Strom in der Fahrleitung

[Kaine16]

Hallo
und noch eine Frage?
Welcher Strom fließt so ca. in der Fahrleitung?
Natürlich ist dies Abhängig von den jeweiligen Triebfahrzeugen, der Geschwindigkeit und der Neigungen.
Ist dies von irgendwas anderes noch abhängig?
Bräuchte nur ein paar Anhaltswerte.

Vielen Dank im voraus
kaine

[elchris]

http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Bah...ahnstromsysteme

[FloSch]

http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Bah...ahnstromsysteme

Ich glaube, die Frage zielte weniger auf die Spannung sondern auf den tatsächlichen Stromfluss in der Oberleitung, vermutlich wohl gemessen in Ampère.

[Der Adler]

Ich glaube, die Frage zielte weniger auf die Spannung sondern auf den tatsächlichen Stromfluss in der Oberleitung, vermutlich wohl gemessen in Ampère.

Das wird nicht so einfach sein, da die Stromstärke (gemessen in A) von der Leitungsquerschnitt und der Widerstand der Leitung (da die Länge der Leitung den Widerstand bekanntlich erhöhen kann) abhängt. U.a. hängt die Stromstärke der Leitung vom an die Leitung angeschlossene Verbraucher ab.

[Zollstock]

Ansatzweise dürfte sich der aufgenommene Strom der damit auch in der Fahrleitung fliesst doch über P=U*I berechnen lassen.
Umstellen nach I ergibt I=P/U.
Wenn man jetzt noch n paar Werte einsetzt, z.b. drei 423 die gerade ihre Nennleistung abgeben macht das 3*2350kW=7,05MW, das ganze durch die Bahnübliche Spannung von 15kV dividiert ergibt sich ein Strom von 470A. Das is jetzt zwar zugegebenermaßen sehr grob über den Daumen gepeilt, aber die Größenordnung dürfte stimmen

[Bat]

Bin noch nicht ganz wach ... ! :huh:

Nennleistung, Verbrauch, rechnen? Wie jetzt?!

Der Oberstrom war doch, glaube ich, hier gefragt. Der müsste bei 3*423 deutlich höher liegen.

Die Fahrleitung trägt, glaube ich bis max. 25 kA in den gebrauchten Bundesländern. In den Neuen nur 15 kA ,( ...wir hatten ja nichts ... )!

[Didy]

Wieso müßte der deutlich höher liegen?
Nennleistung durch Nennspannung gibt Strom. Klar, es kommt noch der Wirkungsgrad dazu (da ich annehme, daß die Nennleistung wie bei Motoren üblich die abgegebene mechanische Leistung ist), außerdem braucht Beleuchtung, Belüftung, Heizung/Klima auch Strom. (Zugsammelschiene 1kA bei 1kV macht aber gradmal 66A bei 15kV)
Aber selbst wenn's das doppelte wäre - 15MW bei 15kV macht 1kA.

Mir hingegen kommen die 25kA etwas viel vor.
Einerseits hätte man da bei einem angenommenen Kupferquerschnitt von 400mm² (2x2cm) bereits einen Spannungsfall von 1kV pro Kilometer. Sprich nach 15km ist von 15kV nix mehr übrig. Und im übrigen hättest du eine Heizleistung von 25kW pro Meter Fahrleitung.
Andererseits sind 25kA mal 15kV eine Leistung von 375MW. Das kommt mir im Vergleich zu den Leistungen der Züge (etwa 2-20MW - doppeltraktion 403 hat 18MW) viel vor. Wären ja fast 20 ICE3-Doppeltraktionen bei Vollast unter einem Einspeiseabschnitt....
Und auch wenn ich vergleiche, daß mir jemand von DB Energie kürzlich erzählte, die Bahnstrom-Einspeisung im AKW Neckarwestheim sei mit 2x150MW mit die größte in Deutschland, kommt's mir auch viel vor. Mehr als das in nur einem Abschnitt?

Ich weiß nicht wieviel es sind, und ich weiß auch nicht wie lange die jeweiligen Speiseabschnitte sind. Aber mal ingenieursmäßig überschlagen kommen mir 25kA zuviel vor. Warens vielleicht 25MW?

[Bat]

Weil der tatsächlich aus der Leitung gezogene Strom ausschlaggebend ist.

Bei der Netzleistung bin ich mir auch nicht so sicher,und schrieb deshalb: "glaube ich".

Allerdings sind diese 25 kA ja auch die maximal mögliche Leistung. Bei dieser Angabe ging es um Erdungsstangen und deren Verwendbarkeit.
Sicherlich ist der Spannungsabfall im Netz bei Grenzleistung enorm.
Nicht umsonst sollen wir bei der Anfahrt die Oberspannungsanzeige beachten und bei Bedarf den Oberstrom der Maschine senken.

Und auch wenn ich vergleiche, daß mir jemand von DB Energie kürzlich erzählte, die Bahnstrom-Einspeisung im AKW Neckarwestheim sei mit 2x150MW mit die größte in Deutschland, kommt's mir auch viel vor.

Wenn Du mehr Info's besorgen könntest ...? :rolleyes:

Ich weiß nicht wieviel es sind, und ich weiß auch nicht wie lange die jeweiligen Speiseabschnitte sind. Aber mal ingenieursmäßig überschlagen kommen mir 25kA zuviel vor. Warens vielleicht 25MW?

Geht doch nicht. Wenn das Unterwerk 2x150 MW einspeist und die Leitung nur 25 MW trägt, dann gibts Kupfer flüssig!

[Didy]

Weil der tatsächlich aus der Leitung gezogene Strom ausschlaggebend ist.

