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Il Sistema di alimentazione delle linee Il Sistema di alimentazione delle linee ferroviarie Italiane ad Alta Velocitferroviarie Italiane ad Alta Velocitàà::
esigenze e nuove soluzioniesigenze e nuove soluzioni
Prof.ing. Alfonso Capasso
Torino 26 Maggio 2009
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LINEE FERROVIARIE AV – CARATTERISTICHE PRINCIPALI
Velocità massima 300 km/h
Raggio di curvatura minimo 5450 m
Pendenza massima allo scoperto 18 %o
Pendenza massima in galleria 15 %o
Sopraelevazione massima 10,5 cm
Raggio minimo raccordi altimetrici 20 km
Distanziamento minimo treni 5’ (in entrambi i sensi di marcia)
Larghezza della sede 13,6 m
Interasse binari 5 m
Sezione utile gallerie naturali 82 m2
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Sistemi di elettrificazione ferroviaria: dimensionamento
Vincoli/obiettivi di progetto:
max c.d.t. per mantenere V ai pantografi a valore sufficiente per garantirne marcia regolare e secondo orario:
densità max di corrente nei conduttori entro il limite termico: 4 A/mm2
contenimento delle potenze erogate dalle macchine in SSE in funzione della loro taglia e dei loro limiti di sovraccaricabilità
Output: - numero, posizione e “taglia” delle SSE,
- configurazione e sezioni dei conduttori della linea di trazione
Tipo di trazione Vmin Vn Vmax
3 kV c.c. 2000 3000 3600
15 kV 16 e 2/3 Hz 12000 15000 17250
25 kV 50 Hz 19000 25000 27500
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SCHEMA TIPO DI ALIMENTAZIONE PRIMARIA DELLE TRATTE 3kVcc (tipo DIRETTISSIMA Roma- Firenze)
~ 16km ~ 16km ~ 16km ~ 16km ~ 16km ~ 16km
~ 100km
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SCHEMA TIPO DI ALIMENTAZIONE PRIMARIA DELLE TRATTE AV 2x25 kV c.a.
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ALIMENTAZIONE DEL CIRCUITO DI TRAZIONE ELETTRICA 2x25 kV
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Le SottoStazioni Elettriche svolgono la funzione di trasformazione da AT (132 kV) a 2x25 kV per la TEIl distanziamento tra le SSE è di circa 50 km Ciascuna sottostazione elettrica è composta da due sezioni di trasformazione ciascuna equipaggiata con macchine da 60 MVA (riserva 100%)
Tra una SSE e l’altra sono ubicati 3 Posti di Autotrasformazione e di Parallelo distanziati di circa 12 kmCiascun posto di parallelo intermedio è composto da due (tre) sezioni di autotrasformazione con autotrasformatori da 15 MVA In prossimità del Posti di Confine elettrico (POC) è previsto un PP costituito da un solo modulo da 15 MVA (Posto di parallelo Semplice -PPS)
ALIMENTAZIONE DEL CIRCUITO DI TRAZIONE ELETTRICA 2x25 kV
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Trazione elettrica 2x25 kV - 50 Hz – Principio di funzionamento
Il sistema 2x25kV ha notevoli vantaggi rispetto al 25 kV semplice:maggiore distanza tra le sottostazioni;correnti in linea mediamente inferiori;riduzione delle interferenze con i circuiti telefonici e telegrafici;riduzione dell'induzione e.m. in acquedotti, oleodotti, metanodotti, recinzioni metalliche e altre strutture simili.
