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Energieversorgung elektrischer Bahnen - gbv.de · Biesenack, George, Hofmann, Schmieder u. a. Energieversorgung elektrischer Bahnen Mit 386 Abbildungen und 96 Tabellen Die Autoren:

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  • Biesenack, George, Hofmann, Schmieder u. a.

    Energieversorgungelektrischer Bahnen

    Mit 386 Abbildungen und 96 Tabellen

    Die Autoren:

    Prof. Dr.-Ing. habil. Hartmut Biesenack, Freital-PesterwitzDipl.-Ing, Erich Braun, Schwalbach

    Dipl.-Ing. Gerhard George, Frankfurt/MainDipl.-Ing. Karl-Heinz Girbert, Frankfurt/Main

    Prof. Dr.-Ing. habil. Gerhard Hofmann, Dresden (Leitung Autorenkollektiv)Dipl.-Ing. Ralf Klinge, Berlin

    Dipl.-Ing. Rainer Puschmann, IgensdorfDr.-Ing. Steffen Röhlig, Großhartau-Seeligstadt

    Dr.-Ing. Ewald Schlechter, BerlinDr.-Ing. Axel Schmieder, Erlangen

    Dr.-Ing. Egid Schneider, WeisendorfProf. Dr.-Ing. Arnd Stephan, Dresden

    Teubner

  • Inhaltsverzeichnis

    1 Struktur der BEV 11.1 Das System „Elektrische Bahn" 11.2 Aufgaben und grundsätzlicher Aufbau der Bahnenergieversorgung 3

    1.2.1 Allgemeine Bemerkungen 31.2.2 Bereitstellen und Übertragen der Bahnenergie 31.2.3 Verteilung der Bahnenergie 4

    1.3 Energieversorgungssysteme 61.4 Bahnstromsysteme 7

    1.4.1 Allgemeines 71.4.2 Gleichstrom-Bahnnetze 91.4.3 16,7-Hz-Wechselstrom-Bahnnetze 101.4.4 50-Hz-Wechselstrom-B ahnnetze 121.4.5 Interoperabilität 14

    1.5 Literatur 15

    2 Energie- und Leistungsbedarf elektrischer Bahnen 172.1 Grundlagen 172.2 Energiebedarfsermittlung 20

    2.2.1 Allgemeines 202.2.2 Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit 212.2.3 Fahrt mit Beschleunigung 222.2.4 Spezifischer Energiebedarf für Nebenverbraucher, Heizung sowie Rangierar-

    beiten 232.2.5 Spezifischer Energieverbrauch ab Stromabnehmer Triebfahrzeug 242.2.6 Spezifischer Energiebedarf ab Unterwerk 242.2.7 Energiebedarf ab Unterwerk 24

    2.3 Beschreibung der Bahnbelastung 252.3.1 Einflussfaktoren 262.3.2 Betriebsstatistische Verfahren 282.3.3 Stochastische Methoden 292.3.4 Simulationsverfahren 342.3.5 Analyseverfahren 37

    2.4 Literatur 42

    3 Bahnenergiebereitstellung 453.1 Grundsätzliche Bemerkungen 453.2 Bahnenergieversorgung Gleichstrom 47

    3.2.1 Bahnenergieversorgung mit Gleichspannung durch Umformung 473.2.2 Bahnenergieversorgung mit Gleichspannung durch Gleichrichtung 48

  • X Inhaltsverzeichnis

    3.3 Bahnenergieversorgung 16,7 Hz 493.3.1 Allgemeines 493.3.2 Einphasenleistung 503.3.3 Einphasensynchrongeneratoren 513.3.4 Zentrale Bahnenergieversorgung 57

    3.3.4.1 Betriebsführung 573.3.4.2 Kraft- und Umformerwerke 61

    3.3.5 Dezentrale Bahnenergieversorgung, Synchron-Synchron-Umformer 763.3.5.1 Grundlagen und Wirkungsweise von Synchron-Synchron-Umformern . . 763.3.5.2 Synchronisieren von Synchron-Synchron-Umformern 82

    3.3.6 Umrichter in der Bahnenergieversorgung 16,7 Hz 863.3.7 Vergleich von zentraler und dezentraler Bahnenergieversorgung 16,7 Hz . . . 89

    3.4 Literatur 92

    4 Bahnenergieübertragung 954.1 Bahnenergieübertragung in Drehstromnetzen 95

    4.1.1 Aufgaben und Anforderungen 954.1.2 Nennspannung und Leistung 954.1.3 Ausführung 96

    4.1.3.1 Überblick 964.1.3.2 Aufbau der Freileitungen 964.1.3.3 Aufbau der Hochspannungskabel 101

    4.1.4 "Koronastrahlung 1034.1.5 Netzfehler 104

    4.1.5.1 Einpolige Fehler 1044.1.5.2 Mehrpolige Fehler 105

    4.1.6 Sternpunkt 1054.1.7 Behandlung des Netzsternpunkts 106

    4.2 Bahnenergieübertragung in zweipolig isolierten 16,7-Hz-Wechselstromnetzen . . 1064.2.1 Aufgabe 1064.2.2 Leistungsbetrachtung 108

    4.2.2.1 Übertragbare Leistung 1084.2.2.2 Übertragungsverluste 1084.2.2.3 Leistungsgrenzen 109

    4.2.3 Nenngrößen und Ausführungen 1094.2.4 Netzmittelpunkt 113

    4.2.4.1 Ideell 1134.2.4.2 Real 113

    4.2.5 Behandlung des Netzmittelpunkts und ihre Auswirkung auf einpolige Netz-fehler 114

    4.2.5.1 Übersicht 1144.2.5.2 Niederohmige Erdung des Netzmittelpunkts 1154.2.5.3 Isolierung oder hochohmige Erdung des Netzmittelpunkts 1154.2.5.4 Induktive Erdung des Netzmittelpunkts zur Erdschlusskompensation . . . 116

    4.2.6 Erdschluss, Daurührung . . . .

    4.2.7 Dauererdschluss4.3 Literatur

    5 Grundsätze der Bahnen5.1 Übersicht5.2 Aufbau der Schaltan5.3 Aufgaben der Schalt

    5.3.1 Allgemeines . .5.3.2 Verteilung auf di5.3.3 Umwandlung de5.3.4 Einspeisung ins5.3.5 Zusammenschal5.3.6 Verbesserung de

    5.4 Allgemeine Aussage5.4.1 Funktion und Ur5.4.2 Gestaltung der S

    5.4.2.1 Bauweisen .5.4.2.2 Isolation . .

    5.4.3 Standortwahl. .5.4.4 Bauliche Gestalt

    5.4.4.1 Gebäude . .5.4.4.2 Außenanlagt

    5.5 Auslegungskriterien5.5.1 Allgemeines . .5.5.2 Spannungsbeans

    Bahnenergievers5.5.2.1 Einführung5.5.2.2 Isolationskoi5.5.2.3 Isolationskoi5.5.2.4 Berührungss