Schon klar. Nur wie soll der wesentlich höher sein, als Leistungsaufnahme durch Netzspannung?
Denkbar nur bei Pulsförmiger/Nicht-Sinusförmiger Stromaufnahme, daß der Mittelwert des Stromes meinetwegen 1kA beträgt, die Spitzen aber deutlich mehr sind. Soetwas kann ich mir für "Gerätchen" mit einer Anschlußleistung von bis zu 18MW nicht wirklich vorstellen, da würden die Generatoren schon was dagegen haben... Ich geh mal davon aus, daß die Stromrichter schon eine halbwegs Sinusförmige Stromaufnahme haben.

Höchstens noch, beim Anfahren hat man tatsächlich wesentlich höhere Leistungsaufnahmen als spezifiziert, aber das müßte dann doch auch irgendwo niedergeschrieben sein? Oder zieht der im Anfahrmoment tatsächlich soviel mehr als das was Stundenleistung ist? (Ich bin halt doch eher Nachrichtentechniker als Motorexperte )

Allerdings sind diese 25 kA ja auch die maximal mögliche Leistung. Bei dieser Angabe ging es um Erdungsstangen und deren Verwendbarkeit.

Das mag sein, bis wieviel man die Erdungsstangen verwenden kann. Wobei da die Frage ist: Bezieht sich die Angabe auf den Erdungsstangen auf den Nennstrom der Fahrleitung oder auf den mögliche Kurzschlußstrom?

Weißt du was bezüglich der Länge der jeweiligen Speiseabschnitte der Fahrleitung?
Das mit Oberspannung beobachten beim Anfahren macht natürlich schon Sinn.
1kV Spannungsabfall pro Kilometer bei 25kA heißt ja, bei nur 1kA hab ich eben 1kV Spannungsabfall auf 25km.
Wenn jetzt mein Querschnitt etwas zu hoch geschätzt war (wie dick ist die Fahrleitung/Tragseil?), zwei Züge in so nem Bereich sind (2kA -> 12,5km), und das Netz dahinter ja auch einen endlichen Innenwiderstand hat, kanns trotzdem zu spürbaren Spannungsabfällen kommen.

Wenn Du mehr Info's besorgen könntest ...?

Arg viel mehr weiß ich auch nicht. Hab zufällig im Zug einen DB-Energie-Menschen getroffen. Der hat Schaltbefehle per Handy diktiert, dann hab ich ihn drauf angesprochen und er hat noch paar Sachen erzählt.
Was ich so noch wiedergeben kann:
110kV-Netz hier in Süddeutschland: Ring von Neckarwestheim über Stuttgart Ulm Augsburg nach München, obenrum zurück über Würzburg Aalen (glaub ich), irgendwo noch ne Querverbindung.
Neckarwestheim Block 1 hat einen Generator direkt auf der Turbinenwelle mit 150MW, in Block 2 ist ein Umrichter mit 150MW (können auch zwei gewesen sein, kann dir allerdings nicht genau sagen ob dann einzeln oder insgesamt 150MW, glaube eher insgesamt da er bei Neckarwestheim von 2x150MW gesprochen hat).
Das Umrichterwerk in Neu-Ulm hat 2x25MW.

Mehr gibt mein Gedächtnis nicht her, arg viel mehr wars aber auch nicht.

Geht doch nicht. Wenn das Unterwerk 2x150 MW einspeist und die Leitung nur 25 MW trägt, dann gibts Kupfer flüssig!  

Wir sprechen mit den 25kA/MW ja von einem Fahrleitungsabschnitt. Im 110kV-Verteilungsnetz sieht das ja ganz anders aus.....
Mein Hausanschluß hat ja auch nur ~40kW, während die Kraftwerksleistung in Deutschland locker im Gigawatt-Bereich liegt

Gruß
Didi

[Bat]

Wobei da die Frage ist: Bezieht sich die Angabe auf den Erdungsstangen auf den Nennstrom der Fahrleitung oder auf den mögliche Kurzschlußstrom?

Da bei der Bahn immer alles zur sicheren Seite geht: Kurzschlußstrom!

Weißt du was bezüglich der Länge der jeweiligen Speiseabschnitte der Fahrleitung?

Nicht wirklich, da bei uns im RB-NO im Moment alles umgebaut wird. Einige UW verschwinden, andere werden verstärkt. Am Wochenende muss mindestens jeder dritte Einspeiseabschnitt "Frei" haben, denn da fahren wir im Bereich um Berlin mit max. 14,5 kV .

Wir sprechen mit den 25kA/MW ja von einem Fahrleitungsabschnitt. Im 110kV-Verteilungsnetz sieht das ja ganz anders aus.....
Mein Hausanschluß hat ja auch nur ~40kW, während die Kraftwerksleistung in Deutschland locker im Gigawatt-Bereich liegt wink.gif

Eine 143er zieht beim Anfahren so um die 7.000.000 Watt ( 15 kv X 450 A = 6750000 W) :blink:

[Didy]

Da bei der Bahn immer alles zur sicheren Seite geht: Kurzschlußstrom!

Das kommt mir doch schon viel besser vor. 25kA Nennstrom wäre doch etwas zu hoch gewesen

Nicht wirklich, da bei uns im RB-NO im Moment alles umgebaut wird.

Ja gut, aber so "übliche" längen? Min, Max, Durchschnitt?

Am Wochenende muss mindestens jeder dritte Einspeiseabschnitt "Frei" haben, denn da fahren wir im Bereich um Berlin mit max. 14,5 kV

Wie meinst das, jeder dritte muß frei haben?

Eine 143er zieht beim Anfahren so um die 7.000.000 Watt ( 15 kv X 450 A = 6750000 W) :blink:

Ich weiß zwar nicht, wieso du das grad unter DEN absatz von mir schreibst aber - gut war eigentlich klar, daß da im Anfahrmoment mehr rüberkommt.
Wie verhält sich das bei Drehstromern? Da sind ja auch die Stromrichter gefragt, nicht nur Motor und Trafo...

