Войти
Amtrak HHP-8 под проводом 25 Гц на станции Одентон Система тягового питания Amtrak 25 Гц - это сеть тягового электроснабжения, управляемая Amtrak вдоль южной части его Северо-восточного коридора (NEC): 225 миль (362 км) между Вашингтоном, округ Колумбия и Нью-Йорком, и 104 мили маршрута (167 км).) между Филадельфией и Гаррисбургом, штат Пенсильвания. Железная дорога Пенсильвании построила ее между 1915 и 1938 годами. Компания Amtrak унаследовала систему от Penn Central, преемницы Пенсильванской железной дороги, в 1976 году вместе с Северо-восточным коридором. Это причина использования 25 Гц вместо 60 Гц, которая является стандартом для передачи энергии в Северной Америке. Помимо обслуживания NEC, система обеспечивает питание Транзитной железной дороги штата Нью-Джерси (NJT), Транспортного управления Юго-Восточной Пенсильвании (SEPTA) и регионального пригородного поезда Мэриленда (MARC). Amtrak использует только около половины электрической мощности системы. Остальная часть продается пригородным железным дорогам, которые курсируют поездами по коридору.
| Источники питания 25 Гц в системе ex-PRR | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Легенда | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Старая подстанция, построенная для проекта электрификации 1915 года в Брин-Моур, штат Пенсильвания. Открытый двор является дополнением. Железная дорога Пенсильвании (PRR) начала эксперименты с электрической тягой в 1910 году, что совпало с завершением строительства туннелей через Гудзон и Пенсильванского вокзала в Нью-Йорке. Эти начальные системы были системами третьего рельса низкого напряжения постоянного тока (DC). Несмотря на то, что они работали адекватно для туннелей, PRR в конечном итоге определила их неадекватность для высокоскоростной электрификации на большие расстояния.
Другие железные дороги к этому времени экспериментировал с низкой частотой (менее 60 Гц) переменного тока (АС) системы. Эти низкочастотные системы обладали преимуществом переменного тока в виде более высоких напряжений передачи, снижением резистивных потерь на больших расстояниях, а также типичным преимуществом постоянного тока, заключающимся в простом управлении двигателем, поскольку универсальные двигатели могли использоваться с механизмом управления переключателем ответвлений трансформатора. Контакт пантографа с контактным проводом также более устойчив к высоким скоростям и изменениям геометрии пути. Нью - Йорк, Нью - Хейвен и Хартфорд железная дорога уже электрифицирована часть своей основной линии в 1908 году на 11 кВ 25 Гц переменного тока и это служило в качестве шаблона для ПРРА, который установил свою собственные пробную электрификацию главной линии между Филадельфией и Паол, Пенсильвания в 1915 г. Электроэнергия передавалась по вершинам опор контактной сети по четырем однофазным двухпроводным распределительным цепям 44 кВ. Испытания на линии с использованием экспериментальных электровозов, таких как PRR FF1, показали, что распределительных линий 44 кВ будет недостаточно для более тяжелых нагрузок на большие расстояния.
В 1920-х годах PRR решила электрифицировать основные части своей восточной железнодорожной сети, и, поскольку коммерческая электрическая сеть в то время не существовала, железная дорога построила свою собственную распределительную систему для передачи энергии от генерирующих станций к поездам, возможно, за сотни миль от них.. Для достижения этой цели компания PRR реализовала новаторскую систему однофазных высоковольтных линий электропередачи на 132 кВ, пониженную до 11 кВ на регулярно расположенных подстанциях вдоль путей.
Первая линия, электрифицированная с использованием этой новой системы, проходила между Филадельфией и Уилмингтоном, штат Делавэр, в конце 1920-х годов. К 1930 году контактная сеть простиралась от Филадельфии до Трентона, штат Нью-Джерси, к 1933 году до Нью-Йорка и к 1935 году на юг до Вашингтона, округ Колумбия. Наконец, в 1939 году была завершена основная линия от Паоли на запад до Гаррисберга вместе с несколькими линиями только для грузовых перевозок. Также были включены Обрезка Трентона и Ветвь Порт-Роуд. На эти электрифицированные линии была наложена независимая электросеть, подающая ток 25 Гц от точки генерации к электровозам в любом месте на почти 500 км пути (800 км) пути, все под контролем диспетчеров электроэнергии в Гаррисбурге, Балтиморе, Филадельфии и других городах. Нью-Йорк.
Северо-восточные железные дороги атрофировались в годы после Второй мировой войны ; PRR не был исключением. Инфраструктура северо-восточного коридора практически не изменилась в результате серии слияний и банкротств, которые закончились созданием и приобретением компанией Amtrak бывших линий PRR, которые стали известны как Северо-восточный коридор. Приблизительно в 1976 году в проекте улучшения северо-восточного коридора первоначально планировалось преобразовать систему PRR в стандарт коммунальной сети 60 Гц. В конечном итоге этот план был отложен как экономически невыполнимый, а инфраструктура электрической тяги была оставлена в основном без изменений, за исключением общего повышения напряжения тягового питания до 12 кВ и соответствующего увеличения напряжения передачи до 138 кВ.
