Grundlagen und Anforderungen an die Teilsysteme elektrischer Bahnen bei Nennspannungen über 25 kV AC und 3 kV DC

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Grundlagen und Anforderungen an die Teilsysteme elektrischer Bahnen bei Nennspannungen über 25 kV AC und 3 kV DC

Lehmann, Michael

Hohe Nennspannungen in elektrischen Bahnsysteme sind mit vielen Vorteilen verbunden, wie z. B. weniger Unterwerken oder geringeren Verlusten in den Unterwerken und entlang der Strecke. Diese Arbeit untersucht die prinzipiellen Möglichkeiten zum Einsatz hoher Spannungen bei Gleich- und Wechselstrombahnen. Unter Berücksichtigung der bisherigen Erfahrungen mit hohen Spannungen in Bahnsystemen wird ein Überblick über deren Aufbau und Hauptkomponenten gegeben, aus dem die wichtigsten Ansätze zur Anpassung und Weiterentwicklung der Teilsysteme Energieversorgung und Triebfahrzeug abgeleitet werden. Es werden die Abhängigkeiten zwischen Nennspannung, Spannungshaltung, Übertragungsverlusten, Speiselängen und Systemwirkungsgrad untersucht und mit Simulationsrechnungen belegt. Ausgehend von den Nennspannungen und zulässigen Abweichungen in elektrischen Bahnsystemen werden die Besonderheiten der Isolationskoordination und die sich daraus ergebenden Änderungen bei Triebfahrzeugen und stationären Anlagen der Bahnenergieversorgung für hohe Spannungen dargestellt. Für die Beispiele Hochgeschwindigkeitsverkehr und Hochleistungsgüterverkehr werden mit Simulationsrechnungen Varianten für leistungsfähige Bahnenergieversorgungssysteme untersucht und Möglichkeiten zur weiteren Steigerung der Leistungsfähigkeit elektrischer Bahnsysteme aufgezeigt. Unter Beachtung der wirtschaftlichen Randbedingungen und möglichen Einsatzgebiete werden zum Abschluss Vorzugslösungen für Bahnsysteme mit hohen Spannungen dargestellt.