    5.5.3 Beanspruchung!5.5.3.1 Thermische'5.5.3.2 Dynamische5.5.3.3 Thertnodyna

    5.5.4 Beanspruchung <5.5.4.1 Einführung5.5.4.2 Vorschriften

    5.5.5 Elektromagnetisi5.5.5.1 Überblick .5.5.5.2 Einwirkunge5.5.5.3 Einwirken ai

    5.6 Steuer-, Überwachur5.6.1 Betätigung und J

  • Inhaltsverzeichnis XI

    4.2.6 Erdschluss, Dauererdschluss, Doppelerdschluss und Kurzschluss mit Erdbe-rührung 118

    4.2.7 Dauererdschluss in nicht niederohmig geerdeten Netzen 1184.3 Literatur 119

    5 Grundsätze der Bahnenergieverteilung 1215.1 Übersicht 1215.2 Aufbau der Schaltanlagen 1215.3 Aufgaben der Schaltanlagen 122

    5.3.1 Allgemeines 1225.3.2 Verteilung auf der Energiebezugsseite 1225.3.3 Umwandlung der zugeführten Energie in fahrleitungskonforme Energie . . . . 1235.3.4 Einspeisung ins Fahrleitungsnetz und Verteilung 1235.3.5 Zusammenschaltung des Fahrleitungsnetzes 1235.3.6 Verbesserung der Spannungshaltung 124

    5.4 Allgemeine Aussagen zu den erforderlichen Schaltanlagen 1245.4.1 Funktion und Unterteilung der Schaltanlagen 1245.4.2 Gestaltung der Schaltanlagen 124

    5.4.2.1 Bauweisen 1245.4.2.2 Isolation 126

    5.4.3 Standortwahl 1285.4.4 Bauliche Gestaltung 128

    5.4.4.1 Gebäude 128'5.4.4.2 Außenanlagen 129

    5.5 Auslegungskriterien für die elektrische Ausrüstung 1295.5.1 Allgemeines 1295.5.2 Spannungsbeanspruchung und Isolationsbemessung in den Schaltanlagen der

    Bahnenergieversorgung mit Fahrleitungsspannung 1295.5.2.1 Einführung 1295.5.2.2 Isolationskoordination durch Bemessungs-Isolationsspannungen 1305.5.2.3 Isolationskoordination durch elektrische Mindestabstände 1325.5.2.4 Berührungsschutz durch Schutzabstände 132

    5.5.3 Beanspruchung durch Betriebs-und Kurzschlussströme 1335.5.3.1 Thermische Beanspruchung 1335.5.3.2 Dynamische Beanspruchung durch elektromagnetische Kräfte 1345.5.3.3 Thermodynamische Beanspruchung 134

    5.5.4 Beanspruchung durch die Umwelt 1355.5.4.1 Einführung 1355.5.4.2 Vorschriften 136

    5.5.5 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) 1365.5.5.1 Überblick 1365.5.5.2 Einwirkungen auf den Menschen 1375.5.5.3 Einwirken auf elektrische Ausrüstungsteile 137

    5.6 Steuer-, Überwachungs- und Hilfseinrichtungen 1385.6.1 Betätigung und Steuerung 138

  • XII Inhaltsverzeichnis

    5.6.1.1 Begriffe und Funktionen 1385.6.1.2 Besonderheiten 140

    5.6.2 Steuereinrichtungen 1405.6.2.1 Einführung 1405.6.2.2 Gestaltung 141

    5.6.3 Überwachungseinrichtungen 1425.6.4 Hilfseinrichtungen 143

    5.6.4.1 Eigenbedarfsversorgung 1435.6.4.2 Zentrale Druckluftanlagen 1445.6.4.3 Beleuchtung, Klimatisierung, Torsprech- und Schließanlagen 1445.6.4.4 Unterlagen, Geräte, Beschilderung, Werkzeuge und Hilfsmittel 144

    5.7 Literatur 144

    6 Energieverteilung bei Gleichstrombahnen 1476.1 Allgemeines 147

    6.1.1 Übersicht 1476.1.2 Gebräuchliche Nennspannungen 148

    6.2 Energiezuführung zu den Unterwerken 1496.3 Gleichrichterunterwerke 150

    6.3.1 Allgemeines 1506.3.2^ Mittelspannungsschaltanlagen 152

    6.3.2.1 Funktion und Grundaufbau 1526.3.2.2 Besonderheiten im Gleichrichterunterwerk 1546.3.2.3 Mittelspannungsschaltanlagentypen 154

    6.3.3 Gleichrichter- und Stromrichtertransformatoren 1556.3.3.1 Allgemeines 1556.3.3.2 Besonderheiten 1556.3.3.3 Bauformen 1566.3.3.4 Schutzeinrichtungen 156

    6.3.4 Umrichter 1566.3.4.1 Allgemeines 1566.3.4.2 Diodengleichrichter 1576.3.4.3 Steuerbare Gleichrichter 1596.3.4.4 Wechselrichter 1626.3.4.5 Umkehrstromrichter 163

    6.3.5 Gleichspannungsschaltanlage 1646.3.5.1 Allgemeines 1646.3.5.2 Schaltzellen 1646.3.5.3 Sammelschienenbauformen 1676.3.5.4 Leistungsschalter 169

    6.3.6 Hilfseinrichtungen 1716.3.6.1 Allgemeines 1716.3.6.2 Eigenbedarf 1726.3.6.3 Überwachungs- und Steuereinrichtungen 1736.3.6.4 Schutz- und Sicherheitseinrichtungen 174

    6.3.7 Fernwirk- und St6.3.8 Baukörper . . .

    6.4 Kuppelstellen und A6.4.1 Allgemeines . .6.4.2 Kuppelstellen .6.4.3 Fahrleitungsscha6.4.4 Sonstige Außens

    6.5 Energieversorgung«6.5.1 Allgemeines . .6.5.2 Mischbetrieb . .6.5.3 Inselbetrieb . .

    6.6 Außenkabelanlagen6.6.1 Allgemeines . .6.6.2 Einspeisekabel (16.6.3 Lichtspeisekabel6.6.4 Bahnspeisekabel6.6.5 Rückleiterkabel6.6.6 Tunnelnotlichtka6.6.7 Informationskabt6.6.8 Niederspannung!

    6.7 Energiespeichersyste6.7.1 Einsatzbereiche6.7.2 Speichertechnolc6.7.3 Stationäre Anwe

    6.8 Literatur

    7 Energieverteilung bei W7.1 Systeme und deren E

    7.1.1 Einführung . . .7.1.2 Einspannungssy s7.1.3 Zweispannungss;7.1.4 Drehstromsysten7.1.5 Gebräuchliche N

    7.2 Spezielle Aufgaben c7.3 Bauformen der Schal

    7.3.1 Unterscheidungs7.3.2 Unterwerke . .

    7.3.2.1 Knotenunter7.3.2.2 Zwischenunt

    7.3.3 Umarterwerke al7.3.3.1 Funktionelle7.3.3.2 Dezentrale U7.3.3.3 Dezentrale TJ

    7.3.4 Schaltposten . .7.3.5 Kuppelstellen .

  • Inhaltsverzeichnis XIII

    6.3.7 Fernwirk- und Steuerungstechnik 1776.3.8 Baukörper 178

    6.4 Kuppelstellen und Außenschaltanlagen 1816.4.1 Allgemeines 1816.4.2 Kuppelstellen 1816.4.3 Fahrleitungsschaltstellen 1826.4.4 Sonstige Außenschaltanlagen 183