В течение 1970-х годов было остановлено несколько первоначальных преобразователей или электростанций, которые первоначально подавали энергию в систему. Кроме того, завершение электрифицированных сквозных грузовых перевозок на магистральной линии до Паоли позволило вывести из эксплуатации оригинальные подстанции 1915 года и их распределительные линии на 44 кВ, причем этот 20-мильный (32 км) участок пути питался от подстанций эпохи 1930-х годов на любом из них. конец. За десятилетие между 1992 и 2002 годами было введено в эксплуатацию несколько статических преобразовательных станций для замены остановленных или остановившихся станций. В этот период были установлены преобразователи в Джерико-Парк, Ричмонд и Саннисайд-Ярд. Это заменило большую часть оборудования для преобразования электрической частоты, но линейное передающее и распределительное оборудование осталось без изменений.
В 2003 году Amtrak приступила к осуществлению плана капитального ремонта, который включал плановую замену большей части линейной сети, включая трансформаторы 138/12 кВ, автоматические выключатели и контактный провод. По статистике, это капитальное улучшение привело к значительно меньшему количеству задержек, хотя серьезные остановки системы все еще имели место.
См. Также: Проект электрификации железнодорожной линии PRR
Подстанция Западная Филадельфия, 1915 г. Система 25 Гц была построена Пенсильванской железной дорогой с номинальным напряжением 11,0 кВ. Номинальное рабочее напряжение было повышено в 1948 году и сейчас составляет:
По состоянию на 1997 год в систему входили:
Локомотивы системы ежегодно потребляют более 550 ГВтч энергии. Если бы это потреблялось с постоянной скоростью в течение всего года (хотя на практике это не так), средняя нагрузка системы составила бы примерно 63 МВт.
Коэффициент мощности системы варьируется от 0,75 до 0,85.
Электроэнергия вырабатывается на семи объектах генерации или преобразования. Паспортная мощность всех источников энергии в системе составляет около 354 МВт. Мгновенная пиковая нагрузка на систему составляет 210-220 МВт (на с. 2009) во время утреннего часа пик, и до 225 МВт во второй половине дня. Пиковая нагрузка значительно выросла за последнее десятилетие - в 1997 году пиковая нагрузка составляла 148 МВт. Для сравнения: электровоз HHP-8 рассчитан на механическую мощность 6 МВт (эквивалент 8000 л.с.) после преобразования и потерь мощности на головной части.
Независимо от источника, все преобразовательные и генераторные установки подают электроэнергию в систему передачи при 138 кВ, 25 Гц, однофазное, по двум проводам. Обычно по крайней мере две отдельные цепи 138 кВ следуют по каждой полосе отвода для питания линейных подстанций.
В настоящее время в рабочем состоянии находятся следующие преобразовательные и генерирующие установки, хотя все они редко работают одновременно из-за остановок на техническое обслуживание и капитального ремонта:
| Место нахождения | Мощность (МВт) | В сервисе | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Sunnyside Yard (Лонг-Айленд) | 30 | c. 1996 г. | Статический инвертор |
| Metuchen | 25 | 1933 г. | Мотор-генератор |
| Metuchen | 60 | 2017 г. | Статический инвертор |
| Ричмонд | 180 | 2002 г. | Статический инвертор |
| Ламокин | 48 | 1928 г. | (3) Мотор-генераторы |
| Безопасная гавань | 81 год | 1938 г. | (2) водяные турбины; (1) Мотор-генератор |
| Иерихон Парк | 20 | 1992 г. | Статический циклоконвертер |
| Общая емкость системы | 354 |
В настоящее время в эксплуатации находятся три типа оборудования: гидроэлектрические генераторы, мотор-генераторы (иногда называемые ротационными преобразователями частоты) и статические преобразователи частоты.
Safe Harbor плотина генерирует 25 Гц мощности железной дороги с помощью двух турбин в восточной части турбинного зала и установленный снаружи MG против лица плотины. Машины 25 Гц на плотине запланированы компанией Amtrak, но принадлежат и эксплуатируются компанией Safe Harbor Water Power Company. Как и другие гидроэлектростанции, он также обладает отличной способностью к запуску с нуля. Последний раз это было продемонстрировано во время отключения электроэнергии в 2006 году. После того, как в результате каскадного отключения преобразователей сеть оставалась обесточенной, она была восстановлена с помощью генераторов Safe Harbor, а другие преобразователи впоследствии были снова переведены в оперативный режим.
В течение двенадцати месяцев, закончившихся в августе 2009 года, Safe Harbor поставил около 133 ГВтч энергии на подстанцию Amtrak в Перривилле. Обычно две трети продукции Safe Harbor направляется через Perryville, а оставшаяся часть отправляется через Harrisburg или Parkesburg. Это говорит о том, что Safe Harbor ежегодно поставляет около 200 ГВт-ч энергии в сеть 25 Гц. 39 ° 55′36 ″ с.ш., 76 ° 23′6 ″ з.д. / 39.92667 ° с.ш. 76.38500 ° з.д. / 39.92667; -76,38500 ( Электростанция Safe Harbor Dam)
Мотор-генераторы и паротурбинные генераторы были исходными источниками энергии в тяговой электросети ПРР. Последняя паровая турбина была остановлена в 1954 году, но некоторые из первоначальных двигателей-генераторов остались. Хотя преобразовательные машины часто называют «роторными преобразователями» или «роторными преобразователями частоты», они не являются ротационными преобразователями, которые часто используются в метро для преобразования низкочастотного переменного тока в мощность постоянного тока. Используемые преобразователи более точно описаны как двигатели-генераторы и состоят из двух синхронных машин переменного тока на общем валу с различным соотношением полюсов; они не связаны электрически, как в истинно вращающемся преобразователе.
