1-fase AC hoogspanning

Voor al je vragen over het elektriciteitsnet, hoog- en middenspanningstechniek waarop je het antwoord maar niet kunt vinden. Wellicht kan iemand je helpen
Plaats reactie
PJK
middenspanning
Loads: 24
Aangesloten op: 31 mei 2019 17:18

1-fase AC hoogspanning

Load door PJK » 21 sep 2019 20:30

In Duitsland kwam ik redelijk wat hoogspanningslijnen tegen, 110kV, die op eenfase draaien. Viel me op omdat er maar 4 draden aan een mast hangen, en volgens de netkaart gaat het daar om 1 fase. Met 4 draden per mast neem ik aan dat dat dan twee circuits zijn met telkens een fase en een nuldraad.

Wat is de reden dat dit zo is aangelegd? Welk voordeel wordt er gehaald uit één fase over twee draden ipv drie over drie draden? Je krijgt dan toch een ongelijke belasting aan de generatorkant?

Mastbeeld van deze aansluiting
Shrek
380 kV + Netkaartcrew
Loads: 1884
Aangesloten op: 18 mei 2012 17:53
Favoriete mastsoort: dubbelvlag mast

Re: 1-fase AC hoogspanning

Load door Shrek » 21 sep 2019 20:38

Dat is bahnstrom, de Duitse spoorwegen hebben hun eigen elektriciteitsnet. Dit draait inderdaad niet op driefasen maar op 2 fasen. Het is wel geen neuter en fase, maar 2 fasen die 180° gedraaid zijn tegenover elkaar (tegen 120° voor een normaal hoogspanningsnet).

Mastbeeld van deze aansluiting
Knarvel
380 kV + Netkaartcrew
Loads: 952
Aangesloten op: 29 apr 2012 18:19
Favoriete mastsoort: Gaffelmast

Re: 1-fase AC hoogspanning

Load door Knarvel » 22 sep 2019 01:33

Waar we nog aan toe kunnen voegen dat deze Bahnstrom met een frequentie van 16,7 Hz bedreven wordt, wat de reden was een apart net met ook eigen centrales te bouwen. Intussen hebben we vermogenselektronica die in staat is deze rare spanning uit het normale 50 Hz net te maken, en zou dit net niet verder uitgebreid hoeven te worden. In de praktijk hebben nog steeds de omvormerstations (statisch of roterend) een uitgangsspanning van 110 kV die in vele "Unterwerke" naar de bovenleidingsspanning van 15 kV getransformeerd wordt. Een direkte voeding met 50 Hz hoog- of middenspanning van deze Unterwerke (zoals in NL en de BE gedaan wordt) is mij tot dusver niet bekend.

PJK
middenspanning
Loads: 24
Aangesloten op: 31 mei 2019 17:18

Re: 1-fase AC hoogspanning

Load door PJK » 22 sep 2019 09:46

Dank voor de snelle opheldering! Weer iets om me in te verdiepen ☺️

Henk
150 kV
Loads: 157
Aangesloten op: 19 mei 2013 18:31
Favoriete mastsoort: Deltamast

Re: 1-fase AC hoogspanning

Load door Henk » 18 nov 2019 20:10

Als toevoeging het volgende.

De frequentie van 16,7 Hz is de iets aangepaste frequentie van 16 2/3 Hz. Dat is dus precies een derde van 50 Hz.
De reden om met een verlaagde frequentie te werken, heeft een goede reden.
Om de bovenleiding met hoge spanning (10.000 volt of meer) te voeden moet gebruik gemaakt worden van wisselspanning. Dan kan men met een transformator de hoge spanning in een locomotief of motorwagen naar een lagere bruikbare spanning voor de elektromotor(en) omzetten.
Deze e-motor moet dan uiteraard op wisselspanning kunnen werken.
In feite is dit een gelijkstroommotor. Gelijkstroommotoren hebben een stator (vaste deel) en een rotor (ronddraaiend deel). De stator is een aantal electro-magneten. De rotor bestaat ook uit electro-magneten. Deze moeten echter steeds om gekeerd worden, omdat de motor anders maar één keer een stukje draait (gelijkspanning) want zonder wisseld magnetisch veld geen beweging. Als de polen van de magneten van de rotor steeds omgekeerd worden, dan duwen deze zich als het ware af tegen de magneten van de stator. Dat omkeren van de polen van rotor gebeurd door de commutator. Met koolborstels wordt de gelijkstroom op een rondsel (commutatior) gebracht. Dit rondsel is verdeeld in gelijke delen naar het aantal polen van de magneten van rotor. Omdat dit rondsel met de rotor meedraait wordt steeds de werking van de magneten van de rotor zo aangepast, dat de motor blijft draaien. De koolborstels zijn aan slijtage onderhevig en gevoelig voor vonkvorming. Onderhoud is nodig.