    6.5 Energieversorgung von Betriebshöfen 1846.5.1 Allgemeines 1846.5.2 Mischbetrieb 1846.5.3 Inselbetrieb 185

    6.6 Außenkabelanlagen 1856.6.1 Allgemeines 1856.6.2 Einspeisekabel (Mittelspannung) 1866.6.3 Lichtspeisekabel (Mittelspannung) 1866.6.4 Bahnspeisekabel 1876.6.5 Rückleiterkabel 1876.6.6 Tunnelnotlichtkabel 1886.6.7 Informationskabel 1886.6.8 Niederspannungskabel 189

    6.7 Energiespeichersysteme 1896.7.1 Einsatzbereiche 1896.7.2 Speichertechnologien 1906.7.3 Stationäre Anwendungsfälle 191

    6.8 Literatur 193

    7 Energieverteilung bei Wechselstrombahnen 1957.1 Systeme und deren Eigenschaften 195

    7.1.1 Einführung 1957.1.2 Einspannungssysteme 1957.1.3 Zweispannungssysteme 1967.1.4 Drehstromsysteme 2007.1.5 Gebräuchliche Nennspannungen und Frequenzen 200

    7.2 Spezielle Aufgaben der Schaltanlagen in der AC-Bahnenergieversorgung 2017.3 Bauformen der Schaltanlagen 202

    7.3.1 Unterscheidungsmerkmale und Bestandteile 2027.3.2 Unterwerke 203

    7.3.2.1 Knotenunterwerke 2037.3.2.2 Zwischenunterwerke 207

    7.3.3 Umarterwerke als Unterwerke 2097.3.3.1 Funktionelle Besonderheiten 2097.3.3.2 Dezentrale Umformerwerke 2107.3.3.3 Dezentrale Umrichterwerke 212

    7.3.4 Schaltposten 2137.3.5 Kuppelstellen 213

  • XIV Inhaltsverzeichnis

    7.3.6 Autotransformatorenstationen 2157.4 Auslegung der Schaltanlagen 217

    7.4.1 Leistung und Leistungsfaktor 2177.4.2 Spannung 218

    7.4.2.1 Berührungsschutz und Mindestabstände 2187.4.2.2 Isolationskoordination 2187.4.2.3 Wahl des Isolationspegels 219

    7.4.3 Strom 2217.4.4 Frequenz 2217.4.5 Unsymmetrie - Reduzierung der Rückwirkungen auf Drehstromnetze . . . . 221

    7.5 Gestaltung der Schaltanlagen 2237.5.1 Bauweisen 223

    7.5.1.1 Übersicht 2237.5.1.2 Freiluftschaltanlagen 2237.5.1.3 Innenraumschaltanlagen 227

    7.5.2 Einheitsbauweisen der DB-Normschaltanlagen 16,7 Hz 2307.5.2.1 Grundlagen 2307.5.2.2 110-kV-16,7-'Hz-Freiluftschaltanlagen 2317.5.2.3 15-kV-16,7-Hz-Innenraumschaltanlagen 2337.5.2.4 Eigenbedarfsversorgung 2367.5.2.5 Stationsleittechnik 2397.5.2.6 Gebäude und Tragwerke 243

    7.6 Hauptkomponenten 2447.6.1 Bahn-Haupttransformatoren 244

    7.6.1.1 Allgemeines 2447.6.1.2 Haupttransformatoren für Einspannungssysteme 2517.6.1.3 Haupttransformatoren für Mehrspannungssysteme 2517.6.1.4 Autotransformatoren 252

    7.6.2 Leistungsschalter 2537.6.2.1 Allgemeines 2537.6.2.2 Leistungsschalter für Hoch- und Höchstspannung 2627.6.2.3 Leistungsschalter für Mittelspannung 267

    7.6.3 Lastschalter 2717.6.4 Leistungstrennschalter, Lasttrennschalter und Trennschalter 272

    7.6.4.1 Allgemeines 2727.6.4.2 Übersicht und Definitionen 2727.6.4.3 Trennschalter für Höchst- und Hochspannung 2737.6.4.4 Mittelspannung 274

    7.6.5 Erdungsschalter 2767.6.6 Messwandler 276

    7.6.6.1 Allgemeines 2767.6.6.2 Auswahl der Spannungswandler 2787.6.6.3 Auswahl der Stromwandler 2797.6.6.4 Bauarten der Messwandler für Hoch- und Höchstspannungsanlagen . . . 2807.6.6.5 Ausführung der Messwandler in Mittel-und Niederspannungsanlagen . . 281

    7.6.7 Steuereinrichtung7.6.7.1 Besonderheit7.6.7.2 Beispiele aus

    7.7 Spezielle Komponem7.7.1 Kurzschlussstron7.7.2 Wiedereinschalta7.7.3 Fehlerortung . .7.7.4 Kompensations-

    7.7.4.1 Notwendigke7.7.4.2 Ungeregelte ]7.7.4.3 Geregelte Ko7.7.4.4 Filteranlagen

    7.7.5 Längskondensatc7.7.6 Maßnahmen zur

    7.7.6.1 Allgemeines7.7.6.2 Mittelbare M7.7.6.3 Unmittelbare

    7.8 Literatur

    8 Energieversorgung von I8.1 Entwicklungsstand d8.2 Magnetschnellbahnr

    8.2.1 Entwicklungssch8.2.2 Transrapid-Techi

    8.2.2.1 Gesamtsyste8.2.2.2 Fahrzeuge .8.2.2.3 Antrieb . .

    8.3 Anforderungen an di8.3.1 Verbraucherstrul8.3.2 Leistungs- und E

    8.3.2.1 Überblick .8.3.2.2 Traktionsene8.3.2.3 Nebenbedarl8.3.2.4 Bordenergiel

    8.3.3 Sicherheitsanfor8.4 Aufbau der Energie\

    8.4.1 Überblick . . .8.4.2 Hochspannungss8.4.3 Eigenbedarfsver8.4.4 Streckenversorgi8.4.5 Bordnetzeinspei8.4.6 Leittechnik . . .8.4.7 Antriebssystem

    8.4.7.1 Eingangssch8.4.7.2 Umrichter .

  • Inhaltsverzeichnis XV

    7.6.7 Steuereinrichtungen 2827.6.7.1 Besonderheiten für AC-Anlagen 2827.6.7.2 Beispiele ausgeführter Anlagen 282

    7.7 Spezielle Komponenten 2867.7.1 Kurzschlussstrom-Begrenzungseinrichtungen 2867.7.2 Wiedereinschaltautomatik und Streckenprüfung 2877.7.3 Fehlerortung 2907.7.4 Kompensations- und Filteranlagen 292

    7.7.4.1 Notwendigkeit 2927.7.4.2 Ungeregelte Kompensationsanlagen 2937.7.4.3 Geregelte Kompensationsanlagen 2957.7.4.4 Filteranlagen 296

    7.7.5 Längskondensatoren 2977.7.6 Maßnahmen zur Minderung von Unsymmetrien im Drehstromnetz 299

    7.7.6.1 Allgemeines 2997.7.6.2 Mittelbare Maßnahmen 2997.7.6.3 Unmittelbare Maßnahmen 301

    7.8 Literatur 305

    8 Energieversorgung von Magnetbahnsystemen 3098.1 Entwicklungsstand der Magnetfahrtechnik weltweit 3098.2 Magnetschnellbahn Transrapid 312