Gruß
Didi

[Bing]

Moin Moin,

im Regelbetrieb gibt's eine Leistungsbeschränkung von ca. 1.000 A entsrechend 15 MW je Speiseabschnitt/Fahrrichtung. Sonderbauformen - z.B. die S-Bahn Stammstrecke in München (Doppelleitung & extra Speiseleistung) erlauben bis ca. 2.000 A je Fahrrichtung. Speiseabschnitte sind je nach örtlicher Lage und Zugfolgedichte typischerweise zwischen 1,5 Km und 5 Km lang. Längere Speiseabschnitte sind zwar möglich gehen aber zu Lasten der Leistungsfähigkeit. Der Kurzschlußstrom (Erdschluß) etwa wenn ein Baum die Fahrleitung auf das Fahrzeugdach drückt oder die Feuerwehr anrückt und mit Wasser löscht - bis zu 25.000 A je Speiseabschnitt/Fahrrichtung - etwa 375 MW die aber max. für 120 ms anstehen.

[Didy]

Interessant, vielen Dank für die Infos!

Ein paar Fragen noch:
1) S-Bahn-Stammstrecke "Doppelleitung" - soll das heißen, zwei parallele Fahrleitungen? Oder nur doppelte Einspeisung?
2) Die Zuführung zu den Speiseabschnitten entlang der Strecke geschieht ja aber schon auch mit 15kV oder? Läuft das dann allein mit den manchmal auf den Fahrleitungsmasten mitgeführten Leitungen "obendrauf" oder über Erdkabel? Bzw. führt jeder Speiseabschnitt zu einigermaßen "zentralen" Stellen unterwegs, wo Sicherungen und Schalter sind, oder sind Trennmöglichkeit und Absicherung völlig dezentral auf den Masten?
3) Weißt du etwas über den Querschnitt der Fahrleitung?

Ich sehe du hast zwischendrin editiert - die anfänglich erwähnten 1000-2000A bzw. bei Doppelleitung 4000A waren nicht korrekt?

Schönen Gruß
Didi

[tunnelrettungszug]

1) S-Bahn-Stammstrecke "Doppelleitung" - soll das heißen, zwei parallele Fahrleitungen?

Im Münchner Stammstreckentunnel besteht die Fahrleitung tatsächlich aus zwei parallelen Seilen, einerseits um die hohe lokale Stromaufnahme auf einen größeren Querschnitt zu verteilen, andererseits um eine gewisse Redundanz zu schaffen.

[Bing]

Interessant, vielen Dank für die Infos!

Ein paar Fragen noch:
1) S-Bahn-Stammstrecke "Doppelleitung" - soll das heißen, zwei parallele Fahrleitungen? Oder nur doppelte Einspeisung?
2) Die Zuführung zu den Speiseabschnitten entlang der Strecke geschieht ja aber schon auch mit 15kV oder? Läuft das dann allein mit den manchmal auf den Fahrleitungsmasten mitgeführten Leitungen "obendrauf" oder über Erdkabel? Bzw. führt jeder Speiseabschnitt zu einigermaßen "zentralen" Stellen unterwegs, wo Sicherungen und Schalter sind, oder sind Trennmöglichkeit und Absicherung völlig dezentral auf den Masten?
3) Weißt du etwas über den Querschnitt der Fahrleitung?

Ich sehe du hast zwischendrin editiert - die anfänglich erwähnten 1000-2000A bzw. bei Doppelleitung 4000A waren nicht korrekt?

Schönen Gruß
Didi

Moin Moin Didy,

vielen Dank für Deine Rückfragen:

• Ja die Münchner S-Bahn Stammstrecke hat je Fahrrichtung als Sonderbauform einen doppelden Fahrdraht. Grund ist das nur jeweils direkt an den Tunnelportalen Ost- und Hauptbahnhof gespeist werden kann und so eine Strecke von etwas über 4 Km bei dichtem Taktverkehr versorgt werden muß. Ideal wäre eine Nachspeisung in der Streckenmitte etwa am Marienplatz was aber leider aus räumlichen Gründen nicht möglich ist. Nachspeisung aus dem öffentlichen Stadtnetz über eine Umrichteranlage geht auch nicht da die hohen Lastwechsel wie sie im Bahnbetrieb auftreten nicht verkraftet werden. Zudem ist kein Platz da. Die Ursprünglichen Planungen aus den 1960er Jahren gingen von einer deutliche geringeren Taktdichte aus - daher hat man auf die immensen Investitionskosten für eine Nachspeisung in der Streckenmitte verzichtet. Eine 110 KV Leitung durchgehend als Erdkabel über 4 Km auszuführen ist kein Pappenstiel - zudem muß dann noch eine Umrichterstation mit mindestens zwei sehr schweren Trafo's her. Die Trafo's müssen auch im Schadensfall ausgetauscht werden können (Zufahrt & Kran). Das ist mitten in der dicht bebauten Münchner Innenstadt sowie aufgrund der immensen Bodenpreise einfach nicht machbar.
• Speiseleitungen (die oben auf den Fahrleitungsmast aufgesetzen) haben einen wesentlich größeren Querschnitt als der Fahrdraht - somit fällt der Spannungsabfall bei großen Strömen nicht so sehr in's Gewicht. Zudem wird in regelmäßigen Abständen ca. alle 10 bis 25 Km aus dem übergeordneten 110 KV Netz eingespeist. Je höher die Spannung desto geringer ist bei gleicher Leistung der fließende Strom und somit auch die entstehende Verlustleistung. Die verschiedenen Abschnitte können über entsprechende Schalter el. getrennt werden - viele davon sind rein mechanisch handbetrieben und können nicht unter Last geschaltet werden. In den Unter- und Umspannwerken sind meistens fernsteuerbare Lastschalter drin die auch unter Vollast schalten können. Sicherungen gibt's natürlich auch - elektronisch mit Lastschalter oder konventionell als Schmelzsicherung.
• Leitungsquerschnitte: Speiseleitung ca. 240 mm² und 625 mm² (Quelle:
  Rodgau Bahn) - Fahrdraht - der ja nicht rund ist sondern pilzförmig und sich abnutzt hat neu einem Querschnitt von ca. 120 mm² (Quelle:

