Система тягового питания Amtrak 60 Гц работает вдоль Северо-восточного коридора между Нью-Хейвеном, Коннектикут , [примечание 1] и Бостоном, Массачусетс . Эта система была построена Amtrak в конце 1990-х годов и снабжает локомотивы электроэнергией от воздушной контактной сети с переменным током напряжением 25 кВ и частотой 60 Гц, стандартной частотой в Северной Америке. Система также известна как Northend Electrification , в отличие от системы тягового питания Amtrak 25 Гц , которая работает между Нью-Йорком и Вашингтоном, округ Колумбия, которая известна как система Southend Electrification.
В 1992 году Конгресс принял Закон об авторизации и развитии Amtrak , требующий от Amtrak организовать высокоскоростное железнодорожное пассажирское сообщение между Нью-Йорком и Бостоном. Целью было сократить время в пути по этому коридору с 4,5 часов до менее 3 часов. Ожидалось, что доход от этой услуги сыграет решающую роль в достижении Amtrak операционной самоокупаемости к 2003 году. Прежде чем Amtrak смогла начать высокоскоростное железнодорожное сообщение, 155 миль (249 км) железнодорожной линии между Нью-Хейвеном и Бостоном должны были быть электрифицированы. Ранее электрифицированное обслуживание Metroliner было доступно между Вашингтоном, округ Колумбия, и Нью-Хейвеном, штат Коннектикут. В Нью-Хейвене Amtrak пришлось перейти на дизельный локомотив, чтобы завершить поездку в Бостон. В дополнение к более высоким рабочим скоростям, возможным при электрифицированном обслуживании, Amtrak также экономит время, которое тратится на смену локомотивов. К моменту завершения проекта Amtrak, как ожидалось, потратила более 600 миллионов долларов на электрификацию линии между Нью-Хейвеном и Бостоном. [1] Включая обширные улучшения путей и инфраструктуры помимо электрификации, стоимость проекта составила 1,6 миллиарда долларов. [2]
В декабре 1995 года Amtrak заключила контракт на сумму 321 миллион долларов с Balfour Beatty Construction , Inc./Mass. Electric Construction (BBC/MEC) на проверку и завершение проекта Моррисона-Кнудсена и строительство системы электрификации. Система должна была быть завершена к июню 1999 года; церемония закладки фундамента системы электрификации состоялась в июле следующего года.
Подрядчик Amtrak столкнулся со сложными условиями работы в районе терминала Бостона из-за масштабных работ, проводимых для проекта Central Artery , в которых участвовало более 500 сотрудников только в районе терминала Южного Бостона и которые подразумевали хранение на месте большого количества тяжелого строительного оборудования и материалов. Проект Central Artery продолжался до начала проекта электрификации. Еще одним фактором, усложняющим работы по электрификации в районе терминала Бостона, является большой объем железнодорожного движения. Ежедневно через этот район проходит более 250 пригородных поездов Massachusetts Bay Transportation Authority (MBTA) и 20 поездов Amtrak. В результате иногда было сложно вывести пути из эксплуатации для проведения работ по электрификации.
Электрификация пяти разводных мостов между Олд-Сэйбруком и Мистиком в Коннектикуте также была сложной задачей, поскольку для каждого из них требовалось уникальное решение по проектированию и строительству электрификации. Мосты пересекают оживленные водные пути, по которым курсируют прогулочные суда, коммерческие перевозчики и военные суда. В отличие от большинства разводных автодорожных мостов, эти мосты обычно открыты и закрываются только для пропуска приближающихся поездов. [1]
После нескольких задержек 31 января 2000 года началось движение электровозов между Нью-Хейвеном и Бостоном. [3] Amtrak начала эксплуатацию высокоскоростного поезда Acela Express 11 декабря 2000 года. [4]
Базовый системный блок представляет собой элементарную электрическую секцию, состоящую из сегмента одного или нескольких параллельных путей, каждый из которых имеет смежный контактный (или контактный или контактный) провод для пантографа локомотива и электрически отдельный питающий провод. Элементарные электрические секции разделены секционными выключателями , где контактные и питающие провода могут быть прерваны с помощью моторизованных воздушных выключателей для изоляции секции в случае неисправности или для проведения технического обслуживания.
Электрическая секция представляет собой совокупность элементарных электрических секций, секционных выключателей, воздушных выключателей и параллельных станций между подстанцией и коммутационной станцией .