Основные преимущества двигателей-генераторов включают очень высокий номинальный ток короткого замыкания и чистый выходной ток. Твердотельная электроника может быть повреждена очень быстро, поэтому микропроцессорные системы управления очень быстро реагируют на неправильные условия, переводя преобразователь в безопасный режим холостого хода; или для отключения автоматического выключателя на выходе. Мотор-генераторы конструкции 1930-х годов сильно перестроены. Эти прочные машины могут выдерживать большие переходные процессы нагрузки и сложные условия неисправности, продолжая оставаться в сети. Форма их выходного сигнала также идеально синусоидальная без шума или высших гармоник на выходе. Они действительно могут поглощать гармонический шум, производимый твердотельными устройствами, эффективно выступая в качестве фильтра. Эти атрибуты в сочетании с их высокой способностью к токам короткого замыкания делают их желательными в качестве стабилизаторов в энергосистеме. Компания Amtrak сохранила два оригинальных конвертерных завода и планирует отремонтировать их и продолжить работу на неопределенный срок.
К недостаткам двигателей-генераторов можно отнести более низкий КПД, обычно от 83% (слегка загруженная машина) до 92% (полностью загруженная машина). Для сравнения, КПД циклоконвертера может превышать 95%. Кроме того, двигатели-генераторы требуют более регулярного технического обслуживания из-за того, что они являются вращающимися машинами, учитывая подшипники и контактные кольца. Сегодня прямая замена двигателей-генераторов также затруднена из-за высокой стоимости производства и ограниченного спроса на эти большие машины с частотой 25 Гц.
Статические преобразователи в системе были введены в эксплуатацию в течение десятилетия с 1992 по 2002 год. В статических преобразователях используется мощная твердотельная электроника с небольшим количеством движущихся частей. Основными преимуществами статических преобразователей перед двигателями-генераторами являются более низкие капитальные затраты, более низкие эксплуатационные расходы и более высокая эффективность преобразования. Преобразователь Jericho Park превышает проектный критерий эффективности 95%. Основными недостатками твердотельных преобразователей являются генерация гармоник как на стороне 25 Гц, так и на 60 Гц, а также более низкая перегрузочная способность.
Уотерсайд Электростанция в Манхэттене, Нью-Йорк Большинство источников энергии в первоначальной электрификации Пенсильванской железной дороги были построены до 1940 года. Некоторые из них были выведены из эксплуатации, другие были заменены расположенными рядом статическими преобразователями частоты, а другие остаются в эксплуатации и будут отремонтированы и будут эксплуатироваться на неопределенный срок. В следующих таблицах перечислены источники, которые больше не используются.
| Место нахождения | Тип (номер) | Мощность (МВт) | Сроки обслуживания | Комментарии |
|---|---|---|---|---|
| Лонг-Айленд-Сити | Паровые турбины (5) | 18/32 | 1910–1954 гг. | Изначально три турбины, пять от гр. 1910 г. Суммарная мощность 32,5 МВт. |
| Waterside | Паровые турбины (3) | 24 | c. 1910–1978 | |
| Ричмонд | Мотор-генераторы (2) | 60 | 1932–1996 | Заменен на расположенный рядом статический преобразователь частоты 180 МВт. |
| Schuylkill | Мотор-генератор | 18 | 1914–1971 | |
| Сомерсет | Мотор-генератор | 18 | c. 1933 – ок. 1990-е годы | Снесен примерно в 2011 году. Электропитание 13 кВ, однофазное, 25 Гц, поступало от четырех коммутаторов в северо-восточном углу здания на северо-востоке вдоль Трентон-авеню и соединяющей железнодорожной линии с Франкфорд-Джанкшеном, где они проходили вдоль Делэр-Бранч до Ричмондской субстанции 31. Также поставлял Ридинг Железнодорожная система через Уэйн-Джанкшен. Линии передачи также были удалены. 39 ° 59′11 ″ с.ш., 75 ° 07′04 ″ з.д. / 39,98639 ° с.ш.75,11778 ° з. / 39.98639; -75.11778 ( Подстанция PECO Somerset (Не используется)) |
| Беннинг | Частотный преобразователь | 25 | 1934–1986 | Срок действия договора истек. |
| Radnor | Синхронные конденсаторы | N / A | 1917 – ок. 1930 г. | Коррекция коэффициента мощности и регулирование напряжения |
Строящаяся электростанция Лонг-Айленд-Сити в Нью-Йорке в 1905 году. 
Pepco электростанция Беннинга - роуд в Вашингтоне, округ Колумбия, поставляла 25 МВ мощности 25 Гц с помощью роторного преобразователя частоты в зале ближайшей дорожки метро с 1935 до 1986 года. 
Изображение одного из синхронных конденсаторов Radnor 1916 года производства компании Electrical World В начале 20-го века мощность 25 Гц была гораздо более доступной в коммерческих электроэнергетических компаниях. Подавляющее большинство городских систем метро использовали мощность 25 Гц для питания своих линейных вращающихся преобразователей, используемых для генерации постоянного напряжения, подаваемого на поезда. Поскольку роторные преобразователи работают более эффективно с источниками питания с более низкой частотой, частота 25 Гц была обычной для этих машин. Ротационные преобразователи постоянно заменялись на протяжении последних 70 лет сначала ртутными дуговыми выпрямителями, а в последнее время - твердотельными выпрямителями. Таким образом, отпала необходимость в мощности специальной частоты для городской тяги, а также у коммунальных предприятий появилась финансовая мотивация для использования генераторов на этих частотах.