Cella 1 (libera)
Feeder - 25 kV
L.d.c. + 25 kV 50 % 50 %
50 % 50 % 25 % 25 %
25 %25 %75 %
50 % 100 %
50 %50 %
50 %
Cella 3 (occupata)
SSE
Cella 2 (libera)Cella 1 (libera)
Feeder - 25 kV
L.d.c. + 25 kV 50 % 50 %
50 % 50 % 25 % 25 %
25 %25 %75 %
50 % 100 %
50 %50 %
50 %
Cella 3 (occupata)
SSE
Cella 2 (libera)
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ALIMENTAZIONE DEL CIRCUITO DI TRAZIONE ELETTRICA 2x25 kV
InterruttoreSezionatore
Chiuso Aperto
PPS - SALONE PPD - ZAGAROLO PPD - LABICO PPD - COLLEFERRO PPD - SUPINO PPD - CECCANO
SSEGallicano
(fasi 4-8)
SSEAnagni
(fasi 4-12)
POC
SSES. Giovanni
(fasi 4-12)
InterruttoreSezionatore
Chiuso Aperto
PPS - SALONE PPD - ZAGAROLO PPD - LABICO PPD - COLLEFERRO PPD - SUPINO PPD - CECCANO
SSEGallicano
(fasi 4-8)
SSEAnagni
(fasi 4-12)
POC
SSES. Giovanni
(fasi 4-12)
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CIRCUITO DI TRAZIONE ELETTRICA 2x25 kV – Linea di Contatto LC
Le linee AV/AC sono elettrificate con il sistema 2x25 kVca, impiegano una catenaria (corda portante + filo di contatto) di sezione globale pari a 270 mm2;
Il sistema tradizionale a 3kVcc viene utilizzato:nei tratti di avvicinamento ai "nodi" (stazioni terminali di ciascuna tratta): linea di contatto di sezione globale pari a 540 mm2;nelle linee di interconnessione tra l'alta velocità e le linee "lente" esistenti: linea di contatto da 440 mm2.
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CIRCUITO DI TRAZIONE ELETTRICA 2x25 kV – Linea di Contatto LC
Filo di contattoFeeder
Trefolo di terra
Fune portante
Filo di contattoFeeder
Trefolo di terra
Fune portante
conduttori aerei
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LINEA DI CONTATTO ALL’APERTO
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LINEA DI CONTATTO IN GALLERIA
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LINEA DI CONTATTO IN GALLERIA
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Circuito di terra di protezione e circuito di ritorno TE
In ambiente elettrificato a 25 kVca il circuito di protezione ed il circuito di ritorno corrente di trazione costituiscono un sistema unico.Il circuito per ciascun binario è costituito dai seguenti conduttori:- Rotaie;- Conduttore di terra aereo, sez. 150 mm2 , in lega di Alluminio
- Dispersore lineare interrato in rame, sez. 95 mm2 ;I dispersori del BP e del BD vengono collegati tra loro ogni 750 m; inoltre ogni 1500 m circa ciascun dispersore è collegato al proprio binario attraverso una cassa induttiva.Al dispersore lineare sono collegate tutte le masse che rientrano in zona a rischio di tensionabilità (4.3 m dall’asse binario)
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CIRCUITO DI RITORNO E DI TERRA
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Compatibilità elettromagnetica
25 kV 3 kVPOC
Giunto POC
Treno 25 kV
Correnti condotteCorrenti disperse
POSTO DI CONFINE ELETTRICO
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Posto di Confine Elettrico - POC
Per ogni binario di interconnessione e imbocco vanno inserite l’unità trasformatore separatore (TS) lato 25 kV e l’unità
filtri lato 3 kV
25 kV
1 km 1 km
3 kVPOC
Giunto 1 Giunto 2Giunto POC
110 m
1,8 mcavo da 120 mm2TS Filtro
binario
Filtrol.d.c.
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SISTEMA ALTA VELOCITASISTEMA ALTA VELOCITA ’’TRATTA Bologna TRATTA Bologna -- FirenzeFirenze
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SCHEMA DI ALIMENTAZIONE DELLA TRATTA AV BOLOGNA-FIRENZE
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• STAZIONE PRIMARIA TERNA
• CABINA PRIMARIA ENEL DISTRIBUZIONE
• SSE DI SMISTAMENTO AV S.BENEDETTO DEL QUERCETO
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SSE DI SMISTAMENTO AV S.BENEDETTO DEL QUERCETO
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SSE CHIVASSO
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VIADOTTO IDICE
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SSE AV IDICE
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SSE ANAGNI
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SSE AV FIRENZE CASTELLO
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SSE AV FIRENZE CASTELLO
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SSE AV FIRENZE CASTELLO
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Luce e Forza Motrice – LFIl Sottosistema LF comprende:
Impianti di alimentazione dei sistemi tecnologici (SA) ubicati:
nei Posti Periferici Fissi (fabbricati e locali in galleria)lungo Linea (ad es.: BTS, RTB)
