251 BahnenergieversorgungFachwissen 116 (2018) Heft 7 benötigte Gleichspannung aus den städtischen Mittelspannungs-Drehstromnetzen erzeugt wird. Man findet sie allein in Deutschland in mehr als 60 Städten. Die Gleichrichterunterwerke sind in der Regel in einem Abstand von 1,5 bis 3 km längs den Nahverkehrs-Bahnstrecken angeordnet. Aus dem städtischen dreiphasigen Mittelspannungsnetz (3x10 kV oder 3x20 kV) wird mit Hilfe eines Stromrichtertransformators und eines B6-Diodengleichrichters ein Gleichspannungsnetz mit einer Nennspannung von in der Regel DC750V erzeugt. Zur Beherrschung von Fehlerfällen im Unterwerk verbindet eine leistungsfähige Mittelspannungsschaltanlage die beiden Netze. Mittels Gleichstrom-Leistungsschaltern und Speiseleitungen wird die Gleichspannung der Fahrleitungsanlage, die aus Verfügbarkeitsgründen in einzelne Abschnitte eingeteilt ist, zugeführt. Der Gleichstrom fließt über die Fahrschiene und die Rückleiter zum Minuspol des Gleichrichters im Unterwerk zurück. Gemäß der Verordnung über den Bau und Betrieb der Straßenbahnen (BOStrab [2]) sind die Rückleiter zweifach auszuführen. Im normalen Betriebsbereich ohne Mehrfachkommutierungen besteht zwischen der Gleichspannung und dem entnommenen Gleichstrom ein linearer Zusammenhang. Daher lässt sich das Betriebsverhalten eines Unterwerks mit dem im Bild 8 dargestellten einfachen Ersatzschaltbild berechnen. Die insbesondere außerhalb der Innenstadt in den Streckenästen der in der Regel sternförmig aufgebauten Liniennetze errichteten Gleichrichterunterwerke sind bestens geeignet, den zur Schnellladung von Batteriebussen erforderlichen hohen Leistungsbedarf zu decken, denn einerseits ist deren Belastung nur durch den Takt einer Linie bestimmt, die diesen Streckenast befährt und andererseits können Gleichrichterunterwerke für zwei Stunden 150% der Nennleistung und für eine Minute 300% bereitstellen (EN60146-1-1 [3]). Zur Vermeidung von zu hoher kurzzeitiger Energieentnahme und Schalterauslösungen durch zu hohe Gleichströme durch die Kumulation der Gleichströme zum Laden und zum Antrieb der Bahnen kann eine Ladung während der Vorbeifahrt unterdrückt werden. Während der Betriebsruhe stehen die Gleichspannungsinfrastrukturen vollständig zu Ladungszwecken zur Verfügung. Batteriebusse können einfach in Betriebshöfen von Bahnen in der Nacht geladen werden, da diese über leistungsfähige Gleichspannungsquellen verfügen. Aus Bild 9 sind diesbezügliche prinzipielle Anordnungen ersichtlich. Bild 7: Grafik zur Ermittlung der Fahrleitungslänge beim „In Motion Charging“. U d I dN U dN R i R i = U v 2 3 u kN � S Li ∙ ∙ Bild 8: Rechnerisches Ersatzschaltbild eines Gleichrichterunterwerks. AM AM 3AC10 kV50Hz 3~ 3~ 3~ Bild 9: Anordnung der Ladegeräte bei einer Gleichspannungs-Energieversorgung. b Probeheft zur Ansicht
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