    8.2.1 Entwicklungsschritte 3128.2.2 Transrapid-Technologie 313

    8.2.2.1 Gesamtsystem 3138.2.2.2 Fahrzeuge 3148.2.2.3 Antrieb 315

    8.3 Anforderungen an die Bahnenergieversorgung 3198.3.1 Verbraucherstruktur und Versorgungskonzept 3198.3.2 Leistungs-und Energiebedarf 321

    8.3.2.1 Überblick 3218.3.2.2 Traktionsenergie 3218.3.2.3 Nebenbedarf 3268.3.2.4 Bordenergiebedarf der Fahrzeuge 327

    8.3.3 Sicherheitsanforderungen 3278.4 Aufbau der Energieversorgungsanlagen 328

    8.4.1 Überblick 3288.4.2 Hochspannungseinspeisung 110 k V / 2 0 kV 3288.4.3 Eigenbedarfsversorgung 0,4 kV 3308.4.4 Streckenversorgung 20 kV / 0,4 kV 3318.4.5 BordnetzeinspeisungO,4kVDC 3318.4.6 Leittechnik 3348.4.7 Antriebssystem 335

    8.4.7.1 Eingangsschaltanlage 3358.4.7.2 Umrichter 335

  • XVI Inhaltsverzeichnis

    8.4.7.3 Ausgangsschaltanlage 3368.4.7.4 Streckenkabel 3368.4.7.5 Schaltstellen 3378.4.7.6 Langstatorwicklung 338

    8.5 Literatur 338

    9 Netzleittechnik 3399.1 Einführung und allgemeine Begriffe 339

    9.1.1 Übersicht 3399.1.2 Fernwirktechnik 340

    9.1.2.1 Definition 3409.1.2.2 Begriffe 340

    9.1.3 Automatisierungstechnik 3419.2 Hierarchieebenen und Funktionen 342

    9.2.1 Hierarchieebenen 3429.2.1.1 Überblick 3429.2.1.2 Leitebenen 3439.2.1.3 Hierarchieebenen der Netzleittechnik der DB 3449.2.1.4 Hierarchieebenen der Netzleittechnik bei 50-/60-Hz-Bahnen 3479.2.1.5 Hierarchieebenen der Netzleittechnik bei DC-Bahnen 347

    9.2.2 Funktionen 3479.2.2.1 Mensch-Maschine-Kommunikation 3479.2.2.2 Netzleitebene 3489.2.2.3 Stationsleitebene 3499.2.2.4 Feldleitebene 350

    9.3 Übertragungstechnik 3509.3.1 Allgemeines 350

    9.3.1.1 Einführung 3509.3.1.2 Begriffe und Erläuterungen 350

    9.3.2 Fernmeldetechnik 3519.3.3 Fernwirktechnik 3529.3.4 Anbindungskonzepte 352

    9.3.4.1 Allgemeines 3529.3.4.2 Realisierungsmöglichkeiten 352

    9.3.5 Netzaufbau 3539.3.5.1 Nutzung vorhandener Übertragungstechnik 3539.3.5.2 Nutzung des Meldeanlagensystems MAS 90 354

    9.3.6 Zukunftweisende Übertragungs- und Verbundsysteme 3549.4 Literatur 354

    10 Bahnenergiezuführung 35710.1 Anforderungen und Vorgaben 35710.2 Fahrleitungssysteme 360

    10.2.1 Begriffe 36010.2.2 Oberleitungen 362

    10.210.210.210.2.

    10.2.310.2.4

    .2.1 Allgemeines2.2 Drähte und S2.3 Einfachoberli2.4 Hoch- und Fl

    Stromschienen .Stromschienenob

    10.3 Fahrleitungsschaltun;10.3.110.3.210.3.310.3.4

    AnforderungenSpeisearten . .FahrleitungsschalFahrleitungsschal

    10.4 Bahnenergieleitungei10.5 Oberleitungen . . .

    10.5.110.5.210.5.310.5.410.5.510.5.610.5.710.5.8

    10.5.10.5.

    AufbauGestaltung der 01Nichtisolierende iElektrische VerbiiElektrische TrennFahrleitungstrennSchutzstrecken urSystemübergänge

    8.1 Einführung8.2 Systemtrennsl

    10.5.8.3 Systemwechsi10.5.9 Besonderheiten b<

    10.6 Stromschienen . . .10.6.1 Bauarten . . . .10.6.2 Stromschienenartt10.6.3 Stromschienentrei

    10.7 Stromschienenoberlei10.8 Bahnstromrückleitung

    10.8.1 Einführung. . . .10.8.2 Gleichstrombahne10.8.3 Wechselstrombahi

    10.8.3.1 Gestaltung dei10.8.3.210.8.3.310.8.3.410.8.3.510.8.3.610.8.3.7

    10.9 Bahnerdung10.9.1 Allgemeines . . .10.9.2 Gleichstrombahne

    10.9.2.1 Offene Strecke

    Banderder . .Rückleitungs-BoostertransfcAutotransforrrKombinierte SRückleitung z'

  • Inhaltsverzeichnis XVII

    10.2.2.1 Allgemeines 36210.2.2.2 Drähte und Seile 36210.2.2.3 Einfachoberleitungen 36410.2.2.4 Hoch- und Flachkettenoberleitungen 365

    10.2.3 Stromschienen 36710.2.4 Stromschienenoberleitungen 368

    10.3 Fahrleitungsschaltungen 36810.3.1 Anforderungen 36810.3.2 Speisearten 36910.3.3 Fahrleitungsschaltungen im AC-Femverkehr 36910.3.4 Fahrleitungsschaltung bei Gleichstrom-Nahverkehrsbahnen 374

    10.4 Bahnenergieleitungen 37810.5 Oberleitungen 379

    10.5.1 Aufbau 37910.5.2 Gestaltung der Oberleitung 38010.5.3 Nichtisolierende und isolierende Überlappungen 38410.5.4 Elektrische Verbindungen 38610.5.5 Elektrische Trennungen 38610.5.6 Fahrleitungstrennschalter 38710.5.7 Schutzstrecken und Phasentrennstellen 38710.5.8 Systemübergänge 390

    10.5.8.1 Einführung 39010.5.8.2 Systemtrennstellen auf freien Strecken 39010.5.8.3 Systemwechselbahnhöfe 391

    10.5.9 Besonderheiten beim Betreiben von Oberleitungen 39210.6 Stromschienen 393

    10.6.1 Bauarten 39310.6.2 Stromschienenarten 39510.6.3 Stromschienentrennstellen 397

    10.7 Stromschienenoberleitung 39710.8 Bahnstromrückleitungsanlagen 399

    10.8.1 Einführung 39910.8.2 Gleichstrombahnen 40210.8.3 Wechselstrombahnen 402

    10.8.3.1 Gestaltung der Bahnstromrückführung 40210.8.3.2 Banderder 40210.8.3.3 Rückleitungs- und Erdseile 40310.8.3.4 Boostertransformatoren 40310.8.3.5 Autotransformatoren 40410.8.3.6 Kombinierte Streckenspeisung mit Auto-und Boostertransformatoren . .40410.8.3.7 Rückleitung zwischen Gleis und Unterwerk 406

