это все еще хлопотно. Осло уже на 750, не так много.

Действительно, для продуктивной регенерации поблизости должен быть поезд, уже снижающий напряжение и способный поглотить эти усилители.

Реген на сетку

Это сложно, не в последнюю очередь потому, что пара мегаватт мощности, потребляемая в течение нескольких секунд, не так уж полезна для энергосистемы.

Кроме того, регенерация DC-AC сама по себе является сложной задачей, поскольку на каждой подстанции требуются большие кремниевые инверторы.

В Золотой Век вращающиеся преобразователи были вполне способны к эффективному регенерации постоянного тока (фактически, у них были схемы для предотвращения случайного регенерации, например, локальная сеть подстанции, имеющая затухание, вызывая ее обратную защиту от другой подстанции через троллейный провод) , Электрические железные дороги имели больше собственного распределения электроэнергии переменного тока. А на третьем рельсовом напряжении было всего 600В, поэтому больше запаса мощности. Однако вагоны были не способны на это: тогда поезда метро были очень простыми, всего на 7-12 проводах на линиях управления вагонами.

Вращающиеся преобразователи были отменены, как только появились ртутные выпрямители, и даже те, которые были утеряны к моменту появления первых автомобилей с регенерацией

Я не ожидаю какого-либо возрождения в ротационных преобразователях (более жаль, поскольку они просты, на самом деле правильный коэффициент мощности в локальной сети и могут быть конкурентоспособными, поскольку они просты). Так что все сводится к сложным, большим инверторам. Принимая во внимание ограниченную финансовую выгоду от продажи энергии обратно, только очень продвинутые (с высокими показателями НИОКР) системы, такие как BART, погружают свои силы в регенерацию энергосистемы из DC.

When you're braking, your primary objective is to get rid of the extra energy, so you don't really care how efficiently it will be used. Even if resistive losses are close to 100%, having regenerative brake is better than having mechanical brakes only. So it's certainly not about power line resistance, only about what the power grid can handle.

Why can the energy not be shared across those several kilometers?

In the simple case of isolated sections, it's a trade-off between the length of a line stretch where regenerative braking is possible, and the length of a line stretch affected by an electrical failure. I.e. if the whole power network could be used for regenerative braking, a single failure would also bring the whole network down.

More complex solutions are indeed possible theoretically, but not economically.

Couldn't the energy be fed back into the grid instead?

Feeding the energy in the grid with stable energy consumption will raise the voltage very quickly, and typical power plants will not be able to shape their output fast enough to compensate. If the local grid cannot handle such overvoltage spikes, there's no point in building inverters. And even if the grid can handle extra incoming energy, the solution may be not economically viable.