Электростанция Лонг-Айленд-Сити в Хантерс-Пойнт, штат Нью-Йорк, была построена Пенсильванской железной дорогой в 1906 году в рамках подготовки к строительству туннелей Норт-Ривер и открытию станции Пенсильвании на Манхэттене. Станция состояла из 64 угольных котлов и трех паротурбинных генераторов общей мощностью 16 МВт. В 1910 году станция была расширена двумя дополнительными турбогенераторами общей мощностью 32,5 МВт. Мощность передавалась на вращающиеся преобразователи (машины переменного тока в постоянный) для использования в первоначальной схеме электрификации третьего рельса PRR. Как и в большинстве систем распределения электроэнергии постоянного тока того времени ( самая известная из них - Томаса Эдисона ), мощность 25 Гц использовалась для привода вращающихся преобразователей на подстанциях вдоль линии. Некоторые источники утверждают, что к 1920-м годам станция в основном бездействовала. Когда в 1930-е годы была расширена линия электрификации переменного тока, Лонг-Айленд-Сити подключился к распределительной сети 11 кВ. Операция по эксплуатации станции была передана Consolidated Edison в 1938 году, хотя ConEd начала поставлять электроэнергию от соседней Уотерсайд генерирующей станции, скорее всего, из-за снижения общего спроса на мощность 25 Гц. Станция была заброшена и продана в середине 1950-х годов. 40,7430 ° с.ш. 73,9581 ° з.д. 40 ° 44′35 ″ с.ш. 73 ° 57′29 ″ з.д. / / 40.7430; -73,9581 ( Генерирующая станция Лонг-Айленд-Сити (не используется))
Первоначально построенная Consolidated Edison для подачи энергии в свою распределительную систему постоянного тока на Манхэттене, Waterside начала подавать электроэнергию в систему переменного тока PRR примерно в 1938 году, когда ConEd приступила к эксплуатации станции Лонг-Айленд-Сити. В генераторы однофазные турбины были сняты в середине 1970-х годов из - за соображений безопасности. Два трансформатора были установлены для питания контактной сети от оставшихся (трехфазных) частей все еще относительно обширной системы 25 Гц ConEd. Проблемы с управлением потоком энергии не позволили использовать этот источник в условиях, отличных от аварийных. 40,7464 ° с.ш. 73,9707 ° з.д. 40 ° 44′47 ″ с.ш. 73 ° 58′15 ″ з.д. / / 40.7464; -73,9707 ( Береговая генерирующая станция (снесена))
В 1986 году компания Baltimore Gas and Electric приняла решение не продлевать контракт, по которому она эксплуатировала преобразователь частоты Benning Power Station от имени Amtrak. Они предложили статический преобразователь частоты, который был построен в Джерико-парке ( Боуи, штат Мэриленд ) и введен в эксплуатацию весной 1992 года. 38.897534 ° N 76.959298 ° W 38 ° 53′51 ″ с.ш., 76 ° 57′33 ″ з.д. / / 38.897534; -76.959298 ( Преобразователь частоты Беннинга (снесен))
Хотя реактивная мощность в основном подавалась вместе с реальной мощностью паровыми турбинами и двигателями-генераторами системы, в PRR на короткое время использовались два синхронных конденсатора. Вскоре после ввода в эксплуатацию электрификации 1915 года железная дорога обнаружила, что фидеры на 44 кВ и большие индуктивные нагрузки в системе вызывают значительный провал напряжения. Поставщик электроэнергии ( Philadelphia Electric ) также обнаружил, что необходима коррекция коэффициента мощности. В 1917 году PRR установила два синхронных преобразователя 11 кВ, 4,5 МВА в Радноре, приблизительной центральной точке системной нагрузки. Эта подстанция была расположена на месте резервуаров с водой, которые использовались для подачи воды на путевые поддоны, которые поставляли воду в обычные паровозы. Позже преобразователи были отключены и сняты. Выделенные машины для поддержки реактивной мощности впоследствии не использовались ни PRR, ни Amtrak. 40.044725 ° с.ш. 75.359463 ° з.д. 40 ° 02′41 ″ с.ш., 75 ° 21′34 ″ з.д. / / 40.044725; -75,359463 ( Рэднор)
Подстанция Фрейзер на главной линии от Филадельфии до Гаррисберга 
Старый пульт дистанционного управления подстанцией на башне связи Паоли 
Однолинейная схема подстанции эпохи 1930 года в Боуи, штат Мэриленд 
Большая подстанция на плотине Safe Harbor - одна из немногих, которые увеличивают мощность с 25 Гц до 138 кВ для передачи на большие расстояния. 
Однолинейная диаграмма Zoo Sub 9, около 1997 г., на мнемосхеме Load Dispatcher в Филадельфии. 
Вид диспетчера энергоснабжения подстанции 43 (Пенсильванский вокзал в Нью-Йорке) Первоначальная электрификация PRR в 1915 году использовала четыре подстанции в Арсенальном мосту, Западная Филадельфия, Брин-Моур и Паоли. Подстанция «Арсенал-Бридж» увеличила мощность 13,2 кВ, 25 Гц, подаваемую с электростанции Шуйлкилл компании PECO на Кристиан-стрит, до 44 кВ для распределения. Остальные три подстанции снизили напряжение в распределительной сети с 44 кВ до напряжения контактной сети 11 кВ. Подстанции управлялись с соседних сигнальных вышек. Они использовали типичные бетонные здания того времени для размещения трансформаторов и распределительного устройства, в то время как линейные терминалы находились на крыше. С 1918 года использовались наружные станции, а когда в 1928 году началась электрификация магистральных линий, станции стали большими открытыми сооружениями с использованием решетчатых стальных каркасов для монтажа оконечных устройств 132 кВ и распределительного устройства. К 1935 году новые станции были подключены к системам удаленного контроля, что позволило директорам электроснабжения включать и выключать выключатели и выключатели из центральных офисов, не проходя через операторов башни.