Mikroökonomie
[*]Warum ich den Beitrag Korrigiert habe? Nun ich habe eines der wichtigsten Regeln im Verfassen von Beiträgen für OnLine Foren verletzt - einfach aus dem Gedächtnis rekapituliert und vorschnell freigegeben als in Ruhe den korrekten Text offline erstellt und erst nach Redaktionsschluß freigeben

[ropix]

Ja die Münchner S-Bahn Stammstrecke hat je Fahrrichtung als Sonderbauform einen doppelden Fahrdraht. Grund ist das nur jeweils direkt an den Tunnelportalen Ost- und Hauptbahnhof gespeist werden kann und so eine Strecke von etwas über 4 Km bei dichtem Taktverkehr versorgt werden muß.

Gibts nicht am Stachus auch noch mal ne Einspeisung?

[Boris Merath]

Gibts nicht am Stachus auch noch mal ne Einspeisung?

Hat man nicht mal am Isartor oder Rosenheimer Platz (kann diese beiden Stationen nicht auseinander halten .-) ) nihct auch mal ne Einspeisestelle gebaut?

[VT 609]

Am Isartor gibt es Streckentrenner. Könnte das evtl. mit der Einspeisestelle zu tun haben?

[ropix]

Am Isartor gibt es Streckentrenner. Könnte das evtl. mit der Einspeisestelle zu tun haben?

Am Isartor gibts den Wehrkammertortrenner - da glaub ich nicht dass man ne Einspeisung hat. Aber mit der Ertüchtigung Stammstrecke ist auf alle Fälle irgendwo nachgerüstet worden.

[Didy]

vielen Dank für Deine Rückfragen:

Ich hab zu danken B)
Bin aber so frech und frag weiter....

• Stammstrecke:
  a) War dann von Anfang an die Doppelfahrleitung vorhanden, oder erst später nachgerüstet?
  b ) @ropix: Meinst du Nachrüstung im Rahmen der LZB-Ertüchtigung für die 423er oder schon früher?
  c) 110kV-Station zwischendrin nicht machbar: Klar, glaub ich. Aber wieso nicht einfach Einspeisung mit 15kV-Kabel mit deutlich dickerem Querschnitt nach außen führen, würde doch auch schon helfen?
  d) @ropix: Was ist denn ein Wehrkammertortrenner? Google spuckt mal garnix aus...
• Einspeisung generell:
  Die grundlegenden Zusammenhänge Querschnitt/Strom/Spannung sind mir durchaus bekannt - sollten einem Elektrotechnik-Student im 8 Semester auch bekannt sein
  -Also die oben aufgesetzten Leitungen sind 15kV, davon dann mehrere Abschnitte mit jeweils mechanischen Schaltern direkt vor Ort eingespeist? Erdkabel werden hier weniger verwendet?
  -Es läuft also bei jeder elektrifizierten Bahnstrecke auch eine 110kV-Leitung in der Nähe mit? Oder nur bei den Längeren?
  -Ist das 110kV-Netz rein Freileitungsbasiert oder gibts hier auch Erdkabel?
  -Was ich mit den Sicherungen meinte: Hat jeder Einspeiseabschnitt eine eigene Sicherung vor Ort, oder gibts nur gemeinsame für mehrere Abschnitte?

Ich hoffe ich nerv nicht zu arg mit meinen Fragen

Am Rande zur Stammstrecke: Wieviel Züge sind denn üblicherweise/maximal bei höchster Taktdichte (2 Minuten waren's glaub?) pro Richtung im Tunnel?

Gruß
Didi

[ropix]

Ich hab zu danken  B)
Bin aber so frech und frag weiter....

• Stammstrecke:
  a) War dann von Anfang an die Doppelfahrleitung vorhanden, oder erst später nachgerüstet?
  b ) @ropix: Meinst du Nachrüstung im Rahmen der LZB-Ertüchtigung für die 423er oder schon früher?
  c) 110kV-Station zwischendrin nicht machbar: Klar, glaub ich. Aber wieso nicht einfach Einspeisung mit 15kV-Kabel mit deutlich dickerem Querschnitt nach außen führen, würde doch auch schon helfen?
  d) @ropix: Was ist denn ein Wehrkammertortrenner? Google spuckt mal garnix aus...

a) Es war von Anfang an die Doppelfahrleitung vorhanden

B) Im rahmen der Ertüchtigung der Stammstrecke, die unter anderem verbesserung der Stromversorgung, aufbau eines neuen Signalsystems und LZB beinhaltete.

und zu B) - ja, natürlich kein 110 KV Unterwerk. Entweder man führt da 15 Kv zu - oder man hat sich irgendwas so um die 50Kv geholt???

d) Um ein Volllaufen der unterirdischen Bauwerken im Falle eines Deckenbruches unter der Isar zu verhindern hat man Wehrkammertore in den Tunnel gebaut (am Isartor) - da man mit diesem Tor nicht einfach die Oberleitung zerstören kann gibts da lustige Trenner.