    10.9 Bahnerdung 40610.9.1 Allgemeines 40610.9.2 Gleichstrombahnen 406

    10.9.2.1 Offene Strecken 406

  • XVIII Inhaltsverzeichnis

    10.9.2.2 Tunnel 40810.9.2.3 Erdseile bei Gleichstrombahnen 40810.9.2.4 Werkstätten und Wagenhallen 409

    10.9.3 Traktionsstromrückführung und Erdung bei AC-Bahnen der DB 41010.9.3.1 Allgemeines 41010.9.3.2 Gleisstromkreise - Traktionsstromrückleitung und Bahnerdung 410

    10.9.4 Schienen- und Gleisverbinder 41210.10 Leistungsübertragung von der Fahrleitung zum Stromabnehmer 414

    10.10.1 Einführung 41410.10.2 Simulation des Zusammenwirkens von Oberleitungen und Stromabnehmern . 41410.10.3 Messungen und Prüfungen 41510.10.4 Grenzen der Leistungsübertragung 41510.10.5 Vorgaben für das Zusammenwirken von Oberleitung und Stromabnehmer . . 4 1 6

    10.11 Literatur 416

    11 Spannungshaltung 42111.1 Einleitung 421

    11.1.1 Notwendigkeit der Spannungshaltung 42111.1.2 Historische Entwicklung 42211.1.3 Gegenwärtigerstand 42211.1.4 Einflussgrößen auf die Spannungshaltung 423

    11.2 Impedanzen von konzentrierten Betriebsmitteln 42311.2.1 Überblick 42311.2.2 Quellimpedanz 42411.2.3 Impedanz von Generatoren 42511.2.4 Impedanz von Transformatoren 426

    11.2.4.1 Allgemeines 42611.2.4.2 Drehstromtransformatoren 42611.2.4.3 Mehrwicklungstransformatorenen 42611.2.4.4 Einphasentransformatoren 427

    11.2.5 Impedanz von Drosseln (Kurzschlussstrom-Begrenzungseinrichtungen). . . . 42811.2.6 Impedanz von Kondensatoren 428

    11.3 Impedanz-und Kapazitätsbeläge von Freileitungen 42911.4 Streckenimpedanz 429

    11.4.1 Überblick 42911.4.2 Grundlagen 429

    11.4.2.1 Resistanzbelag 42911.4.2.2 Reaktanzbelag 43211.4.2.3 Impedanzbelag 434

    11.4.3 Berechnung von Streckenimpedanzen 43411.4.3.1 Einfluss der Stromverteilung auf die Streckenimpedanz 43411.4.3.2 Einfluss der Frequenz auf die Resistanz 437

    11.4.4 Praktische Werte für Streckenimpedanzen 43711.4.4.1 Übersicht 43711.4.4.2 Widerstandsbeläge bei Gleichstrombahnen 438

    11.4.4.3 Streckenimp11.4.5 Ableitungsbelag

    11.5 Spannungsfälle bein11.5.1 Allgemeines . .

    11.5.1.1 Einführung11.5.1.2 Unterschiedi11.5.1.3 Leistungsvei

    11.5.2 Spannungsfälle i11.5.2.1 Ein Zug im j11.5.2.2 Mehrere Zug11.5.2.3 Berechnung

    11.5.3 Spannungsfälle i11.5.3.1 Ein Zug im y11.5.3.2 Mehrere Zug11.5.3.3 Berechnung

    11.5.4 Spannungsfälle ikupplungen . .

    11.5.4.1 Allgemeines11.5.4.2 Ein Zug in bi11.5.4.3 Mehrere Zug11.5.4.4 Berechnung]

    11.5.5 Berechnung dergitaler Zugfahrts:

    11.5.6 Berechnung derMethode . . . .

    11.5.7 Über-und Unter;aus in Bahnnetze

    11.5.8 Qualitätsindex de11.5.8.1 AnlassundE11.5.8.2 Werte . . .11.5.8.3 Benutzung dt

    11.6 Einfluss der Spannun11.6.1 Einführung. . .

    11.6.1.1 Zugkraft-Ges11.6.1.2 Einfiussgröße

    11.6.2 Zusammenhang i11.6.2.1 Definitionen11.6.2.2 Beispiele für

    11.7 Literatur

    12 Kurzschluss in Bahnenei12.1 Grundlagen . . . .12.2 Kurzschluss in Anlag

    lung12.3 Kurzschluss im Fahrl

  • Inhaltsverzeichnis XIX

    11.4.4.3 Streckenimpedanzen von Einphasenwechselstrombahnen 43811.4.5 Ableitungsbelag Gleis-Erde 440

    11.5 Spannungsfälle beim Fahren und Bremsen 44311.5.1 Allgemeines 443

    11.5.1.1 Einführung 44311.5.1.2 Unterschiedliche Betriebsfälle 44311.5.1.3 Leistungsverluste und Wirkungsgrad 447

    11.5.2 Spannungsfälle und Leistungsverluste bei einseitiger Speisung 44711.5.2.1 Ein Zug im Abschnitt 44711.5.2.2 Mehrere Züge im Abschnitt 44811.5.2.3 Berechnung mit Hilfe der Wahrscheinlichkeitsrechnung 450

    11.5.3 Spannungsfälle und Leistungsverluste bei zweiseitiger Speisung 45111.5.3.1 Ein Zug im Abschnitt 45111.5.3.2 Mehrere Züge im Abschnitt 45211.5.3.3 Berechnung mit Hilfe der Wahrscheinlichkeitsrechnung 453

    11.5.4 Spannungsfälle und Leistungsverluste bei zweigleisigen Strecken mit Quer-kupplungen 453

    11.5.4.1 Allgemeines 45311.5.4.2 Ein Zug in beiden parallelen Abschnitten 45411.5.4.3 Mehrere Züge im Abschnitt 45511.5.4.4 Berechnung mit Hilfe der Wahrscheinlichkeitsrechnung 457

    11.5.5 Berechnung der Spannungsfälle und LeistungsVerluste bei determinierter di-gitaler Zugfahrtsimulation nach Fahrplan 459

    11.5.6 Berechnung der Spannungsfälle und Leistungsverluste nach stochastischerMethode 459

    11.5.7 Über- und Unterschreitungsdauerkurven zur Bewertung von Spannungsnive-aus in Bahnnetzen 462

    11.5.8 Qualitätsindex der Spannung 46511.5.8.1 Anlass und Definition 46511.5.8.2 Werte 46611.5.8.3 Benutzung des Qualitätsindex 466

    11.6 Einfluss der Spannung auf das Betriebsverhalten elektrischen Triebfahrzeuge . . . 46811.6.1 Einführung 468

    11.6.1.1 Zugkraft-Geschwindigkeit-Kennlinie 46811.6.1.2 Einflussgrößen 469

    11.6.2 Zusammenhang von Zugkraft, Wirkleistung und Strom 47011.6.2.1 Definitionen 47011.6.2.2 Beispiele für unterschiedliche Fahrzeugtypen 470