Сегодня около 55 подстанций являются частью сети Amtrak. Подстанции расположены на расстоянии в среднем 8 миль (13 км) друг от друга и питают контактные цепи 12 кВ в обоих направлениях вдоль линии. Таким образом, контактная сеть сегментирована (через разрывы секций, также называемые «секционированием» в PRR) на каждой подстанции, и каждая подстанция питает обе стороны разрыва секции контактной сети. Поезд, курсирующий между двумя подстанциями, потребляет электроэнергию через оба трансформатора.
Типичная подстанция включает от двух до четырех трансформаторов 138/12 кВ, воздушных выключателей 138 кВ, которые позволяют отключать отдельные трансформаторы, отключать один из двух фидеров 138 кВ или перекрестное соединение от одного фидера к другому. Выход трансформаторов выводится на контактную сеть через автоматические выключатели на 12 кВ и воздушные разъединители. Переключатели кросс-коммутации позволяют одному трансформатору питать все контактные линии.
Архитектура подстанции PRR была основана на протяженной высокоскоростной железной дороге. Расстояние между подстанциями гарантирует, что любой поезд никогда не удаляется более чем на 4 или 5 миль от ближайшей подстанции, что минимизирует падение напряжения. Одним из недостатков конструкции подстанции, изначально построенной PRR, является отсутствие в ней автоматических выключателей на 138 кВ. По существу, вся сегментация системы 138 кВ должна выполняться вручную, что затрудняет быстрое устранение неисправности на линии 138 кВ.
Неисправности в одной части линии также влияют на всю распределительную систему, поскольку система передачи 138 кВ не может защитить или перенастроить себя во время неисправности. Сбои, связанные с высоким напряжением, обычно устраняются путем размыкания выходных выключателей преобразователя, что приводит к одновременному отключению преобразователя. Система не деградирует должным образом при неисправностях, связанных с высоким напряжением. Вместо того, чтобы изолировать, например, южный фидер на 138 кВ между Вашингтоном и Перривиллем, система потребует размыкания выходных выключателей преобразователя в парке Джерико и Безопасной гавани. Это приводит к потере гораздо большей части сети, чем требуется для простой локализации неисправности.
Информационная панель диспетчера нагрузки на станции 30th Street в Филадельфии, штат Пенсильвания, около 1996 года. На этой панели представлена вся система передачи 138 кВ. 
Четыре принадлежащие коммунальному предприятию цепи 138 кВ от Safe Harbor (Пенсильвания) до Perryville (Мэриленд). 
Опора контактной сети с трансформатором 6,9 кВ, 100 Гц для мощности сигнала 
Опоры контактной сети возле Одентона, штат Мэриленд. Трехпроводные электрические линии с частотой 60 Гц входят слева и проходят вдоль линии в любом направлении. Остальные линии высокого напряжения - 25 Гц. Все линии электропередачи в системе 25 Гц - двухпроводные, однофазные, 138 кВ. Центральный ответвитель каждого трансформатора 138 кВ / 12 кВ подключен к земле, таким образом, две линии передачи связаны с напряжением ± 69 кВ относительно земли и 138 кВ относительно друг друга.
Обычно по железнодорожной линии между подстанциями проходят две отдельные двухпроводные цепи. Одна цепь установлена наверху опор контактной сети на одной стороне пути; второй контур проходит по другой стороне.
Расположение опор контактной сети и проводов передачи придает подвесной конструкции вдоль бывших железнодорожных линий Пенсильвании ее характерную Н-образную конструкцию высотой 80 футов (24 м). Они намного выше, чем воздушные сооружения электрификации на других электрифицированных американских железных дорогах из-за линий электропередачи 138 кВ. Башни контактной сети и линии электропередачи вдоль бывших железнодорожных линий Нью-Йорка, Нью-Хейвена и Хартфорда и подразделения Amtrak в Новой Англии намного короче и узнаваемы благодаря разному дизайну и конструкции.
В то время как большая часть инфраструктуры передачи расположена непосредственно над железнодорожными линиями на той же структуре, которая поддерживает контактную систему, некоторые линии либо расположены над линиями, которые были деэлектрифицированы или заброшены, либо, в некоторых случаях, на полностью независимых полосах движения..
