Trazione elettrica. Il sistema I componenti

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1 Trazione elettrica Il sistema I componenti Genova 7 novembre

2 PROGRAMMA - Approvvigionamento energia in AT, regole per la connessione - I sistemi di trazione elettrica dalle tranvie all AV e relative SSE - Le linee di contatto convenzionali e alta velocità - Interoperabilità e compatibilità elettromagnetica - Impianti luce e forza motrice Genova 7 novembre

3 S.T.I. (TSI) Specifiche tecniche interoperabilità per linee AV e per linee convenzionali (settore energia) 3

4 PREMESSA LE IMMAGINI E I TESTI DI QUESTO CORSO, ANCORCHE TRATTE DA PUBBLICAZIONI UFFICIALI SONO PENSATE PER UN USO DIDATTICO E NON POSSONO ESSERE UTILIZZATE PER VALUTAZIONI TECNICHE. SI RACCOMANDA DI FARE RIFERIMENTO AI CAPITOLATI E ALLA DOCUMENTAZIONE DI PROGETTO 4

5 IL SITEMA -La scelta del sistema rappresenta per una ferrovia una decisione importante -Le alternative sono: trazione con motori termici (minor costo di impianto) trazione elettrica (minor costo di esercizio, controllo fumi) -Storicamente i sistemi T.E. sono nati quando mancavano alternative alla trazione a vapore, in Europa 1881 tramvie el. Parigi, Berlino 1890 metro di Londra, ( funzionava a vapore dal 1863 ) -Altri sistemi, batteria, fune, hanno applicazioni particolari -Nel campo della trazione elettrica si possono scegliere sistemi a C.C. o a C.A. -Per la C.C. sono in uso tensioni da 600 a 3000 V -Per la C.A V 16,7 Hz V 50Hz -A livello CENELEC le tensioni ammesse sono codificate Norma CEI EN Complessivamente i fascicoli CT 9 sono una settantina e si occupano di tutti gli aspetti veicoli linee ecc.. 5

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9 Milano11 aprrile

10 Riepilogo tensioni previste 10

11 Distribuzione dei sistemi di trazione per le linee di collegamento in Europa 11

12 Linee lunga distanza elettrificate nel mondo alla fine del 2002 fonte UIC DC 1,5 kv circa km 7,8% del tot. DC 3 kv circa km 35% del tot. AC16,7Hz 15 kv km 15% del tot. AC 50Hz 25 kv km 40,5% del tot. Nelle varianti monof. e 2x25 k Altri sistemi (750V..) km Totale oltre km su

13 I COMPONENTI IMPIANTI DI PRODUZIONE IMPIANTI DI TRASPORTO IMPIANTI DI CONVERSIONE IMPIANTI DI ALIMENTAZIONE DEI TRENI TRAMITE L.D.C. 13

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15 COMPONENTI CENTRALI ELETTRICHE LINEE ELETTRICHE DI TRASPORTO A.T. SOTTOSTAZIONI DI CONVERSIONE NEL CASO DELLA C.C. O TRASFORMAZIONE SOLTANTO NEL CASO DELLA C.A. 50Hz CONVERSIONE DI FREQUENZA 16,7Hz 15

16 SCHEMA SSE CONVERSIONE C.C. DUE GRUPPI SILICIO C in RFI è a valle di L 1 linea primaria 2 interruttori tripolari linea 3 sbarre trifasi AT 4 interruttori di gruppo 5 sezionatori tripolari 6 trasformatori trifasi 7 raddrizzatori al silicio 8 sbarra c.c. positiva 9 sbarra c.c. negativa 10 Extrarapido 11 Sezionatori c.c. 12 Filtri 13 Collegamento a l.d.c. 16

17 Pianta tipo S.S.E. a C.C. di RFI 17

18 S.S.E. 3 kv CC Firenze Rifredi 18

19 ALIMENTAZIONE 2x25 kv 50Hz linee AV Italiane 19

20 Schema tipo di una S.S.E. Linea AV (2 Trafo 60 kva cad.) 20

21 SCHEMA DI SSE PER TRAMVIA DOTATA DI UN SOLO GRUPPO 21

22 ALIMENTAZIONE DEL TRENO TIPOLOGIE DI LINEE DI CONTATTO Catenaria con sospensione longitudinale Catenaria con sospensione trasversale Catenaria rigida Terza rotaia Circuito di ritorno Disturbi: armoniche e squilibri verso AT, tensioni indotte specie nelle linee telefoniche, corrosioni 22

