Bovenleiding

BOVENLEIDING

Klassieke 3 kV - bovenleiding

Vernieuwde 3 kV - bovenleiding

En wat bij 25 kV ?

Overgangszones …

De meeste lijnen zijn momenteel uitgerust met een compound-bovenleiding (CC). Deze bovenleiding is geschikt voor 160 km/h. De bovenleiding wordt opgehangen aan portieken of aan consoles. Een portiek bestaat meestal uit een dwarsbalk die bovenaan de bovenleidingspalen bevestigd wordt.
Bij consoles wordt de dwarsbalk met trekstangen aan de bovenleidingspaal bevestigd. Een enkelspoorconsole zorgt voor de ophanging van de bovenleiding boven één spoor. Er bestaan ook dubbelspoorconsoles (foto) of meerspoorconsoles.
In de grote roosters komen er ook kabelportieken voor. Aan beide zijden van de sporen worden er hoge palen geplaatst. Zij worden met een lange kabel verbonden. Analoog als bij de bovenleiding werkt men vervolgens met hangers en hulpdraagkabels om de juiste ophangpunten te bekomen. De bovenleiding wordt opgehangen en gericht op deze dwarskabels.
Aan de dwarsbalk worden er verticale steunarmen bevestigd. Zij zorgen voor de zijwaartse kracht die de bovenleiding op de gewentste plaats boven het spoor richt. Deze zijwaartse bevestiging van de bovenleiding gebeurt met behulp van een isolator zijwaartse bevestiging en met richtstangen. De rijdraden worden niet midden boven het spoor gehangen, maar wel met een bepaalde excentriciteit. De excentriciteiten zijn normaal -20, -17, -8, 0 , +8, +17 en +20 cm. Op winderige plaatsen gebruikt men alternerend -20 en +20 cm. De panto's slijten hierdoor in het midden wel sneller af (meer doorgangen door nul).
Bij een klassieke excentriciteit en een wind haaks op het spoor in een stuk met +17 tot +20 cm, kan de pantograaf echter naast de bovenleiding glijden. De wind kan deze bovenleiding kan immers vlug tot 30 cm uit de as van het spoor blazen. Door het toepassen van excentriciteit verloopt de slijtage van de pantografen gelijkmatig over het ganse contactoppervlak. De bovenleiding zelf wordt rechtstreeks aan de dwarsbalk opgehangen. Een compound-bovenleiding bestaat uit een hoofddraagkabel, een hulpdraagkabel en de eigenlijke rijdraden. De hoofddraagkabel wordt opgehangen aan de dwarsbalk. Met hangers wordt de hulpdrager min of meer horizontaal gehouden. De twee rijdraden worden met schuivende hangers aan deze hulpdraagkabel bevestigd. Meer info : Meten dikte rijdraad
De rijdraden zelf zijn geregeld, dat wil zeggen dat ze met behulp van gewichten op constante trekkracht gehouden wordt. Daartoe dient er om de 1200 à 1500 meter een spanuitrusting geplaatst te worden. De rijdraden worden met een spantoestel met tegengewichten op een constante trekkracht van 10.000 Newton per rijdraad gehouden. Halverwege worden de rijdraden vast bevestigd. Aan beide zijden wordt er een gewicht van 500 kg via een overbrenging 1 op 4 bevestigd. Deze gewichten zijn gemeenschappelijk voor beide rijdraden. De nieuwe spantoestellen hebben een overbrenging van 1 op 5. Foto : spantoestel bij R3-bovenleiding
Hoofddraagkabel en hulpdrager zijn niet geregeld. Als de buitentemperatuur stijgt, rekken deze kabels uit en daalt de trekkracht. Zij zullen bij warm weder meer doorhangen. Op secondaire lijnen, in roosters en in de zijsporen in de stations maakt men vaak gebruik van een enkelvoudige bovenleiding. De hulpdrager wordt weggelaten. De rijdraden worden rechtstreeks opgehangen aan de hoofddraagkabel. Deze bovenleiding is geschikt voor 90 km/h.

Technische gegevens CC-bovenleiding:

Draagkabel	materiaal diameter sectie trekkracht	cadmium-brons 12,6 mm 94,13 mm² 1485 daN bij 15 °C
Hulpdrager	materiaal diameter sectie trekkracht	cadmium-koper 11,5 mm 103,87 mm² 760 daN bij 15 °C
Rijdraad	materiaal diameter sectie trekkracht rijdraadhoogte doorhang	elekrolytisch koper 12,1 mm 2 x 100 mm² afwisselende ophanging 1000 daN (geregeld) 5,30 m (min. 4,8 m - max. 6 m) 30 mm bij +15 °C
Luchtaardingskabel	materiaal sectie trekkracht	Almelec 75 mm² 350 daN bij 15 °C
Hangers	Type materiaal sectie systeemhoogte verdeling	kabel brons 10 mm² 1,65 m kleine : 1,75 m - 3,5 m - 3,5 m grote : 3,5 m - 7 m - 7 m
Spanwijdte	maximaal minimaal max. verschil	63 m 7 m 14 m

Vernieuwde 3 kV - bovenleiding

Bij elektrificaties 3 kV op lijnen tot 200 km/h wordt volledig geregelde bovenleiding (R3) toegepast. De hoofddraagkabel wordt eveneens geregeld. De hulpdrager wordt weggelaten. De rijdraden worden rechtstreeks opgehangen aan de hoofddraagkabel. De consoles zelf zijn draaibaar t.o.v. de bovenleidingspalen.