Voor deze gelijkstroom (serie) motor maakt het in principe niet uit of deze met wissel- of gelijkspanning gevoed wordt. Bij wisselspanning is het probleem, dat deze een wisselend veld opwekt (wat niets toevoegd aan de motor) en wat de werking van de motor niet bevorderd. De koolborstels zullen heel erg gaan vonken, slijtage en kortsluiting is mogelijk. Ook het rendement is (relatief) laag.

Dit lost men op door met compensatiespoelen in de motor te werken; het wordt daarmee een speciaal voor wisselspanning onntworpen motor. Deze compensatiespoelen maken de motor al veel beter bruikbaar voor 50 Hz. Echter, er beleven toch problemen met vonkvorming e.d. optreden. De oplossing is geweest om met een verlaagde frequentie te werken en dat is 16 2/3 Hz geworden.

Als voorbeeld, bij een (zware) boormachine is het vonken goed te zien. Heel veel huishoudelijke aparatuur heeft ook dergelijke motoren voor 230 volt. Deze heten dan universele motoren. De laatste ontwikkeling is om stofzuigers en wasmachines uit te rusten met draaistroommotoren met bijbehorende regelbare driefase spanning m.b.v. elektronica. Dat doen de spoorwegen al veel langer.

De 16 2/3 Hz kan met een motor-generator uit het 50 Hz-net gemaakt worden, tegenwoordig eveneens met vermogenselektronica. Beide mogelijkheden worden benut.
Effciënter is echter (in ieder geval in het verleden voor de vermogenselektronica) om de 16 2/3 Hz wisselspanning rechtstreeks te produceren. Omdat de eerste elektrificatie in de bergen plaatsvonden en er toch al elektrische centrales gebouwd moesten worden (zo veel andere centrales waren er niet en de capaciteit niet altijd aanwezig), konden deze gelijk voor 16 2/3 Hz gebouwd worden.
Naast Duitsland, zijn ook Oostenrijk, Zwitserland en Zweden de spoorwegen geëlektrificeerd met 15 kV 16 2/3 Hz. Tegenwoordig is de frequentie op 16,7 Hz gesteld.

Er rijden in Duitsland nog steeds locomotieven met éénfase-wisselspanningsmotoren. Heel veel materieel (locomotieven en treinstellen) hebben echter draaistroommotoren, waardoor de 1-fase spanning gelijkgericht worden voor een gelijkspannings tussencircuit(je), waaruit weer regelbare driefase spanning worden gemaakt, alles met vermogenselektronica. De bovenleiding zou voor dit materieel best 50 Hz mogen zijn.

Vooral in delen van Oost-Duitsland is geen hoogspanningsnetwerk van 110 kV 16,7 Hz en wordt met statische omvormers (vermogenselectronica) de 16 2/3 Hz 1-fase spanning rechtstreeks uit het openbare 50 Hz-netwerk gemaakt. In Zweden zijn ook gebieden zonder 16,7 Hz hoogspanningsnetwerk.
Laatst gewijzigd door 1 op Henk, in totaal 22 keer gewijzigd.

Henk
150 kV
Loads: 157
Aangesloten op: 19 mei 2013 18:31
Favoriete mastsoort: Deltamast

Re: 1-fase AC hoogspanning

Load door Henk » 18 nov 2019 20:14

Zelf heb ik nog wat documenten over de Bahnstrohm van Duitsland, Zwitserland en Zweden. Dit zijn grote pdf's dus deze moeten apart op de site beschikbaarkomen.

Plaats reactie