    11.7 Literatur 476

    12 Kurzschluss in Bahnenergieanlagen 47912.1 Grundlagen 47912.2 Kurzschluss in Anlagen der Bahnenergiebereitstellung, -Übertragung und -Vertei-

    lung 48012.3 Kurzschluss im Fahrleitungsnetz 480

  • XX Inhaltsverzeichnis

    12.3.1 Häufigkeit und Ursachen 48012.3.2 Wirkungen des Kurzschlussstroms 481

    12.4 Kurzschluss auf dem Triebfahrzeug 48312.4.1 Einführung 48312.4.2 Selektive Abschaltung auf dem Triebfahrzeug 48312.4.3 Schnelle Abschaltung in der Speisestelle 484

    12.5 Berechnung des Kurzschlussstroms 48412.5.1 Höhe des Kurzschlussstroms 48412.5.2 Impedanzen der Kurzschlussbahn 484

    12.5.2.1 Einführung 48412.5.2.2 Einzelimpedanzen 48512.5.2.3 Allgemeine Aussagen zur Streckenimpedanz 485

    12.6 Besonderheiten bei Gleichstrombahnnetzen 48612.6.1 Allgemeines 48612.6.2 Kurzschluss in der Gleichspannungsschaltanlage 48712.6.3 Kurzschluss in der Fahrleitungsanlage 48812.6.4 Widerstände der Kurzschlussbahn 48912.6.5 Abschaltung des Kurzschlussstroms 490

    12.7 Besonderheiten bei Wechselstrombahnnetzen 49112.7.1 Kurzschlussstrom und treibende Spannung 49112.7.2 Verlauf des Kurzschlussstroms 492

    12.7.2.1 Gleichstromglied 49212.7.2.2 Stoßkurzschlussstrom 49312.7.2.3 Dauerkurzschlussstrom und Kurzzeitstrom 493

    12.7.3 Größe der Einzelimpedanzen 49412.7.3.1 Impedanz der Erzeugereinheit 49412.7.3.2 Impedanz der Übertragungsleitungen 49512.7.3.3 Impedanz der Unterwerkstransformatoren 49512.7.3.4 Impedanz von Kurzschlussstrom-Begrenzungseinrichtungen 49612.7.3.5 Strombegrenzung durch Schaltlichtbogen 49612.7.3.6 Streckenimpedanz 49612.7.3.7 Übergangswiderstand an der Fehlerstelle 499

    12.7.4 Ausschalten des Kurzschlussstroms, Lichtbogenarbeit und Kurzschlussdauer . 49912.7.5 Kurzschlussarbeit 504

    12.8 Kurzschluss in Magnetbahnsystemen 50612.8.1 Unterscheidung nach Kurzschlussort und Auswirkung 50612.8.2 Kurzschluss im Energieversorgungssystem 507

    12.8.2.1 Hochspannungseinspeisung 110 k V / 2 0 kV 50712.8.2.2 Streckenperipherie und Eigenbedarf 20 kV/0 ,4 kV 50712.8.2.3 Gleichstromversorgung der Stromschienen 508

    12.8.3 Kurzschluss im Antriebssystem 50912.8.3.1 Überblick 50912.8.3.2 Umrichternaher Kurzschluss 51012.8.3.3 Kurzschluss in der Antriebsstrecke 511

    12.9 Literatur 512

    13 Thermisches Bemessen13.1 Grundlagen . . . .13.2 Betriebsstatistisches ^13.3 Stochastisches Verfah13.4 Zeitwichtung . . . .13.5 Thermische Berechnu

    13.5.1 Grundlagen der th13.5.1.1 Wärmebilanz13.5.1.2 Zugeführte W13.5.1.3 Grundlagen di13.5.1.4 Wärmespeichi

    13.5.2 Erwärmungsberec13.5.3 Erwärmungsberec13.5.4 Wärmenetzmethoi13.5.5 Thermische Mode

    13.5.5.1 Oberleitungen13.5.5.2 Kabel13.5.5.3 Transformator13.5.5.4 Generator . .

    13.6 Literatur

    14 Schutz der Betriebsmittel14.1 Allgemeines

    14.1.1 Einführung . . . .14.1.2 Wichtigste möglic14.1.3 Überblick14.1.4 Begriffe

    14.1.4.1 Haupt- und Re14.1.4.2 Selektivität un14.1.4.3 Kurzschluss, L14.1.4.4 Kipppunkt, Rli14.1.4.5 Verfügbarkeit,

    14.2 Vorbeugende elektriscl14.2.1 Übersicht14.2.2 Überspannungssch

    14.2.2.1 Blitzschutz. .14.2.2.2 Überspannung

    14.2.3 Schutzkondensatoi14.2.4 Erdschlusskompen14.2.5 Kurzschlussstromh

    14.3 Auslösende elektrische14.3.1 Aufgabe14.3.2 Messgrößen . . .14.3.3 Einstellung der Sei14.3.4 Übersicht der Schu

  • Inhaltsverzeichnis XXI

    13 Thermisches Bemessen 51513.1 Grundlagen 51513.2 Betriebsstatistisches Verfahren 51513.3 Stochastisches Verfahren 51813.4 Zeitwichtung 51913.5 Thermische Berechnungen 520

    13.5.1 Grundlagen der thermischen Modellbildung 52013.5.1.1 Wärmebilanz 52013.5.1.2 Zugeführte Wärme 52013.5.1.3 Grundlagen der Wärmeübertragung 52113.5.1.4 Wärmespeicherung 525

    13.5.2 Erwärmungsberechnung homogener Körper 52513.5.3 Erwärmungsberechnung inhomogener Körper 52613.5.4 Wärmenetzmethode 52713.5.5 Thermische Modellierung von Betriebsmitteln 529

    13.5.5.1 Oberleitungen/Freileitungen 52913.5.5.2 Kabel 52913.5.5.3 Transformator 53013.5.5.4 Generator 532

    13.6 Literatur 533

    14 Schutz der Betriebsmittel 53514.1 Allgemeines 535

    14.1.1 Einführung 53514.1.2 Wichtigste mögliche elektrische Störungsfälle in der Bahnenergieversorgung . 53514.1.3 Überblick 53514.1.4 Begriffe 536

    14.1.4.1 Haupt-und Reserveschutz 53614.1.4.2 Selektivität und Schnelligkeit 53814.1.4.3 Kurzschluss, Überlast und Überlastung 53914.1.4.4 Kipppunkt, Rückfall-und Halteverhältnis 53914.1.4.5 Verfügbarkeit, Über-und Unterfunktion 539

    14.2 Vorbeugende elektrische Schutzeinrichtungen 54014.2.1 Übersicht 54014.2.2 Überspannungsschutz 540

    14.2.2.1 Blitzschutz 54014.2.2.2 Überspannungsabieiter 541

    14.2.3 Schutzkondensatoren 54114.2.4 Erdschlusskompensation 54214.2.5 Kurzschlussstrombegrenzungsdrosseln 542

    14.3 Auslösende elektrische Schutzeinrichtungen 54214.3.1 Aufgabe 54214.3.2 Messgrößen 54314.3.3 Einstellung der Schutzeinrichtungen 54314.3.4 Übersicht der Schutzmethoden 544