Es gibt ne Karte über die Versorgung - nur an ganz wenigen Bahnstrecken laufen wirklich 110 KV Leitungen vorbei. Eher werden die direkt zu den Unterwerken geführt. Auf manchen Strecken gibts auf einer Seite ne Speisung - und das wars dann. Ich kenn sowohl Erd als auch Freileitung - allerdings dürfte Freileitung die große Mehrheit darstellen. (Zu erkennen ganz leicht - Bahnstromleitungen haben im Normalfall 4 Leiterseile - das Hausnetz hingegen ja nur 3 oder ein vielfaches davon)

Im Störungsfall kann auch mal die gesamte Stammstrecke voll sein - dann sinds 22 Züge *glaub* im Tunnel - die allerdings nich alle gleichzeitig zufahren. Am schlimmsten düfte es sein, wenn 10 Züge im Tunnel sind - denn die können wirklich alle gleichzeitig ausm Bahnhof ausfahren.

[Didy]

und zu B) - ja, natürlich kein 110 KV Unterwerk. Entweder man führt da 15 Kv zu - oder man hat sich irgendwas so um die 50Kv geholt???

Bling hat das mit 110kV erwähnt.
Da gibts noch Spannungsebenen dazwischen? Ich dachte bislang immer, nur 15 und 110kV...

Wehrkammertor: Danke für die Info.

Es gibt ne Karte über die Versorgung - nur an ganz wenigen Bahnstrecken laufen wirklich 110 KV Leitungen vorbei. Eher werden die direkt zu den Unterwerken geführt.

Ja schon klar, halt in der Nähe. Die Unterwerke werden ja nicht so weit weg von den Bahnstrecken sein, wegen höherer Verluste auf 15kV, nehm ich an?

Auf manchen Strecken gibts auf einer Seite ne Speisung - und das wars dann.

Ja für welche Strecken ist die Frage... Für 20-30km glaub ich, daß man da nicht mehr Aufwand treibt.

(Zu erkennen ganz leicht - Bahnstromleitungen haben im Normalfall 4 Leiterseile - das Hausnetz hingegen ja nur 3 oder ein vielfaches davon)

Und ich hab mich schon gewundert..... Südlich von Ulm (zwischen Illerrieden und Unterkirchberg - vielleicht 10km weg von Ulm also schon etwas von elektrifizierter Bahn entfernt) kreuzt so eine die Straße. Auf Bahnstrom wär ich nicht gekommen.....
Aber wieso 4 Leiter? Zwei getrennte Systeme?

Handelt es sich dann immer um 110kV, und die 15kV gibts nur direkt in Bahnnähe, oder gibts auch 15kV-Leitungen als 4-Leiter-Mast?

Gruß & Danke
Didi

[Michael_M]

Aber wieso 4 Leiter? Zwei getrennte Systeme?

Handelt es sich dann immer um 110kV, und die 15kV gibts nur direkt in Bahnnähe, oder gibts auch 15kV-Leitungen als 4-Leiter-Mast?

Die vier Leiter resultieren wie folgt: Es werden i.allg. zwei Systeme parallel geführt; jedes System ist auf der 110kV-Ebene so ausgeführt, dass die Leiter-Erd-Spannung jeweils 55kV beträgt, diese aber eine Phasenverschiebung gegeneinander von 180° haben, sodass eine Leiter-Leiter-Spannung von 110kV resultiert.
15kV-Leitungen dienen nur der Verbindung UW <-> Oberleitung (Speisestelle). Ein 110kV-Mast wäre für 15kV-Leitungen völlig überdimensioniert (Isolatoren etc.), außerdem ist je System auch nur noch ein Leiter nötig. Sehr schön lässt sich das in einem UW sehen, in den Umspanner gehen oberspannungsseitig die beiden Leiter hinein, unterspannungsseitig ist einer geerdet, der andere an die Oberleitung angeschlossen.

[Didy]

Die vier Leiter resultieren wie folgt: Es werden i.allg. zwei Systeme parallel geführt

Wie ich vermutet habe.

jedes System ist auf der 110kV-Ebene so ausgeführt, dass die Leiter-Erd-Spannung jeweils 55kV beträgt

Macht Sinn, Isolation einfacher bei halber Spannung gegen Erde. Hätt ich auch draufkommen können...

Ein 110kV-Mast wäre für 15kV-Leitungen völlig überdimensioniert (Isolatoren etc.)

Schon klar, daß der dann einfacher ausgeführt wäre (siehe Mittelspannungsleitungen im öffentlichen Netz). Aber könnte ja trotzdem sein, daß es sowas prinzipiell gibt.
Aber okay, daß es dann kein Metallgittermast ist wie die Leitung die ich kenne.... Zu kurz gedacht

außerdem ist je System auch nur noch ein Leiter nötig.

Ja, weil der zweite die Erde = Schiene ist.
Wenn man das aber abseits der Schiene führen würde, wäre ich davon ausgegangen, daß ein Erdleiter mitgeführt wird, und nicht mehrere Hunder Ampere oder gar kA über Erder laufen lässt sondern über direkte metallische Verbindung mit gleichem Querschnitt. Aber wenn man 15kV wirklich nur direkt am Gleis verwendet erledigt sich die Frage.
Ich versteh das schon richtig, daß der Erder der Unterwerke dann auch eine direkte "Draht-Verbindung" zur Schiene hat?

Gruß
Didi

[Bing]

Moin Moin,

@Michael_M:
Die vier Leiter resultieren wie folgt: Es werden i.allg. zwei Systeme parallel geführt; jedes System ist auf der 110kV-Ebene so ausgeführt, dass die Leiter-Erd-Spannung jeweils 55kV beträgt, diese aber eine Phasenverschiebung gegeneinander von 180° haben, sodass eine Leiter-Leiter-Spannung von 110kV resultiert.