На каждой подстанции однофазная мощность, поставляемая коммунальной службой, преобразуется и вводится в две электрические секции, заканчивающиеся на этой подстанции. В системе восемь электрических секций, по две на каждую подстанцию. Подстанции приводят в действие контактные и питающие провода в схеме с разделенной фазой , так что каждый провод находится под напряжением 25 кВ относительно заземленных рельсов с напряжением 50 кВ между ними.
На периодически расположенных параллельных станциях в пределах каждой электрической секции контактные провода путей соединены вместе с одной стороной автотрансформатора , а питающие провода соединены вместе с другой стороной автотрансформатора. Центральный отвод автотрансформатора соединен с заземленными ходовыми рельсами, которые возвращают ток от локомотивов. Таким образом, параллельные станции уменьшают падение напряжения, питая локомотив с обоих направлений по его контактному проводу и распределяя нагрузку по всем контактным и питающим проводам многопутевой системы. Схема с разделенной фазой также получает повышенную эффективность работы при 50 кВ, в то время как самое высокое напряжение относительно земли остается только 25 кВ. (Тот же метод разделенной фазы используется в североамериканских домах для питания мощных нагрузок, таких как кондиционеры, с эффективностью питания 240 В, сохраняя при этом преимущества безопасности питания 120 В.)
Между Нью-Хейвеном и Бостоном имеется четыре подстанции :
Каждая станция содержит два трансформатора 115 кВ (однофазный) - 50 кВ (однофазный с центральным отводом) для преобразования напряжения передачи, поставляемого коммунальной службой, в тяговое напряжение 50 кВ. Установлены выходные автоматические выключатели и сеть фильтров на основе конденсаторов. Фильтрующие блоки подавляют высокочастотные (то есть все, что выше 60 Гц) гармоники на контактных линиях, генерируемые твердотельными инверторами тяговых двигателей локомотивов. Фильтры также обеспечивают поддержку реактивной мощности и корректируют коэффициент мощности. Электрификация Amtrak 60 Гц распределяет электроэнергию, используя ±25 кВ от земли через центральный отвод трансформаторов 115/50 кВ. Эта система также известна как 2 × 25 кВ .
Три коммутационные станции являются эквивалентом подстанций распределительного уровня, которые преобразуют электроэнергию более высокого напряжения в напряжение 25 кВ и расположены вдоль линии, разделяющей различные электрические секции (зоны электроснабжения):
Коммутационные станции содержат три автотрансформатора, аналогичные станциям параллельного включения (на которых имеется один автотрансформатор), а также имеют дополнительные выключатели, позволяющие сегментировать контактную сеть и осуществлять перекрестные соединения между зонами питания.
Электрические секции охватывают оба пути между подстанцией и соседними коммутационными станциями. Обычно мощность не течет с одной стороны коммутационной станции на другую; это похоже на две соседние параллельные станции, которые обслуживают разные электрические секции. В случае, если подстанция выводится из эксплуатации, коммутационные станции имеют дополнительные выключатели, которые позволяют питать электрическую секцию с соседней секции.
Поскольку коммутационные станции, как и подстанции, обычно разделяют электрические секции с разными источниками питания (и, следовательно, с разной фазой или напряжением), нейтральная секция [примечание 2] всегда занимает путь между двумя электрическими секциями.
В случае неисправности в одной элементарной электрической секции коммутационная станция может «запитать» дальнюю часть поврежденного пути от неповрежденного пути, ближний конец которого питающая подстанция запитывает.
Восемнадцать параллельных станций расположены примерно в шестимильных интервалах [6] вдоль линии. Каждая содержит один автотрансформатор (за исключением Роксбери, где их два), автоматические выключатели, моторизованные воздушные выключатели и контрольный отсек. Автотрансформаторы имеют номинальную мощность 10 МВА, сопротивление 1,2%, две обмотки, 27,5 кВ. [7]
Каждая шина параллельной станции подключена к контактной сети и питающим линиям северного и южного пути через автоматические выключатели. Автотрансформатор подключен к шинам дополнительным автоматическим выключателем. Путевые выключатели на параллельных станциях срабатывают при обнаружении отсутствия напряжения. Таким образом, когда неисправность линии приводит к срабатыванию выключателей питающей подстанции, параллельные станции также срабатывают. Это действие электрически отделяет два пути друг от друга и позволяет подстанции автоматически восстанавливать один из путей (неповрежденный). После переменной задержки времени (для снижения одновременного броска тока) реле перенапряжения повторно отключат рельсовые выключатели на неповрежденном пути.
{{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь ) doi :10.1109/PESS.1999.784390.