23 Linea Fi Rm (direttissima) 3 kv cc 23

24 Direttissima FI RM ldc 24

25 Linea AV BO - MI 25

26 Linea di contatto per tram 26

27 Linea di contatto per tram In curva 27

28 Linea per tram: palo con regolazione del tiro del filo 28

29 CATENARIA RIGIDA 29

30 ESEMPIO DI ALIMENTAZIONE CON TERZA ROTAIA -a supporto del conduttore -b collare di bloccaggio -c isolatore -d supporto di fissaggio rotaia -e cuneo di bloccaggio -f copertura isolante 30

31 Terza rotaia con superficie di contatto verticale 31

32 CATENARIA CON SOSPENSIONE LONGITUDINALE REGOLAZIONE COMPLETA LUNGHEZZA m -1 o 2 funi 1 o 2 fili sez. complessiva da 140 a 610 mm -Funi fisse o regolate -Tipo compound (con fune ausiliaria) -Tipo con sospensione ad Y -Distanza fra i pali in rettifilo m -Tiro dei conduttori da 70 a 220 Nw/mm 32

33 Tipologie di conduttori : 33

34 Tipologie di conduttori : CONDUTTORE NON PIU AMMESSO DALLA LEGISLAZIONE ITALIANA 34

35 Tipologie di conduttori : N.B. attualmente sono in fase di sperimentazione anche fili sagomati in CuAg per la c.c. e in CuMg per il 25kV 50 Hz 35

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37 PENDINI PER LINEA DI CONTATTO Pendino per l.d.c fune regolata 37

38 Ormeggio regolato 2 funi 2 fili 38

39 VISTA DI UNA LINEA IN FASE DI RINNOVO 39

40 DISPOSITIVO DI REGOLAZIONE RAPPORTO 1 A 2 40

41 DISPOSITIVO DI REGOLAZIONE SU PALO RAPPORTO 1 A 5 41

42 Linea per velocità da140 km/h a 180 km/h :1 tipo Sezione totale 320 mmq : n 1 Fune Portante Regolata (rame sez. 120 mmq; Tiro = 1375 kg) n 2 Fili di Contatto Regolati (rame sez. 100 mmq x 2 ; Tiro = 750 kg) (freccia positiva al centro campata pari a 1/1000) Pendini in Filo di Rame diam. 5 mm, pendinatura tipo binata Isolamento Realizzato con isolatori VR+PTFE Con o senza trefolo ceraunico Palificazione con pali tubolari tipo M o spec. LS 42

43 Linea per velocità da140 km/h a 180 km/h : 2 tipo Sezione totale 440 mmq : n 2 Funi Portanti Regolate (rame sez. 120 mmq x 2 ; Tiro = 1125 kg/cad.) n 2 Fili di Contatto Regolati (rame sez. 100 mmq x 2 ; Tiro = 1000 kg/cad.) (freccia positiva al centro campata pari a 1/1000) Pendini in Filo di Rame diam. 5 mm, pendinatura tipo binata Isolamento realizzato con isolatori VR+PTFE Con o senza trefolo ceraunico Palificazione con pali tubolari tipo M o spec. LS 43

44 Linea per velocità da140 km/h a 180 km/h : 2 tipo 44

45 Linea D.D. per velocità Max a 250 km/h : 3 tipo Sezione totale 540 mmq : n 2 Funi Portanti Regolate (rame sez.120 mmq x 2 ; Tiro = 1500 kg/cad.) n 2 Fili di Contatto Regolati (rame sez. 150 mmq x 2 ; Tiro = 1875 kg/cad.) (freccia positiva al centro campata pari a 1/1000) Pendini in fune di rame diam. 16 mmq, pendinatura tipo binata Sospensioni di nuovo tipo A Cigno in alluminio Isolamento realizzato con isolatori VR+PTFE Tirantini curvi in alluminio Sostegni a Portale 45

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47 PENDINI PER LINEA DI CONTATTO Pendino per l.d.c fune regolata 47

48 CATENARIE SNCF: 1,5 Kv COMPOUND sopra, E 25 Kv sotto I TRATTINI VERTICALI CHE COLLEGANO LAFUNE AI FILI RAPPRESENTANO I PENDINI 48

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50 LINEE DB FINO A 100 Km/h 50

51 Re

52 DIAGRAMMA DELLE DILATAZIONI PER Re

53 LA l.d.c. 25 kv ITALIANA LA LINEA COSTITUITA DA UNA FUNE DA 120 mmq E UN FILO SAGOMATO DA 150 mmq COMPRENDE POSTI DI PARALLELO POSTI DI CONFINE FRA LINEE 25kV E 3 kv 53

54 Linea AV BO - MI 54

55 Milano11 aprrile

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58 ALLUNGAMENTI E DILATAZIONI Allungamento elastico Allungamento plastico (creep) Dilatazioni termiche per temperatura aria Dilatazioni termiche per irraggiamento solare Dilatazioni termiche per effetto Joule qando la linea è percorsa da corrente 58