Ein interesanter Ansatz, jedoch trifft diese Vermutung auf Bahnstromnetze in Deutschland/Schweiz/Österreich nicht zu:

• Das Bahnstromsystem ist unsymetrisch und einphasig
• Da einphasig gibt es auch keine Phasenverschiebungen zu einer anderen Phase
• Da einphasig beträgt die Erdspannung immer 110 KV oder 15 KV - andere Zwischenspannungen werden nicht angewannt
• diese eine Phase wird durchgängig vom Kraftwerk (Einphasengenerator) bis zum Verbraucher (E-Lok) einphasig geführt und keinesfalls zwischendrinn auf mehrere Phasen aufgedröselt und wieder zusammengeführt - wozu auch.
• Im Gegensatz dazu verwendet das öffentlichen Stromnetz dreiphasigen Drehstrom der bei einer Phasenverschiebung von 120° definiert ist
• Daher sind alle Freileitungen des öffentlichen Stromnetzes immer durch drei teilbar.
• Bahnstromüberlandleitungen sind aus statischen Gründen wegen des Leitungsgewichtes (Gewicht des Stahlseiles) häufig durch zwei teilbar aufgebaut um die Strommasten symetrisch zu belasten und keine Sonderbauformen verwenden zu müssen. Aus Elektrotechnischer Sicht ist dies aber nicht notwendig - daher sind auch Freileitungen mit nur einer Leitung denkbar - das ist aber extrem unwirtschaftlich.
• beim Zählen der Leitungen am Strommast bitte nicht das an der Mastspitze mitgeführte Erdungsseil(e) mitzählen - das ist nur der Blitzableiter/Erdung
• Rückleiter ist in beiden Fällen die Erde - Sprich im Unter-/Kraftwerk gibt's tatsächlich eine extra Erdung - meist als sogenannter Fundamenterder ausgeführt
• Das Bahnstromnetz läuft syncron zum öffentlichen Netz da 50Hz durch drei geteilt = 16 2/3 Hz ergibt. Dies war bei der Einführung des Bahnstromnetzes ab 1905 genau so
  beabsichtigt um relativ einfach über routierende Umformer (Kopplung zweier Motor/Generatoren auf einer gemeinsamen Welle ohne Zwischengetriebe) Leistung zwischen beiden Netzen austauschen zu können.

@Michael_M: Ein 110kV-Mast wäre für 15kV-Leitungen völlig überdimensioniert (Isolatoren etc.), außerdem ...

• ein Mast der statisch für das Gewicht einer 110 KV Leitung ausgelegt wurde ist für eine 15KV Leitung - möchte man die gleiche el. Leistung übertragen - völlig unterdimensioniert.
• Grund: bei 15 KV muß die Leitung einen ca. 8 fachen Leitungsquerschnitt haben um die Verluste akzeptabel zu halten. Das bedeutet das Kabel ist ebenfalls 8mal so schwer. Der bei 110 KV verwendete Mast würde bei dem Gewicht einfach einknicken - die Isolatoren abbrechen.
• Eine 15 KV Freileitung gleicher Leistung wie das 110 KV Pedant ist auch auch etwa 8 mal so teuer - mit der Grund warum auf 110 KV oder im öffentlichen Stromnetz auch auf 220 KV oder 380 KV hochgespannt wird. Zudem sind die Leitungsverluste geringer.
• Grundsätzlich wird die Schiene nicht als Rückleiter bis zum Kraft-/Unterwerk verwendet sondern die Erde. Die Schiene verbindet nur die E-Lok mit der eigentlichen Erdung. Dazu wird die Schiene in regelmäßige Abständen geerdet - etwa über die Fundamente der Strommasten oder nahe stehender Gebäude. Genauso wie zuhause - da gibt's auch einen extra Erder und keine Rückleitung zum Unterwerk.

Wer's genauer wissen möchte dem sei ein fundiertes Elektrotechnik Studium anempfohlen oder zumindest ein tiefer Blick in die entsprechende Fachliteratur. Gute Literaturempfehlungen gibt's bei der Uni Siegen

so long Bing

[Didy]

Hi,

Da einphasig gibt es auch keine Phasenverschiebungen zu einer anderen Phase

Naja das mit dem Zweiphasig wie Michael das geschrieben hat...
Du nimmst eine Phase und erdest nicht einen der beiden Pole, sondern eine Mittelanzapfung des Trafos.
Vorteil: Du brauchst die komplette Isolation (Abstände, Isolatoren....) nur für 55kV statt 110kV auslegen.
Man kann da jetzt natürlich zwei Phasen drin sehen wenn man will - genutzt wird es natürlich nur als reine Wechselspannung.

Bei Wikipedia steht das übrigens genau so wie Michael es beschrieben hat: http://de.wikipedia.org/wiki/Bahnstromleitung

Für die 15kV Fahrdrahtspannung braucht man natürlich Erdbezug, aber bedingt durch die Trafos ist es ja völlig egal, ob der Erdbezug oberspannungsseitig ein anderer ist.

Rückleiter ist in beiden Fällen die Erde - Sprich im Unter-/Kraftwerk gibt's tatsächlich eine extra Erdung - meist als sogenannter Fundamenterder ausgeführt

Daß die bei einigen Kiloampere keine metallisch durchgängige Verbindung legen, wäre mir doch schleierhaft. Und so wie von Michael und Wikipedia beschrieben ist es ja auch so: Die beiden Trafoanschlüsse direkt verbunden. Über die geerdete Mittelanzapfung sollte (vorausgesetzt es liegt kein Fehler vor) kein allzu großer Strom fließen.

ein Mast der statisch für das Gewicht einer 110 KV Leitung ausgelegt wurde ist für eine 15KV Leitung - möchte man die gleiche el. Leistung übertragen - völlig unterdimensioniert.

