272 Wissenschaft Bahnenergieversorgung 118 (2020) Heft 7-8 Partielle Induktivitäten zur Modellierung induktiver Kopplungen bei der Simulation von AC-Bahnsystemen Jan Pape, Dresden Bei der Simulation von AC-Bahnsystemen muss für hinreichend genaue Ergebnisse die induktive Kopplung der einzelnen Leiter berücksichtigt werden. Bestehende Verfahren setzen dazu voraus, dass der Gesamtstrom aller Leiter einer Bahnstrecke null ergeben muss, was in vermaschten Fahr- und Rückleitungsnetzen nicht immer gegeben ist. Dieser Artikel möchte ein alternatives Verfahren basierend auf dem Konzept partieller Induktivitäten ohne die genannte Einschränkung sowie dessen Einbindung in bestehende Netzwerkanalyseverfahren und Simulationsumgebungen vorstellen. Partial inductances for modeling inductive couplings in simulation of AC railway systems When simulating AC railway systems, the inductive coupling of the single conductors must considered for sufficiently accurate results. Existing methods assume that the total current of all conductors of a railway line must be zero, which is not always the case in meshed rail power systems. This paper wants to present an alternative method based on the concept of partial inductances without this limitation and its integration into existing network analysis methods and simulation environments. Inductances partielles pour modélisation de couplages inductifs lors de simulation de systèmes d‘alimentation en courant alternatif Lors des simulations de systèmes d’alimentation de traction électrique en courant alternatif, le couplage inductif des conducteurs unitaires doit être considéré comme résultats suffisamment précis. Les méthodes actuelles supposent que le courant total de tous les conducteurs de la ligne ferroviaire est égal à zéro , ce qui n’est pas toujours le cas dans les schémas maillés de traction et de retour du courant de traction. Cet article présente une méthode alternative basée tant sur le concept des inductances partielles sans les limitations que sur son intégration dans les méthodes d’analyse de réseau et de simulation d’environnement. 1 Einleitung Bei der Auslegung elektrischer Verkehrssysteme stellt die Durchführung EDV-gestützter Simulationen den Stand von Wissenschaft und Technik dar. Dabei müssen der Fahrbetrieb, die elektrische Infrastruktur und die elektrischen Fahrzeuge als Subsysteme eines elektrischen Verkehrssystems mit ihren gegenseitigen Wechselwirkungen berücksichtigt werden, wozu verschiedene Softwarelösungen verfügbar sind. AC-Bahnsysteme stellen eine spezielle Klasse von elektrischen Verkehrssystemen dar. Zum Erreichen von hinreichend genauen Simulationsergebnissen muss in Simulationsmodellen der Infrastruktur von AC-Bahnsystemen die induktive Kopplung der Längsleiter abhängig von der Stromaufteilung im enthaltenden Leitersystem berechnet werden, da die Streckenimpedanz erheblich von der Stromverteilung in den Längsleitern der Strecke abhängt [1]. Der Begriff Längsleiter bezeichnet hier alle in Längsrichtung der AC-Bahnstrecke Strom führenden und zum Bahnenergieversorgungssystem gehörenden Leiter wie Fahrdrähte, Tragseile, Schienen, Rückleiterseile, Speiseleitungen, Verstärkungsleitungen, negative Feeder oder das leitfähige Erdreich. Die bestehenden Verfahren zur Modellierung induktiver Kopplungen in Bahnsystemen setzen voraus, dass die Summe aller n Längsleiterströme Ii den Wert null ergeben muss: (1) Diese Bedingung wird nachfolgend als StromsummeNull-Bedingung bezeichnet. In stark vermaschten Fahr- und Rückleitungsnetzen, wie sie bei den 16,7-Hz-Bahnsystemen bereits seit langer Zeit und bei den 50-Hz-Bahnsystemen durch den Einsatz statischer Umrichter zur Speisung und infolgedessen einer geringeren Anzahl an Phasentrennstellen zunehmend vorkommen, ist die Stromsumme-NullBedingung häufig nicht erfüllt, sodass die bestehenden Verfahren auf vermaschte AC-Bahnnetze zum Teil nicht anwendbar sind. I i i = 1 n = 0 ∑
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