146 Fachwissen Bahnenergieversorgung 120 (2022) Heft 4 Netzrückwirkungen einer 50-HzZugladestation für BEMU Felix Dschung, Bern (CH) Um batterieelektrische Züge kostengünstig aufladen zu können, besteht die Möglichkeit auf leistungselektronische Komponenten seitens der Infrastruktur weitgehend zu verzichten. Die Bahnenergieversorgung ist dann allerdings eng mit dem speisenden Drehstromnetz verbunden. Anhand praktischer Aufladeversuche mit einem batterieelektrischen Zug wurde untersucht, welche Netzrückwirkungen sich ergeben und inwieweit die relevanten Grenzwerte eingehalten werden. Power grid interferences of a 50Hz train charging station for battery electric trains To charge battery-electric trains cost-effectively, it is possible to largely dispense with power electronic components on the infrastructure side. However, the railway power supply is then closely connected to the feeding three-phase grid. Practical charging tests with a battery-electric train were used to investigate the network feedback effects and the extent to which the relevant permissible limits are complied with. Répercussions sur le réseau d’une station de chargement de rames à batteries opérant à 50Hz Pour pouvoir recharger les trains électriques à batterie à un prix avantageux, il est possible de renoncer en grande partie aux composants électroniques de puissance du côté de l’infrastructure. Toutefois, l’alimentation en énergie ferroviaire est alors étroitement liée au réseau triphasé d’alimentation. Des essais pratiques de recharge d’un train électrique à batterie ont permis d’analyser les répercussions sur le réseau et de déterminer dans quelle mesure les valeurs limites pertinentes sont respectées. 1 Einleitung In einem vorangegangenen Artikel [1] wurde erläutert, wie eine Zugladestation auf Basis eines ScottTransformators gestaltet werden kann und wie sich eine Belastung auf die Spannungsunsymmetrie des speisenden Netzes auswirkt. Bei den Untersuchungen war eine ohmsche Last in Form zweier Widerstandsbänke verwendet worden. Ein realer batterieelektrischer Zug (BEMU) stellt jedoch keinen rein ohmschen Verbraucher dar. Aus Sicht der Ladeinfrastruktur erscheint er vielmehr als geregelte leistungselektronische Last. Leistungselektronische Lasten haben im Allgemeinen folgende Eigenschaften: • Nichtohmsch Die Phasendifferenz zwischen Spannung und Strom kann prinzipiell beliebig eingestellt werden. Daraus ergibt sich ein Leistungsfaktor cos φ, der zwischen 0 kapazitiv, 1 und 0 induktiv liegen kann. Auf diese Weise kann sich mit den gleichen Bauelementen sowohl ein kapazitives, ein ohmsches aber auch ein induktives Verhalten abbilden lassen. • Nichtlinear Die Schaltvorgänge der leistungselektronischen Bauelemente, wie zum Beispiel IGBT oder Triacs, führen zu einem nichtlinearen Zusammenhang zwischen der am Bauteil anliegenden Spannung und dem durch das Bauteil fließenden Strom. Die hierdurch entstehende Verzerrungsblindleistung geht mit Oberschwingungen einher. Diese sind im Allgemeinen unerwünscht, da sie zum einen zu einer stärkeren Beanspruchung des Netzes führen. Zum anderen können OberBild 1: Zugladestation in Ammerbuch-Pfäffingen mit BEMU (Foto: Stadtwerke Tübingen).
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