Technische gegevens R3-bovenleiding:

Draagkabel	materiaal diameter sectie trekkracht	cadmium-brons 12,6 mm 94 mm² 1275 daN (geregeld)
Rijdraad	materiaal diameter sectie trekkracht rijdraadhoogte doorhang	koper - zilver 12,1 mm 2 x 120 mm² afwisselende ophanging 1471 daN (geregeld) 5,10 m (min. 4,8 m - max. 5,55 m) 40 mm bij +15 °C (spanwijdte 63 m)
Feeder	materiaal sectie trekkracht	Almelec 366 mm² 830 daN bij +15 °C
Luchtaardingskabel	materiaal sectie trekkracht	Koper of Aluminium 95 mm² of 181,6 mm² 600 daN bij 15 °C
Hangers	type materiaal sectie systeemhoogte verdeling	kabel koper 16 mm² 1,45 m 3,5 m - 3,5 m - 5,25 m - 3,5 m - ...
Spanwijdte	maximaal minimaal max. verschil	63 m 21 m 14 m

Een R3 CuAg150-bovenleiding werd toegepast op het baanvak Brussel-Halle. Deze bovenleiding heeft dikkere rijdraden (2 x 150 mm²) en is ook iets sterker om slijtage door de hardere pantograaf van de TGV-réseaux te beperken. De toegelaten snelheid bedraagt 220 km/h.

Weerstandswaarden bovenleiding (in ohm per kilometer) :

	Bovenleiding		Bovenleiding met feeder 366 mm² Cu
	Enkel bovenleiding	Met terugstroom	Enkel bovenleiding	Met terugstroom
Compound	0,050	0,062	0,030	0,042
R3	0,058	0,070	0,032	0,044

En wat bij 25 kV ?

Alle 25 kV-bovenleidingen zijn eigenlijk variantes van deze volledig geregelde bovenleiding. Door de hogere spanning is de stroom beperkter en kan er gekozen worden voor een dunnere bovenleidingssectie. Eén rijdraad volstaat. Aan de buitenzijde van de bovenleidingspalen wordt er vaak een feeder opgehangen. Deze luchtfeeder staat in tegenfaze met de bovenleiding. Het energietransport gebeurt eigenlijk op 50 kV. De voeding van de treinen op 25 kV.

De rijdraad wordt nu gemaakt uit koper-zilver. Dit wordt in de toekomst vervangen door koper-magnesium. Hierdoor kan de trekkracht bijkomend verhoogd worden. De rijsnelheid kan toenemen van 300 km/h tot 330 km/h. De hoogte van de rijdraad blijft constant (om loslaten en stoten te vermijden). De maximale hoogte bedraagt 5,12 meter (stuit op sommige pantografen).

Technische gegevens :

Draagkabel	materiaal diameter sectie trekkracht	tin - brons 10,5 mm 65,4 mm² 1400 daN (geregeld)
Rijdraad	materiaal sectie trekkracht rijdraadhoogte doorhang	Koper-zilver 150 mm² 2000 daN (geregeld) 5,08 m 22 mm bij 56 m spanwijdte
Feeder	materiaal sectie trekkracht	Almelec 228 mm²
Luchtaardingskabel	materiaal sectie trekkracht	Almelec 115 mm²
Hangers	type materiaal sectie systeemhoogte verdeling	kabel brons 12 mm² 1,40 m 5,25 m - 8,75 m - 7 m
Spanwijdte	maximaal minimaal max. verschil	56 m 28 m 21 m

Op de Ardense 25 kV-lijnen wordt er een lichtere versie bovenleiding toegepast. Ook de trekkracht is lager. Er worden geen speciale legeringen toegepast. Deze bovenleiding is geschikt voor 120 km/h.

Overgangszones …

Bij overgang van een 3 kV-bovenleiding naar een 25 kV-bovenleiding wordt er een spanningsscheidingszone of neutrale zone voorzien. Over een afstand van 50 tot 100 meter wordt de bovenleiding onderbroken. De geïsoleerde zone in de sporen is minstens even lang als de langste toegelaten trein en dit vooral om het doorgeven van 50 Hz-componenten vanuit de 25 kV-spoor naar het 3 kV-spoor te vermijden. Deze 50 Hz-componenten kunnen de spoorstroomkringen storen. Er worden bijkomend nog filters geplaatst. Deze zone wordt met neergelaten panto bereden.

neutrale zone

De bovenleidingsspanning gevoed uit het ene onderstation kan in tegenfaze staan met de spanning gevoed uit het volgende onderstation. Om kortsluitingen te vermijden, wordt er een fazescheidingszone aangelegd. Deze zones worden zonder stroomafname bereden. De pantograaf blijft omhoog. De bovenleiding in de fazescheidingszone is zwevend. Indien er een trein stilvalt in deze korte zone, kan ze onder spanning gezet worden.

Ook voor de deur van het onderstation (vb. te Chièvres) kan er een fazescheidingszone gebouwd worden. De voeding voor de bovenleiding in de ene richting worden dan tussen twee fazen afgetakt. De voeding voor de bovenleiding in de andere richting worden dan tussen twee andere fazen afgetakt. Er ontstaat een voeding in V.