  • XXII Inhaltsverzeichnis

    14.4 Konzeptionen für auslösende elektrische Schutzeinrichtungen 54414.4.1 Einzelne Funktionen der Sekundärschutzeinrichtungen 544

    14.4.1.1 Schutzfunktionen mit einer Messgröße 54414.4.1.2 Schutzfunktionen mit mehreren Messgrößen 54714.4.1.3 Hilfsfunktionen 550

    14.4.2 Vergleichsschutzsysteme 55214.4.2.1 Überblick 55214.4.2.2 Messwerte-Vergleichsschutz 55214.4.2.3 Unsymmetrieschutz 55314.4.2.4 Kontaktstellungs-Vergleichsschutz 553

    14.4.3 Zeitstaffelschutzsysteme 55414.4.3.1 Überblick 55414.4.3.2 Mehrstufiger Überstromzeitschutz 55514.4.3.3 Gerichteter mehrstufiger Überstromzeitschutz 55614.4.3.4 Distanzschutz 557

    14.4.4 Generationen von Schutzeinrichtungen 56014.4.5 Bauweisen von Schutzeinrichtungen 56214.4.6 Prüfung der Schutzeinrichtungen 562

    14.5 Mechanische Schutzeinrichtungen 56314.6 Thermische Schutzeinrichtungen 56314.7 Schutz für Transformatoren 564

    14.7.1 Einführung 56414.7.2 Schutzeinrichtungen für Trockentransformatoren 56414.7.3 Schutzeinrichtungen für Öltransformatoren 566

    14.7.3.1 Übersicht 56614.7.3.2 Buchholzschutz 56614.7.3.3 Differenzialschutz 56614.7.3.4 Kesselschutz 56814.7.3.5 Ruckleistungsschutz 568

    14.7.4 Schutzeinrichtungen für Autotransformatoren 56914.8 Schutz für Bahnstromleitungen 569

    14.8.1 Allgemeines 56914.8.2 Übersicht 57014.8.3 Fehlerarten 570

    14.8.3.1 Einpolige Fehler 57014.8.3.2 Mehrpolige Fehler 571

    14.8.4 Fehlererfassung durch Schutzrelais 57114.8.4.1 Einführung 57114.8.4.2 Schutz für Drehstromnetze 57114.8.4.3 Schutz für Wechselstromnetze 57214.8.4.4 Schutz von Hochspannungskabeln 575

    14.9 Schutz für rotierende Maschinen 57514.9.1 Allgemeines 57514.9.2 Übersicht 57614.9.3 Spezialthemen 579

    14.9.3.1 Ständererdscl14.9.3.2 Überwachung14.9.3.3 Lagerstromüt

    14.10 Schutz für Stromricht14.10.1 Übersicht . . .14.10.2 Schutz für Gleich

    14.10.2.1 Allgemeines14.10.2.2 Überspannun;14.10.2.3 Überstromsch

    14.10.3 Schutz für Umricl14.10.3.1 Allgemeines14.10.3.2 Schutz der Ar

    14.11 Fahrleitungsschutz .14.11.1 Aufgaben und An14.11.2 Funktionelle Anoi14.11.3 Bestandteile und <

    14.11.3.1 Fahrleitungssc14.11.3.2 Schutzkoordir14.11.3.3 Einstellendes

    14.11.4 Besonderheiten bc14.11.4.1 Elektrotechnis14.11.4.2 Schutzeinrichl

    14.11.5 Besonderheiten be14.11.5.1 Elektrotechnis14.11.5.2 Schutzeinricht

    14.11.6 Oberleitungsschut14.12 Anlagenschutz . . . .

    14.12.1 Aufgaben und Ani14.12.2 Bestandteile und (14.12.3 Besonderheiten be

    14.12.3.1 Übersicht . .14.12.3.2 Einzelheiten .

    14.12.4 Besonderheiten be14.12.4.1 Übersicht . .14.12.4.2 Einzelheiten .

    14.13 Literatur

    15 Bahnrückstromführung, I15.1 Prinzipien der Rückstr15.2 Begriffe, Definitionen

    15.2.1 Normen und Empi15.2.2 Rückleitung . . .15.2.3 Erde und Erder .15.2.4 Körper (eines elek15.2.5 Bahnerde

  • Inhaltsverzeichnis XXIII

    14.9.3.1 Ständererdschlussschutz 57914.9.3.2 Überwachung der Wicklungstemperaturen in den Läufern 58014.9.3.3 Lagerstromüberwachung 581

    14.10 Schutz für Stromrichter 58214.10.1 Übersicht 58214.10.2 Schutz für Gleichrichter 582

    14.10.2.1 Allgemeines 58214.10.2.2 Überspannungsschutz 58214.10.2.3 Überstromschutz 585

    14.10.3 Schutz für Umrichter 58614.10.3.1 Allgemeines 58614.10.3.2 Schutz der Anlagenteile 587

    14.11 Fahrleitungsschutz 58814.11.1 Aufgaben und Anforderungen 58814.11.2 Funktionelle Anordnung von Schutzeinrichtungen 58914.11.3 Bestandteile und Gestaltung 591

    14.11.3.1 Fahrleitungsschutz in stationären Anlagen 59114.11.3.2 Schutzkoordination mit rückspeisefähigen Triebfahrzeugen 59614.11.3.3 Einstellen des Fahrleitungsschutzes 598

    14.11.4 Besonderheiten bei Gleichstrombahnen 59814.11.4.1 Elektrotechnische Parameter 59814.11.4.2 Schutzeinrichtungen gegen Kurzschluss-und Überlastungsströme . . . . 5 9 9

    14.11.5 Besonderheiten bei Wechselstrombahnen 60414.11.5.1 Elektrotechnische Parameter 60414.11.5.2 Schutzeinrichtungen gegen Kurzschluss-und Überlastungsströme . . . . 605

    14.11.6 Oberleitungsschutz beim Zweispannungssystem 61114.12 Anlagenschutz 611

    14.12.1 Aufgaben und Anforderungen 61114.12.2 Bestandteile und Gestaltung 61114.12.3 Besonderheiten bei Gleichstrombahnen 612

    14.12.3.1 Übersicht 61214.12.3.2 Einzelheiten 612

    14.12.4 Besonderheiten bei Wechselstrombahnen 61514.12.4.1 Übersicht 61514.12.4.2 Einzelheiten 615

    14.13 Literatur 618

    15 Bahnrückstromführung, Erdung und elektromagnetische Verträglichkeit 62315.1 Prinzipien der Rückstromführung bei Bahnen 62315.2 Begriffe, Definitionen und Regelwerke 623

    15.2.1 Normen und Empfehlungen 62315.2.2 Rückleitung 62515.2.3 Erde und Erder 62615.2.4 Körper (eines elektrischen Betriebsmittels) 62615.2.5 Bahnerde 626

  • XXIV Inhaltsverzeichnis

    15.2.6 Oberleitungs- und Stromabnehmerbereich 62715.2.7 Erdungsspannung und Schienenpotenzial 62715.2.8 Berührungsspannung und abgreifbare Spannung 628

    15.3 RUckstromführung bei elektrischen Bahnen 62915.3.1 Allgemeine Regeln zur Gestaltung der Rückleitung 62915.3.2 Rückleitung bei Gleichstrombahnen 631