Ниже приводится список всех основных сегментов инфраструктуры передачи 25 Гц 138 кВ с указанием подстанций (SS или Sub) или высоковольтных коммутационных станций (HT Sw'g) в качестве конечных. Для наглядности позиции подстанций в этой таблице не повторяются. Список высоковольтных коммутационных станций следует ниже.
| Терминус | Терминус | №138 кВ цепей | Право отвода | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| Юнион-Сити Sub 42 | Корнуэлл Хайтс Sub 32 | 4 | Главная линия от Филадельфии до Нью-Йорка | |
| Kearney Sub 41 | Журнал Square Sub 50 | 2 | Филиал Джерси-Сити | Не обслуживается линия, используемая PATH. |
| Rahway Sub 39 | Южный Амбой 48 | 2 | Перт Амбой и Вудбриджский филиал | Используется для NJTRO NJCL власти |
| Monmouth Jct 36 | Южный Амбой 48 | 1 | Джеймсбургский филиал | Через Helmetta Sub 47; Не работает, линии удалены. |
| Моррисвилл Sub 34 | Earnest HT Sw'g | 1 | Трентон Cutoff | Не работает и почти полностью удален. Некоторые участки к востоку от коммутационной станции Earnest Junction HT и к западу от подстанции Моррисвилля (в пределах двора Моррисвилля) остаются. |
| Корнуэллс Хайтс Sub 32 | Ричмонд Саб 31 | 2 | Промышленная полоса отвода | Отходит от Main Line к югу от Холмсбурга и следует вдоль реки Делавэр. |
| Корнуэллс Хайтс Sub 32 | Ричмонд Саб 31 | 2 | По главной дороге до перекрестка Frankford Junction, затем отделения Delair | |
| Франкфорд Sub 30 | Ричмонд Саб 31 | 2 | Филиал Делэр | Удалена контактная сеть 12кВ. |
| Корнуэлл Хайтс Sub 32 | Франкфорд Sub 30 | 1 | Вдоль основной линии РЖ Фил - Нью-Йорк | |
| Франкфорд Sub 30 | Ivy City Sub 25 | 2 | Основная линия с севера от Фила до Вашингтона | |
| Зоопарк Sub 9 | Earnest HT Sw'g | 2 | Schuylkill Branch | Следы удалены за станцию Cynwyd. |
| Арсенал Sub 2A | Lenni Sub 02 | 1 | West Chester Branch | Питание для SEPTA Media / Elwyn Line. |
| Ламокин Sub 11 | Lenni Sub 02 | 1 (2) | Частная ПЗ | Ленты западного конца SEPTA Media / Elwyn Line. Башни электропередач в стиле коммунальных служб примерно параллельны бывшему отделению Честер-Крик. Построен в 1928 году с двумя цепями, как указано на ПРР ЭТ-1 1935 года; одна цепь позже была удалена, вероятно, в 1960-х годах. |
| Lenni Sub 02 | Западный Честер Sub 04 | 2 | Частная ПЗ | Продолжение на запад цепей 138 кВ Ламокин-Ленни через Чейни Sub 03. Башни электропередачи коммунального типа на полосе отвода непосредственно параллельно ветке Западный Честер. Обесточен и снят в период с 1965 по 1968 год. |
| Earnest HT Sw'g | Frazer Sub 64 | 2 | Бежит по Трентону Cutoff | Питание основной линии через Frazer Sub |
| Паоли Суб 4 | Лэндисвилл Sub 69 | 2 | Главная линия Филадельфия - Гаррисберг | Фрейзер СС к тупиковой линии СС Паоли. |
| Паркесбург Sub 66 | Подводная лодка Safe Harbor Sub 55 | 2 | Атглен и Саскуэханна | Рельсы удалены. В 2010/2011 сняты опоры контактной сети и заменены линии электропередачи. См. Раздел ниже. |
| Лэндисвилл Sub 69 | Роялтон Sub 71 | 1 | Главная линия Филадельфия - Гаррисберг | |
| Подводная лодка Safe Harbor Sub 55 | Rowenna Sub 57 | 2 | Филиал Энола | После вывода из эксплуатации подводной лодки «Ровенна» одна цепь логически разделилась, чтобы идти прямо к подводной лодке «Роялтон». |
| Rowenna Sub 57 | Роялтон Sub 71 | 1 | Роялтон Бранч | Линия теперь непрерывна от Safe Harbor до Royalton. |
| Rowenna Sub 57 | Lemo HT Sw'g | 1 | Филиал Энола | Выведен из эксплуатации, затем удален в 2011 году. |
| Lemo HT Sw'g | Enola Sub 59 | 2 | Филиал Энола | Служил в Enola Yard, затем был удален в 2011 году. |
| Роялтон Sub 71 | Harrisburg Sub 72 | 2 | Главная линия Филадельфия - Гаррисберг | |
| Lemo HT Sw'g | Harrisburg Sub 72 | 2 | Пересекает реку Саскуэханна по мосту RR в долине Камберленд. | Не работает |
| Подводная лодка Safe Harbor Sub 55 | Perryville Sub 16 | 4 | Частная ПЗ | Башни передачи коммунального типа. Линии P5 и P6 были отведены на юг, чтобы обслуживать подводные лодки Fishing Creek Sub 54 и Conowingo Sub 53. Эти отводы были удалены одновременно с соответствующими подстанциями. |
| Landover Sub 24 | Ivy City Sub 25 | 2 | Главная линия Филадельфия - Вашингтон | Участок от Landover (24) до Ivy City (25), построенный в 2010 году. |
| Landover Sub 24 | Капитолий (бывшая подводная лодка 25) | 2 | Landover Line | Бывший путь к Capitol Sub 25. Не работает и частично удален. |
| Имя | Место нахождения | Обозначение | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Метучен HT Sw'g | 40 ° 32′56 ″ с.ш., 74 ° 20′47 ″ з.д. / 40,548998 ° с.ш.74,346318 ° з. / 40.548998; -74,346318 ( Metuchen HT Sw'g) | 138–438 млн | Отсоединяет каждую из главных цепей (4) от двух ответвлений, которые проходят через частную полосу отвода к преобразователю частоты Metuchen. |