Impianti di alimentazione per i sistemi a servizio della sicurezza in galleriaIlluminazione delle vie di esodo in galleriaIlluminazione delle nicchie tecnologicheIlluminazione di piazzali accessi primari ed imbocchi finestraImpianto idrico antincendioImpianto di controllo fumiDiffusione Sonora e Telefonia di EmergenzaImpianti di TelecomunicazioneImpianti di Antintrusione e TVCCEliporti
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Sistema 25 kV (alimentazione da feeder) Posto di trasformazione su palo
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Cunicolo a tre gole
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Sistema AC Bo-Fi - Impianti LF
Sistema 25 kV (da Feeder)6 Posti Tecnologici allo scoperto3 Posti Tecnologici in galleria
Sistema 15 kV (da ENEL)4 Punti di adduzione ENEL
18 Cabine MT/BT all’aperto
17 Cabine MT/BT in galleria
80 km circa di linea trifase MT in cavo
180 km circa di linea trifase BT a 1000 V
260 km circa Fibra Ottica Multimodale
660 nicchie NLF (circa)
1300 nicchie tecnologiche (circa)
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Schema Elettrico Generale Distribuzione LFM
Cab. Sicurezza
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Protezione e Riconfigurazione Rete 15 kV
ENEL 1 ENEL 4ENEL 3ENEL 2
15 kV
Il sistema di alimentazione è radiale, delle 4 adduzioni ENEL una è di riserva
1) Il sistema di Protezione isola il tronco guasto2) Il sistema di Automazione riconfigura la rete al fine di ripristinare l’alimentazione
Il sistema di Protezione e Selezione del tronco guasto lavora in modo indipendente dal sistema di Automazione.In caso di guasto:
Cabina ..Cabina 1 Cabina 2 Cabina 3 Cabina .. Cabina .. Cabina ..Cabina ..
RISERVA
SCHEMA DI PRINCIPIO
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Sicurezza in Galleria - Sistema 15 kV Sistema di Protezione e Selezione del Tronco Guasto
•I sistemi di protezione BT e MT sono indipendenti dal sistema di Automazione
•Rete di distribuzione MT 15 kV e dorsali BT 1 kV dotate di un sistema di eliminazione dei guasti a logica accelerata
•I relè di protezione individuano in modo selettivo il guasto utilizzando logiche di blocco e telescatto. Tali informazioni sono trasferite a mezzo di interfaccia in fibra ottica
•Il sistema di protezione, indipendentemente dal senso di alimentazione, identifica ed isola la sezione di dorsale affetta da guasto aprendo gli interruttori subito a monte e a valle della stessa.
•Le Cabine Sicurezza hanno passo di circa 5 Km: il sistema di protezione di MT utilizza una interfaccia a fibra ottica monomodale
•I QdT hanno passo di 250 m: il sistema di protezione dei circuiti ad 1 kV utilizza una interfaccia a fibra ottica multimodale
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Protezione e Riconfigurazione Rete 15 kV
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51 50-5150-51
50-51-67N
Senso di alimentazione
Intervento del Sistema di Automazione
Rialimentazione
50-51- 67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51- 67N
50-51- 67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51- 67N
ENEL ENEL
50-51-67N
50-51-67N
50-51 50-5150-51
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51- 67N
Senso di alimentazione
Intervento del Sistema di Protezione
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Architettura del Sistema di Alimentazione 15 kV – 1 kV
ENEL 1 ENEL 2
QdT
Cabina
1Cabina
2
Cabina
n
GALLERIA
15 kV
1 kV
GALLERIA
Cabina
…
1 kV1 kV
Le Cabine MT/BT alimentano le dorsali 1 kV da una sola estremitàLe dorsali 1 kV (una per ciascun binario) alimentano le utenze poste in galleria (Quadri di tratta 1000/240 V ubicati ogni 250 m)
In caso di guasto:1. Il Sistema di Protezione seleziona il tronco guasto2. Il Sistema di Automazione, utilizzando l’alimentazione di riserva, rialimenta la dorsale guasta
Il sistema di alimentazione 1 kV sopporta il primo guasto senza degrado
1 kV
![Page 39: Il Sistema di alimentazione delle linee ferroviarie ... · ¾nelle linee di interconnessione tra l'alta velocità e le linee "lente" esistenti: linea di contatto da 440 mm. 2. CIRCUITO](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022022720/5c65fa1c09d3f2e4308b88da/html5/thumbnails/39.jpg)
Protezione e Riconfigurazione Reti 1 kV
Il sistema di alimentazione è radiale.
1) Il sistema di Protezione isola il tronco guasto
2) Il sistema di Automazione riconfigura la rete al fine di ripristinare l’alimentazione
Cabina1 Cabina2
Il sistema di Protezione e Selezione del tronco guasto lavora in modo indipendente dal sistema di Automazione.In caso di guasto:
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