    15.3.2.1 Grundsätze 63115.3.2.2 Schienenpotenzial von Gleichstrombahnen 63215.3.2.3 Mechanismen der Streustromkorrosion bei Gleichstrombahnen 63415.3.2.4 Blitzschutz bei Gleichstrombahnen 63615.3.2.5 Maßnahmen gegen Streustromkorrosion 636

    15.3.3 Rückleitung bei Wechselstrombahnen 63915.3.3.1 Grundsätze 63915.3.3.2 Typische Rückleitungssysteme von Wechselstrombahnen 63915.3.3.3 Schienenpotenzial von Wechselstrombahnen 64015.3.3.4 Vorgehensweise bei der Erdung von Wechselstrombahnen 643

    15.3.4 Gegenseitige Annäherung von Gleich-und Wechselstrombahnen 64415.3.4.1 Grundsätze 64415.3.4.2 Beeinflussungen durch die Wechselstrombahn 64515.3.4.3 Beeinflussung durch die Gleichstrombahn 647

    15.4 Elektrische Sicherheit im Bahnbereich 64815.4.1 Schutz gegen elektrischen Schlag 648

    15.4.1.1 Grundsätze 64815.4.1.2 Schutz gegen elektrischen Schlag bei direktem Berühren 64915.4.1.3 Schutz gegen elektrischen Schlag bei indirektem Berühren 649

    15.4.2 Elektrische Sicherheit und Erdung entlang der Strecke 65215.4.2.1 Wechelstrombahnen 65215.4.2.2 Gleichstrombahnen 654

    15.5 Erdung von Bahnanlagen 65515.5.1 Querschnittsfunktion der Erdung 65515.5.2 Planung der Erdungsmaßnahmen 65615.5.3 Erderspannung und Berührungsspannung 65815.5.4 Elektrische Eigenschaften von Erdboden und Erdern 659

    15.5.4.1 Messung des spezifischen Erdbodenwiderstands 66015.5.4.2 Messung des Erdausbreitungswiderstands von Erdungsanlagen 66115.5.4.3 Weitere Messungen bei Bau und Betrieb 663

    15.6 Beeinflussung durch Bahnanlagen 66415.6.1 Grundlagen 66415.6.2 Beeinflussungsbereich 66415.6.3 Folgen der Beeinflussung 66515.6.4 Beeinflussende Größen 66615.6.5 Beeinflussungsmechanismen in der Nähe von Fahrleitungsanlagen 667

    15.6.5.1 Grundsätze 66715.6.5.2 Ohmsche Beeinflussung 66715.6.5.3 Induktive Beeinflussung 668

    15.6.5.4 Beeinflussun

    15.6.5.samer Erdrüc

    5 Kapazitive B15.7 Elektrische und magi

    15.7.115.7.2

    15.7.215.7.2

    15.7.315.7.315.7.315.7.3

    15.7.415.7.515.7.615.7.7

    Natürliche FeldeiTechnische Felde. 1 Elektrisches.2 Magnetische:Felder von Bahn;. 1 Anforderung.2 Gleichstrom!.3 WechselstrorMessung von MaGerätebeeinflussiMaßnahmen zurStand der Normu

    15.8 Literatur

    16 Elektrotechnische Anlag16.1 Allgemeines . . . .16.2 Aus dem Drehstromi

    16.2.116.2.216.2.316.2.416.2.516.2.616.2.716.2.816.2.9

    Allgemeines . .Beleuchtungsani;WeichenheizungZugvorheizanlagFahrtreppen undBrandmeldeanlajZugsicherungsteiBetriebsleiteinricFremdkunden .

    16.3 Aus dem Traktionsm16.3.116.3.216.3.316.3.416.3.516.3.6

    Allgemeines . .WeichenheizungWeichensteuerunZugvorheizanlagFahrdrahtenteisuSchuppenprüfanl

    16.4 Elektrische Anlagen16.4.116.4.216.4.316.4.416.4.516.4.616.4.7

    Allgemeines . .MittelspannungsTransformatorstaNiederspannung!Beleuchtungsani;SicherheitsbeleuiKlima-/Lüftungs

  • Inhaltsverzeichnis XXV

    15.6.5.4 Beeinflussungsmodell von langgezogenen Leiteranordnungen mit gemein-samer Erdrückleitung 669

    15.6.5.5 Kapazitive Beeinflussung 67415.7 Elektrische und magnetische Felder in der Bahnstromversorgung 676

    15.7.1 Natürliche Felder 67615.7.2 Technische Felder 677

    15.7.2.1 Elektrisches Feld 67715.7.2.2 Magnetisches Feld 677

    15.7.3 Felder von Bahnanlagen 67815.7.3.1 Anforderungen an die Planung der Anlagen 67815.7.3.2 Gleichstrombahnen 67815.7.3.3 Wechselstrombahnen 679

    15.7.4 Messung von Magnetfeldern 68215.7.5 Gerätebeeinflussungen durch magnetische Felder 68215.7.6 Maßnahmen zur Magnetfeldreduktion 68315.7.7 Stand der Normung und Gesetzgebung 683

    15.8 Literatur 686

    16 Elektrotechnische Anlagen im Bahnbereich 69116.1 Allgemeines 69116.2 Aus dem Drehstromnetz gespeiste Lasten 692

    16.2.1 Allgemeines 69216.2.2 Beleuchtungsanlagen 69316.2.3 Weichenheizung 69316.2.4 Zugvorheizanlagen 69416.2.5 Fahrtreppen und Aufzüge 69516.2.6 Brandmeldeanlagen 69516.2.7 Zugsicherungstechnik 69516.2.8 Betriebsleiteinrichtungen, Informations- und Telekommunikationsanlagen . . 69516.2.9 Fremdkunden 696

    16.3 Aus dem Traktionsnetz gespeiste Lasten 69616.3.1 Allgemeines 69616.3.2 Weichenheizung 69616.3.3 Weichensteuerung 69616.3.4 Zugvorheizanlagen 69616.3.5 Fahrdrahtenteisung 69716.3.6 Schuppenprüfanlagen 700

    16.4 Elektrische Anlagen in Tunnel 70016.4.1 Allgemeines 70016.4.2 Mittelspannungsversorgung 70016.4.3 Transformatorstationen 70216.4.4 Niederspannungsschaltanlagen 70216.4.5 Beleuchtungsanlagen 70316.4.6 Sicherheitsbeleuchtung/Notbeleuchtung 70416.4.7 Klima-/Lüftungsanlagen 705

  • XXVI Inhaltsverzeichnis

    16 4 8 Hebeanlagen/Pumpen/Wehranlagen . .16.4 9 Brandmeldeanlagen

    16.5 Literatur

    Anhang

    A Normen und RichtlinienA. 1 Allgemeines . . . .A.2 Europäische Richtlinien .A.3 IEC-PublikationenA.4 Europäische NormenA 5 UIC-PublikationenA 6 Deutsche Normen

    B Mehrfach verwendete Abkürzungen

    Stichwortverzeichnis

    705. 706

    706

    707

    709709709

    . 709710712712

    715

    721

    1 Struktur de

    1.1 Das System „E

    Auf einer entsprechenden Ab^veränderun2SDro7ess von Pers• V- 1 1 11 I