| Lemo HT Sw'g | 40 ° 14′54 ″ с.ш., 76 ° 53′19 ″ з.д. / 40,248454 ° с.ш. 76,888483 ° з.д. / 40.248454; -76,888483 ( Lemo HT Sw'g) | К западу от реки Саскуэханна недалеко от Гаррисберга; отключает цепи между подстанциями Enola, Harrisburg и Rowenna | |
| Earnest HT Sw'g | 40 ° 6′15 ″ с.ш. 75 ° 19′15 ″ з.д. / 40,10417 ° с.ш.75,32083 ° з.д. / 40.10417; -75,32083 ( Earnest HT Sw'g) | 163, 263 (Трентон Cutoff E); 164, 264 (Трентон, отрезок W); 1ЭД, 2ЭД (в зоопарк) | Находится на перекрестке между Трентон-Cutoff и Schuylkill Branch. Управляемые вручную выключатели-разъединители, теперь избыточные после отказа от линии передачи Trenton Cutoff и удаления Earnest Sub 63. |
| Франкфорд HT Sw'g | 40 ° 00′05 ″ с.ш., 75 ° 05′39 ″ з.д. / 40,0013 ° с. Ш. 75,0943 ° з. / 40.0013; -75,0943 ( Франкфорд HT Sw'g 22) | 22 | Отсоединяет фидер (42H) от Ричмонда от линии электропередачи, проходящей между Франкфордом (22HT) и Корнуэллсом (230E) в случае повреждения опор контактной сети на ветке Делэр. Разрешить ограниченное кормление между Корнуэллсом и Франкфордом в обход Ричмонда. Поврежден в результате крушения поезда в Филадельфии в 2015 году. |
Строящаяся подстанция Ivy City 25 в Вашингтоне, округ Колумбия, 2010 г. Программа Amtrak по улучшению капитала, начатая в 2003 году, продолжается по сей день и с 2009 года получила дополнительную поддержку из источников финансирования экономического стимулирования (Закон о восстановлении и реинвестировании Америки от 2009 года или ARRA).
Основные улучшения 2010 года:
Основные улучшения, запланированные на будущее, включают:
Проект подстанции Ivy City ознаменовал собой первое расширение линии электропередачи на 138 кВ с момента строительства плотины Safe Harbor в 1938 году. В первоначальной схеме электрификации PRR линии электропередачи 138 кВ шли на юг от Ландовера до подстанции Capital South, а не следовали за линией через Ivy City к северному подходу к Union Station. Два пути между Лэндовером и Юнион-Стейшн не имели над ними высоковольтной линии электропередачи; Контактная сеть Union Station питалась напряжением 12 кВ от подстанций Landover и Capitol (последняя через туннели на Первой улице ). Когда подстанция Capitol South была заброшена, что совпало с деэлектрификацией пути между Landover и Potomac Yard, Union Station и ее подходы стали отрезком пути с односторонним питанием. Это в сочетании с ростом интенсивности движения привело к пониженному напряжению на подходах к Union Station и снижению надежности системы.
Проект Ivy City привел к установке двух трансформаторов 4,5 МВА на подстанции 138/12 кВ на северо-восточном краю дворового комплекса Ivy City и на 8,4 км линии электропередачи 138 кВ для увеличения перегруженности объектов в Ландовере. Так как первоначальные опоры контактной сети на этом участке пути были достаточно высокими только для контактного провода 12 кВ, линии 138 кВ были установлены на новых стальных опорах-моноподах, установленных вдоль полосы отвода. За исключением того факта, что новые полюса имеют только четыре проводника, а не шесть типичных для линии электроснабжения, новая линия выглядит как типичная линия электропередачи среднего напряжения, а не типичная H-образная структура в стиле PRR.
В 2011 году компания Amtrak заменила линии электропередачи, связывающие подстанцию Конестога с Парксбургом через Атглен. Эти линии первоначально были проложены над ветвями Атглен и Саскуэханна. Впоследствии линия была оставлена Conrail, а рельсы удалены, но Amtrak сохранила сервитут для управления своими линиями электропередачи на 138 кВ через дорожное полотно. Были заменены вышки, проводники и провода на протяжении более 24 миль (39 км) маршрута; Работы были завершены в сентябре 2011 года. В объем работ входило:
Финансирование этого проекта было включено в программу ARRA. Указанное количество опор, расположенных на расстоянии примерно 500 футов (150 м) на башню, примерно вдвое больше, чем длина пролета между конструкциями 1930-х годов, которая в среднем составляла 270 футов (82 м).
В конце 2010 года Amtrak запросила услуги по проектированию новых линий электропередачи между подстанциями Паоли и Зоо. Основные цели этого расширения включают повышение надежности передачи данных между Safe Harbor и Филадельфией и снижение затрат на техническое обслуживание. Этот проект дополняет уже завершенную замену линии электропередачи от безопасной гавани до Атглена.
