Auszug | eb - Elektrische Bahnen 5 | 2019

191 Rail Power Supply Engineering 117 (2019) Heft 5 Managing the expansion of a 50Hz Static Frequency Converter rail grid Trevor Bagnall, Alan Buttery, Brisbane (AU) Static Frequency Converters are being considered and implemented in a number of 50Hz railways around the world. The key drivers for change from traditional connection technology vary among projects and railways, but usually relate to connection compliance, demand reduction, loss minimisa- tion, project capital cost and lead-time of new transmission infrastructure. Static frequency conver- ters allow the synchronisation of multiple feeder stations, providing financial and system reliability advantages to a railway operator. Synchronised operation can, however, introduce some technical issues that may previously have not been observed in traditional 50Hz rail grids. Such issues include the management of system resonances, implementation of control curves to optimise power flow and reduce costs, mitigation of circulating power and system overload/fault level strategies. Erweiterung eines 50-Hz-Bahnnetzes mit statischen Frequenzumrichtern Statische Frequenzumrichter werden in mehreren 50-Hz-Bahnen weltweit untersucht und verwen- det. Die Gründe für den Wechsel der Versorgung sind von Projekt zu Projekt und Bahn zu Bahn un- terschiedlich, hängen aber üblicherweise mit der Anschaltung, der Minderung des Bedarfs und der Verluste, den Investitionen und der Vorlaufzeit für die neue Übertragungsstruktur zusammen. Stati- sche Frequenzumrichter erlauben das Synchronisieren mehrerer Einspeisungen, was Vorteile für den Bahnbetreiber hinsichtlich Kosten und Zuverlässigkeit ergibt. Der synchrone Betreib kann jedoch auch technische Probleme verursachen, die bisher in 50-Hz-Bahnnetzen nicht beobachtet wurden. Diese umfassen Systemresonanzen, den Einsatz von Diagrammen zum Optimieren des Lastflusses und zur Minderung der Kosten sowie das Verringern der zirkulierenden Leistung und Strategien be- treffend die Überlastung der Energieversorgung und das Fehlerniveau. Gerer l’expansion d’un convertisseur de frequence statigue 50Hz puor reseau ferroviaire. Les convertisseurs statiques sont etudiés et mis en oeuvre dans nombre de réseaux ferroviaires élec- trifiés en 50 Hz dans le monde. Les arguments clefs pour changer de technologie vis à vis de la connexion traditionnelle (au réseau HT) varient entre les projets et les chemins de fer, mais généra- lement sont relatifs au respect des règles de connexion, à la demande de réduction du besoin, des pertes, du CAPEX, au delai de mise en oeuvre de la nouvelle infrastructure. Les convertisseurs de fréquence permettent la mise en parallèle de plusieurs sous stations de traction, offrant à l’opérateur ferroviaire des avantages financier et de fiabilité du système. L’exploitation en parallèle permet, entre autres, des solutions techniques qui ne pouvaient pas etre observées dans les réseaux électrifiés en 50Hz traditionnels. De telles solutions incluent la gestion des résonances du système, la mise en oeuvre de fonction de contrôle pour optimiser les flux d’énergie et réduire les coûts , l’attenuation de la circulation de puissance et de stratégies de surcharges ou courant de defaut dans le système. 1 Introduction Queensland Rail’s 25 kV traction grid commenced operation in 1979. In the forty years since, Brisbane has grown considerably and along with it the quan- tity of trains required to transport the increased population. Queensland Rail has integrated decen- tralised static frequency converters (SFCs) supplied by the utility at 33 kV and 110 kV with existing 110/25 kV transformer connections. These SFCs pro- vide system reliability and financial advantages to a railway operator [1]. Queensland Rail does not have a railway dedicated transmission backbone. 2 System stability and grid compliance An SFC can be thought of as a harmonic voltage source connected to the traction power system and three phase (3AC) utility or railway transmission grid. The pulse patterns on the 1AC and 3AC sides can be different, depending on the SFC hardware topology and maximum switching frequency capa- bility. Queensland Rail operates SFCs with and without 1AC and/or 3AC grid filters. Whilst grid filters can be used to alter the harmonic impedance of the net-