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62 ORDINE DI GRANDEZZA DEI COSTI PARTE ELETTRICA (2010) Linea primaria 132 kv 80 MW k a km Come sopra, in cavo 0,6 1 M a km SSE per 3 kv CC da 10 MW 6 8 Mln SSE per tranvia 750V CC 0,8 1 Mln Linea di contatto 440 mm tipo RFI 250 k al km Linea di contato per tranvia 0,7 M al km Sistema di supervisione e telecomando più di 1 M.. Escluse le linee di supporto 62

63 I VEICOLI ATTIVI Prelevano energia dalla linea di contatto mediante un dispositivo di presa (pantografo) ed alimentano i motori, e i servizi di bordo Locomotori di trazione elettrotreni 63

64 - I MEZZI DI TRAZIONE POSSONO AVERE MOTORI A cc O ca -IN OGNI CASO EFFETTUANO A BORDO TUTTE LE REGOLAZIONI NECESSARIE PER OTTENERE LE CARATTERISTICHE DI VELOCITA E SFORZO DI TRAZIONE ADEGUATE AL CARICO E ALLA LINEA - ATTUALMENTE VENGONO USATI ESCLUSIVAMENTE MOTORI ASINCRONI ALIOMENTATI A TENSIONE E FREQUENZA VARIABILI TRAMITE INVERTER 64

65 CIRCUITO DI TRAZIONE LOC. E

66 IMPIANTI DI ILLUMINAZIONE E F.M. IMPIANTI A SERVIZIO VIAGGIATORI Illuminazione: atri, marciapiedi, pensiline, sottopassaggi,gabinetti, deposito bagagli,edicole,biglietterie, cab. Telefoniche, Ascensori, montascale, scale mobili ecc.. Pannelli segnaletica orari Diffusione sonora 66

67 IMPIANTI DI ILLUMIAZIONE E F.M. IMPIANTI PER SERVIZIO Illuminazione piazzali, camminamenti, zone deviatoi, uffici (ev.), locali polizia Alimentazione sistemi: segnalamento condizionamento, pompaggio acque, carica batterie, snevamento deviatoi,prese per pulizia treni Alimentazione locali manutentori e pulitori 67

68 IMPIANTI DI ILLUMINAZIONE E F.M. LA POTENZA IMPEGNATA IN UNA STAZIONE DI MEDIA GRANDEZZA DI RFI E INTORNO AI 100 Kw escluso riscaldamento scambi (medi 8 kw a deviatoio) NELLE STAZIONI PIU GRANDI NECESSITANO MOLTE CENTINAIA DI Kw NORMALMENTE SONO ALIMENTATE IN MEDIA TENSIONE E SUDDIVISE IN PIU CABINE, SPESSO CNNESSE AD ANELLO PER I SERVIZI ESSENZIALI SONO DI SOLITO PREVISTE DELLE ALIMENTAZIONI RIDONDATE, ED ANCHE GRUPPI DI CONTINUITA 68

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70 CONFIGURAZIONE DEGLI IMPIANTI TE SCHEMATIZZAZIONE DELLE ALIMENTAZIONI TE San Rocco ENEL San Damaso ENEL LP 132 kv SSE SSE P. Fissiraga SSE Fiorenzuola SSE Beneceto SSE Modena 132/±25 kv LC 25 kv LFM 25kV/220V 70

71 SCHEMA DI ALIMENTAZIONE 380 kv ENEL SAN ROCCO ENEL SAN DAMASO SSE PIEVE DI FISSIRAGA SSE FIORENZUOLA SSE BENECETO SSE MODENA 37 km 48 km 48 km 37 km 71

72 150 kv -25 kv -25 kv FEEDER SSE 50 kv L.C. +25 kv +25kV 72

73 Scelta di sistema 2 x 25 kv c.a. Riduzione dell induzione elettromagnetica 73

74 Schema funzionale di principio del sistema di alimentazione a 2 x 25 kv Feeder - 25 kv 50 % 50 % 25 % 25 % SSE 25 % L.d.c kv 50 % 50 % 50 % 75 % 100 % 25 % 50 % Cella 1 (libera) Cella 2 (libera) 50 % Cella 3 (occupata) 50 % 74

75 Scelta di sistema Linea di contatto Feeder Trefolo di terra 75

76 LINEE A 25 kv - CIRCUITO DI RITORNO E DI TERRA Sostegni TE Trefolo aereo Trefolo interr. C.I. BINARIO PARI C.I m Collegamento P/D Collegamento P/D Collegamento P/D 750 m C.I. BINARIO DISPARI C.I. Sostegni TE Trefolo interrato Trefolo aereo 76

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