为什么奥斯陆地铁的再生制动器只有在“临近”时才与其他列车共享能量？

我在Wikipedia上读到，奥斯陆地铁（Oslo Metro）具有再生制动功能，但没有电池来储存能量。因此，只有在“附近”有另一列火车利用能量时，才能利用能量。

“附近”有多远？

由于公共隧道的瓶颈，所有线路在出发点之间有15分钟的间隔。这意味着每条火车之间通常只有几公里的距离，但在网络的某些部分，几条线共享同一条轨道（例如公用隧道和其他一些延伸段）除外。

• 为什么不能在那几公里内共享能量？

• 沿着导线的电阻是否值得？

• 不能将能量反馈回电网吗？

沿着导线的电阻是否值得？

那将是一个因素。该文章指出，每台火车具有12 x 140 kW的电动机，每列火车的总功率为1680 kW（1.68 MW）。该系统为750 V DC，通常在某些部分使用第三根导轨，而在其他部分使用高架线。在这些功率水平下，将涉及2000 A的电流，因此线路电阻无疑成为一个问题。线路电阻也可能是断路器操作和跳闸时间的一个因素，并进一步限制了部分的最大长度。

还要记住的另一个因素是，发电站（基本上是变压器/整流器/滤波器和断路器）将沿线分布，每个发电站之间都带有隔离器。在这种情况下，电流不能从一个部分流向另一部分。我怀疑这是“附近”限制的真正原因。

不能将能量反馈回电网吗？

可以，但是这将要求逆变器将直流电转换为交流电，而在这些功率水平上，这些价格并不便宜，而且占空比（所涉及的再生时间）可能并不值得。

附加信息。

• 操作系统MX3000。

每小时0到40公里（0到25英里）的加速度限制为每秒1.3米平方（4.3 ft / s2）。在此阶段，满载列车使用5.0安培的电流。

因此，每列火车的最大电流为5000A。我找不到钢轨的任何电阻表，因此无法提供每公里电压降的估计值。

出于明显的原因，任何铁路网都被分为隔离部分，并且每个部分都通过其自己的变压器，断路器和开关与中压或高压电网分开供电。

同一区间内的两列火车可以直接共享动力。不同区域的火车只能通过网格来做到这一点。由于奥斯陆地铁使用直流电，而整流器通常是单向的，因此无法通过电网共享电力，因此仅限于同一区间内的列车。

下图显示了交流架空线中的部分隔离器。这些部分由三相高压电网的不同相供电，以实现负载平衡。

图片来源

电气铁路家伙在这里。

长距离传播

我已经看到600V电车线在单个铰接车的重载〜300A负载下，距变电站四英里处仅跌至200V。（4/0线，107 mm2，导轨为回线）。

第三条轨道更加坚固，但地铁列车却重得多。通常，第三轨履带板在400安培的电流下熔合（每个履带板，并非每个履带板都立即接触），最多可容纳8辆汽车。奥斯陆经营大型铰接式汽车，其中有3辆电动。

如果再生电力通过变电站，那么它的处境将更加不利。

我的意思是，如果地铁列车愿意或能够无限制地增加电压，则可以将其再生功率推向任何距离。不受调节的直流电动机再生器可以像旧的电感恒流源一样工作，增加电压直到电流流过。燃烧掉大部分的传输损耗就可以了，这是“自由能”。但是，它达到了以下条件的限制：a）车载设备（尤其是电动机的绝缘强度），以及b）第三根导轨。BART的目标是拥有1000伏特的第三条轨道，但发现在最坏的情况下，即使在温带气候下，刹车灰尘上的雨水也会导致引人注目的飞弧。他们将电压降至900伏，但这仍然很麻烦。奥斯陆已经达到750，没有太多的净空。

确实，为了高效地进行再生，附近需要有一列已经将电压拉低并能够吞噬这些放大器的火车。

重新生成网格

这很困难，尤其是因为注入几兆瓦的功率几秒钟对电网并不是那么有用。

而且，DC-AC再生本身很困难，每个变电站都需要大型硅逆变器。

在黄金时代，旋转变流器完全具备高效的DC-AC再生能力（事实上，它们具有防止意外再生的电路，例如变电站的本地电网出现掉电，导致其通过架空线从另一个变电站反向馈电） 。电力铁路拥有更多自己的交流配电。第三轨电压仅为600V，因此具有更大的净空。但是，汽车无法胜任：当时的地铁非常简单，车厢间的控制线上只有7-12根电线。

汞弧整流器问世后，旋转转换器就被废除了，甚至在第一批再生汽车问世时，旋转转换器也已不复存在。

我不希望旋转转换器出现任何复苏（更可惜的是，因为它们很简单，实际上在本地电网中具有正确的功率因数，而且由于它们很简单而具有竞争力）。因此可以归结为复杂的大型逆变器。鉴于回售电力所带来的有限的经济收益，只有像BART这样非常先进的（高R＆D）系统才能将其脚趾从DC投入电网再生。

刹车时，您的主要目标是摆脱多余的能量，因此您实际上并不关心将如何有效地使用它。即使电阻损耗接近100％，使用再生制动也比仅使用机械制动要好。因此，这当然与电源线电阻无关，而仅与电网可以处理的内容有关。

为什么不能在那几公里内共享能量？

在隔离段的简单情况下，需要在可能进行再生制动的线路延伸长度与受电气故障影响的线路延伸长度之间进行权衡。即，如果整个电网都可以用于再生制动，那么单个故障也会使整个电网瘫痪。

实际上，从理论上讲，但从经济上讲，更复杂的解决方案是可能的。

不能将能量反馈回电网吗？

用稳定的能量消耗向电网中馈送能量会非常迅速地提高电压，典型的发电厂将无法足够快地调整其输出以进行补偿。如果本地电网无法处理此类过压尖峰，则构建逆变器毫无意义。即使电网可以处理额外的传入能量，该解决方案在经济上也不可行。