Es war nie davon die Rede, die selbe Leistung mit 15kV zu übertragen, mir gings nur um die prinzipielle Verwendung solcher Masten.
Michael meinte "überdimensioniert" im Sinne, daß die Isolatoren viel zu aufwändig, die Isolationsabstände viel größer als nötig und auch die Höhe und Auslegerbreite der Masten zu groß wäre. Das hängt ja alles von der Spannung ab.

Grundsätzlich wird die Schiene nicht als Rückleiter bis zum Kraft-/Unterwerk verwendet sondern die Erde.

Vom Zug zum Kraftwerk fließt schonmal kein direkter Strom, wegen den Trafos dazwischen.
Und nachdem die Schienen durchgehend sind und die Erdung der Unterwerke ganz sicher mit den Schienen verbunden ist, dürfte doch auch ein ordentlicher Teil des Stromes über die Schienen fließen. Klar leitet Eisen schlechter als das Kupfer der Fahrleitung, aber wir haben auch einen *geringfügig* höheren Querschnitt zur verfügung.

Genauso wie zuhause - da gibt's auch einen extra Erder und keine Rückleitung zum Unterwerk.

Autsch autsch autsch autsch.....!
Von jedem privaten Hausanschluß zur Trafostation gibt es eine Rückleitung! Drum sind die ja auch vieradrig.
Zwischen Trafostation und den höhergelegenen Netzebenen reichen drei Adern. Weil durch die Trafoschaltung hier kein Strom über den Sternpunkt fließt. Durch die Verteilung der verbraucher wird eine halbwegs symmetrische Auslastung erzielt, verbliebene Unsymmetrien werden durch irgendwelchen komischen Trafoschaltungen, die ich auch nicht kenne, irgendwie "gemanaged".
Im 20kV-Erdverkabelten-Bereich ist übrigens trotzdem die Erde direkt verbunden, über die Abschirmung der Kabel.
"Zuhause" dient die Erdung AUSSCHLIESSLICH der Sicherheit. In genullten Netzen, wo der Mittelpunktleiter auch Schutzfunktion erfüllt (PEN), haben alte Häuser gar keinen eigenen Erder...

Wer's genauer wissen möchte dem sei ein fundiertes Elektrotechnik Studium anempfohlen

Danke, ich bin im 8. Semester eines selbigen.

Gruß
Didi

[Michael_M]

@Bing

Zunächst mal musst Du mir ein E-Technik-Studium nicht mehr empfehlen. Und meine Aussagen sind auch keine "Vermutungen"!

Dann zu Deinen Aussagen, die zum Teil schlicht falsch sind, aber der Reihe nach:

Das Bahnstromsystem ist unsymetrisch und einphasig

Habe ich etwa behauptet es wäre dreiphasig? Und natürlich ist es nicht drehsymmetrisch wie das öffentliche Energieversorgungsnetz.

Da einphasig gibt es auch keine Phasenverschiebungen zu einer anderen Phase

Das habe ich ebenfalls nicht behauptet, meine Aussage lautete: zwischen den Leitern. Hier sind auch die Begriffe "Phase" und "Phasenverschiebung" zu unterscheiden.

Da einphasig beträgt die Erdspannung immer 110 KV oder 15 KV - andere Zwischenspannungen werden nicht angewannt

Das ist einfach falsch.
Link 1
Link 2
Link 3
etc...
Wie Du siehst sind die 55kV keine "Zwischenspannung" sondern einfach die Hälfte von 110kV.

Im Gegensatz dazu verwendet das öffentlichen Stromnetz dreiphasigen Drehstrom der bei einer Phasenverschiebung von 120° definiert ist. Daher sind alle Freileitungen des öffentlichen Stromnetzes immer durch drei teilbar.

Dem kann ich dagegen nur zustimmen.

Bahnstromüberlandleitungen sind aus statischen Gründen wegen des Leitungsgewichtes (Gewicht des Stahlseiles) häufig durch zwei teilbar aufgebaut um die Strommasten symetrisch zu belasten und keine Sonderbauformen verwenden zu müssen. Aus Elektrotechnischer Sicht ist dies aber nicht notwendig - daher sind auch Freileitungen mit nur einer Leitung denkbar - das ist aber extrem unwirtschaftlich.

Sicher ist eine gleichmäßige mechanische Belastung besser, aber es gibt im öffentlichen Netz auch genügend Einebenen-Masten die nur ein System tragen.

beim Zählen der Leitungen am Strommast bitte nicht das an der Mastspitze mitgeführte Erdungsseil(e) mitzählen - das ist nur der Blitzableiter/Erdung

Und ich dachte immer, das wäre eine 110kV-Leitung die nicht isoliert ist...

Rückleiter ist in beiden Fällen die Erde - Sprich im Unter-/Kraftwerk gibt's tatsächlich eine extra Erdung - meist als sogenannter Fundamenterder ausgeführt

Natürlich gibt's im Unterwerk eine Erdung, die 15kV-Seite wird ja auch gegen Erde betrieben. Aber ohne die Schienen ginge es auch da nicht. Du glaubst doch nicht im Ernst dass Du am Kraftwerk einen Erder in den Boden steckst, einen am Unterwerk, und dann fließen da ein paar MW einfach so über die Erde. Da würde ich mir mal folgende Fragen stellen: Warum ist denn in Deinem Hausanschluss-Kabel ein Erdleiter enthalten, wo doch jedes Haus einen Fundamenterder hat? Und warum brauchen Großverbraucher wohl eine Erdstromkompensation?

ein Mast der statisch für das Gewicht einer 110 KV Leitung ausgelegt wurde ist für eine 15KV Leitung - möchte man die gleiche el. Leistung übertragen - völlig unterdimensioniert.