Линия электропередачи от зоопарка до Паоли заменит нынешнюю схему электроснабжения, в которой используются линии на 138 кВ, которые проходят по кольцевой дороге вдоль линии SEPTA Cynwyd, железнодорожных путей отделения Schuylkill и отрезка Трентон между подстанциями Zoo и Frazer. Новый маршрут снизит расходы на техническое обслуживание, поскольку Amtrak должен поддерживать опоры электропередач и контролировать растительность вдоль полосы отвода, которой она не владеет и не использует для получения доходов. Концептуальная линия будет проходить от существующей подстанции Паоли до перекрестка магистрали Гаррисберг - Филадельфия и линии Cynwyd Line SEPTA на 52-й улице в Западной Филадельфии. 39,9785 ° с. Ш. 75,2280 ° з. 39 ° 58′43 ″ с.ш., 75 ° 13′41 ″ з.д. / / 39,9785; -75,2280 ( Конец нового строительства линий электропередачи Паоли-Зоопарк)
Новые линии будут подключаться к существующим цепям 1ED и 2ED, которые будут оставлены между соединением и их текущим выводом на коммутаторе Earnest Junction HT. План также включает строительство подстанции 138/12 кВ в Брин-Мауре для замены существующей коммутационной станции. Существующие конструкции контактной сети 1915 года планируется заменить, а новые опоры передачи будут совместимы с заменой контактной сети. Однако ничего из этого не было сделано из-за местной оппозиции.
Новая подстанция (номер 34A) под названием Hamilton была построена в округе Мерсер, штат Нью-Джерси. Работы на площадке начались в начале 2013 года, а подстанция подстанция сдана в эксплуатацию в начале 2015 года.
Подстанции Morton # 01 и Lenni # 02 принадлежат SEPTA и снабжают линию Media / Elwyn Line ; поэтому они не покрываются программами капитального финансирования Amtrak. Собственный план капитального ремонта SEPTA, сформулированный в конце 2013 года после принятия закона о финансировании в Пенсильвании, позволил обновить все компоненты в Мортоне и Ленни.
В октябре 2014 года SEPTA обратилась к заинтересованным подрядчикам с просьбой подать заявки на реконструкцию подстанции Ленни. В декабре 2014 года SEPTA заключила с Vanalt Electrical контракт на сумму 6,82 миллиона долларов на выполнение работ. Работы были завершены к концу осени 2016 года.
В феврале 2014 года SEPTA заключила контракт с Philips Brothers Electrical Contractors Inc. на сумму 6,62 миллиона долларов на реконструкцию подстанции Мортон. Работы были завершены к концу осени 2016 года.
Несмотря на недавние капитальные усовершенствования всей системы, в последние годы в районе NEC произошло несколько серьезных сбоев в электроснабжении.
25 мая 2006 г. во время восстановления после технического обслуживания одного из инверторных модулей Richmond не была выполнена команда для восстановления полной выходной мощности модуля. Система выдерживала такое снижение производительности около 36 часов, в течение которых проблема осталась незамеченной. В час пик на следующее утро (26 мая) общая емкость была перегружена:
К 8:03 вся система 25 Гц, простирающаяся от Вашингтона, округ Колумбия, до Квинса, штат Нью-Йорк, была отключена. Около 52 000 человек застряли в поездах или пострадали иным образом. Два поезда New Jersey Transit, застрявшие под рекой Гудзон, были подняты тепловозами. Восстановлению препятствовала политика, которая позволяла преобразовательным станциям работать без присмотра в периоды пиковой нагрузки. Система с частотой 25 Гц была восстановлена « черным стартом » с использованием водяных турбин Safe Harbor, и большая часть работы системы вернулась в нормальное состояние к середине дня. Впоследствии компания Amtrak усовершенствовала свою систему обслуживания «спасательных» тепловозов возле туннелей реки Гудзон.
Низкое напряжение в системе вокруг Нью-Йорка привело к остановке поездов в районе Нью-Йорка в 8:45 утра в среду, 23 декабря 2009 г. Электроэнергия никогда полностью не отключалась, и полное напряжение было восстановлено к 11:30. Amtrak заявила, что проблема с электричеством в Северном Бергене, штат Нью-Джерси (недалеко от западного портала и подстанции Юнион-Сити), вызвала проблему, но не уточнила природу неисправности.
Низкое напряжение в системе, начавшееся в 7:45 утра во вторник, 24 августа 2010 г., вынудило Amtrak отдать приказ о остановке поездов в тяговой сети 25 Гц, по существу, в масштабе всей системы. Медленное движение было постепенно восстановлено, и проблема с питанием была устранена к 9:00, хотя задержки продолжались до конца утра.
29 октября 2012 года ураган «Сэнди» обрушился на северо-восточное побережье США. Ураган «Сэнди», усилившийся ветром, пронесся через Хакенсакские луга, серьезно повредив (среди прочего железнодорожной инфраструктуры) подстанцию № 41 Кирни и отключив ее. Эта потеря электрической мощности вынудила Amtrak и New Jersey Transit управлять меньшим количеством поездов, используя измененные графики выходных. С помощью инженерного корпуса армии США подстанция была изолирована от паводковых вод, а затем осушена. После тестирования компонентов подстанции было установлено, что степень повреждения меньше, чем предполагалось изначально, и после дальнейшего ремонта подстанция Kearney снова подключилась к сети в пятницу, 16 ноября, что позволило немедленно вернуть все Amtrak и постепенно вернуть все NJ. Транзитные электропоезда на Пенсильванский вокзал через обезвоженные туннели Норт-Ривер.
Amtrak с тех пор запросил федеральное финансирование на модернизацию подстанции Кирни, чтобы она была достаточно высокой, чтобы на нее не повлияло наводнение.
|journal=( помощь )Обеспечивает хорошее обсуждение проектных решений, связанных с подстанцией Айви-Сити. Хороший вид сверху на подстанцию, обозначения выключателя и линии электропередачи.