Bahnstromnetze

Das 16,7-Hz-Bahnstromnetz unterliegt, ähnlich wie die Drehstromnetze, einem stetig fortschreitenden Wandel. Rotierende Umformer und direkt in das Bahnstromnetz einspeisende Kraftwerke werden aus Effizienzgründen bzw. zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes nach und nach durch dezentrale und zentrale statische Umrichteranlagen ersetzt. Damit geht auch hier in zunehmendem Maße die das Netz stabilisierende, rotierende Masse verloren und muss durch entsprechende Funktionalitäten der Umrichter, die in deren Regeleinrichtungen hinterlegt sind, ersetzt werden. Auf der anderen Seite wurden und werden elektrische Triebfahrzeuge mit konventioneller Antriebstechnik, wie bspw. Reihenschlussmotoren, durch moderne Fahrzeuge mit hochfrequent getakteter bzw. gepulster 4QS-Umrichtertechnik ersetzt.

Übertragungs- und Verteilernetze pm-Power Consulting GmbH
Übertragungs- und Verteilernetze pm-Power Consulting GmbH
Mittelfristig wird im Bereich der Bahnstromversorgung ein Energiesystem entstehen, in dem die Leistungsflüsse (Einspeisung aus dem Drehstromnetz und Verbrauch der Triebfahrzeuge) ausschließlich leistungselektronisch gestellt werden. Eine weitere Besonderheit besteht in der standortabhängig schwankenden Kurzschlussleistung und dem damit einhergehenden variablen Schwingungsverhalten, welches sich u.a. auch in entsprechenden Netzresonanzen und Impedanzüberhöhungen äußert. Die speziellen elektrischen Umgebungsbedingungen des Bahnstromnetzes erfordern ein besonderes Augenmerk auf die Gewährleistung der Interoperabilität zwischen dem Netz und den Triebfahrzeugen und den Triebfahrzeugen untereinander.

Planungsunterstützung durch P&M Ingenieurleistungen

Vor diesem Hintergrund bietet P&M Ingenieurleistungen zu Aufgaben und Problemstellungen der Planung und des Betriebes des 16,7-Hz-Bahnstromnetzes an. Insbesondere im Hinblick auf die Interoperabilität der Triebfahrzeuge mit ihrer Netzumgebung und untereinander liegen umfangreiche Kenntnisse und Erfahrungen vor. Je nach Zielstellung bzw. Fragestellung werden dabei messtechnische und/oder simulationstechnische Untersuchungen durchgeführt.

Die Messungen werden über mehrere Tage bis Wochen im Frequenzbereich von der Grundschwingung bis ca. 9 kHz vorgenommen. Darüber hinaus sind auch Messungen (EMT-Messungen oder Oberschwingungsmessungen) mit hoher zeitlicher Auflösung möglich. Messpunkte sind Unterwerke, Umrichterwerke und Triebfahrzeuge. Auch mehrere Messpunkte gleichzeitig können abgedeckt werden. Die simulationstechnischen Untersuchungen basieren auf Leistungsflussberechnungen im Frequenzbereich (Grundschwingung und Oberschwingungen) oder, bei entsprechender Anforderung und Verfügbarkeit der dafür benötigten Modellierungsgrundlagen, auch auf EMT-Berechnungen.

Die Modellierungsgrundlagen (el. Parameter der Betriebsmittel, Blockstrukturen und Parameter der Regler, Quellspannungen oder -ströme von Ersatzspannungs- oder Stromquellen, …) werden aus bekannten Netz-, Umrichter- und Triebfahrzeugdaten sowie zielgerichtet aufgezeichneten Messdaten abgeleitet.

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