Mechanisch betrachtet ist das natürlich richtig, ich dachte wie geschrieben mehr an die Isolation und die Bauhöhe.

Eine 15 KV Freileitung gleicher Leistung wie das 110 KV Pedant ist auch auch etwa 8 mal so teuer - mit der Grund warum auf 110 KV oder im öffentlichen Stromnetz auch auf 220 KV oder 380 KV hochgespannt wird. Zudem sind die Leitungsverluste geringer.

Ja richtig. Dennoch bin ich jetzt ein Pedant und weise Dich darauf hin, dass es Pendant heißen muss - das ist übrigens französisch.

Grundsätzlich wird die Schiene nicht als Rückleiter bis zum Kraft-/Unterwerk verwendet sondern die Erde. Die Schiene verbindet nur die E-Lok mit der eigentlichen Erdung.

Das ist einfach falsch. Wieso hätte man denn dann bei Gleisstromkreisen zur Blocksicherung Filter einbauen sollen, die die Fahrstromrückleitung zulassen?

Genauso wie zuhause - da gibt's auch einen extra Erder und keine Rückleitung zum Unterwerk.

Es wird immer schlimmer. Das öffentliche Netz ist, wie Du oben richtig sagst, ganz anders aufgebaut. Zunächst hast Du vom Haus bis zur Trafostation sehr wohl einen Erdleiter, da Du es nicht schaffst, die drei Phasen symmetrisch zu belasten. Erst von der Trafostation zum Umspannwerk gibt es keinen Erdleiter mehr, da in der Trafostation das Netz symmetriert wird.

Ich weiß nicht ob Du Elektrotechnik studierst/studiert hast, aber wenn, dann wohl nicht Energietechnik und wenn doch, dann wohl nicht "fundiert" genug und deshalb wäre ich an Deiner da etwas vorsichtiger mit den Aussagen.

EDIT: Jetzt hab' ich solange an der Erwiderung geschrieben, dass meine Ausführungen ja schon richtiggestellt wurden B)

[Michael_M]

...verbliebene Unsymmetrien werden durch irgendwelchen komischen Trafoschaltungen, die ich auch nicht kenne, irgendwie "gemanaged"....

Also an "komischen" Schaltungen verwendet man in den Trafostationen meist die "Dy5"-Schaltung. Das heißt oberspannungsseitig hat man die Wicklungen im Dreieck, unterspannungsseitig im Stern geschaltet. Zusätzlich hat man eine Phasenverschiebung zwischen OS- und US-Seite von 5x30°=150°. In Umspannwerken stehen i.allg. Yd5-Trafos, Netzkuppler sind meist in Yy0 ausgeführt.
Dazu findet sich z.B. eine Einführung.

[Stückgut-Schnellverkehr]

Wenn man das aber abseits der Schiene führen würde, wäre ich davon ausgegangen, daß ein Erdleiter mitgeführt wird, und nicht mehrere Hunder Ampere oder gar kA über Erder laufen lässt sondern über direkte metallische Verbindung mit gleichem Querschnitt. Aber wenn man 15kV wirklich nur direkt am Gleis verwendet erledigt sich die Frage.

Es werden keine 15 kV abseits der Strecken durch die Gegend spazieren geführt.
Deshalb gibt es auch keine 15kV Freileitung.
Die Umspannanlagen befinden sich immer an den Gleisen, die sie versorgen soll. Die 110 kV werden dazu bis an die UA herangeführt.
(Würde man 15kV als Freileitung ausführen, bin ich mir sicher, dass man dann einen seperaten Rückleiter nutzt, und nicht das Erdreich dazwischen!)

Ich versteh das schon richtig, daß der Erder der Unterwerke dann auch eine direkte "Draht-Verbindung" zur Schiene hat?

Davon gehe ich aus.
Vielleicht gibt es ja irgendwelche Wirtschaftsingenieure, die meinen, aus Kostengründen könnte man darauf verzichten und es reicht bloss ein Fundamentserder am Trafo um den Rückstrom in den Trafo zuleiten,
aber jeder, der halbwegs klar im Kopf ist, verbindet die Gleise und die Sekundärseite des Trafos mit einem Kabel.

[Stückgut-Schnellverkehr]

Das Bahnstromsystem ist unsymetrisch und einphasig

Was meinst du mit unsymetrisch? Könnte man das vielleicht mal erklären?

Bahnstromüberlandleitungen sind aus statischen Gründen wegen des Leitungsgewichtes (Gewicht des Stahlseiles) häufig durch zwei teilbar aufgebaut um die Strommasten symetrisch zu belasten und keine Sonderbauformen verwenden zu müssen. Aus Elektrotechnischer Sicht ist dies aber nicht notwendig - [...]

Versteh ich auch nicht, da erstens der Versorgenssicherheit wegen immer zwei Systeme parallel verlaufen. Dh man müsste die Masten schon einmal gar nicht unsymetrisch belasten.
Und zweistens habe ich schon genug Freileitungen gesehen, die auch bloss ein System (110 KV 50 Hz) trugen und dass auch bloss auf einer Seite (Gittermast mit 3 Seilen an einer Seite der Traverse).

[...] daher sind auch Freileitungen mit nur einer Leitung denkbar - das ist aber extrem unwirtschaftlich.

Wieso soll es unwirtschaftlicher sein, eine Freileitung monopolar auszuführen?
Man spart sich ein zweites Seil von xx km Länge, muss nur die übrigen Isolatoren (halbe Isolator Anzahl) für eine doppelt so hohe Spitzenspannung auslegen (Isolator doppelt so lang)
Unterm Strich habe ich nur noch die hälfte der Isolatoren, welche aber doppelt so lang sind = +-null an Kosten
spare mir aber ein komplettes zweites Seil !