Warum dürfen Oberleitungen bei S-Bahnen höhere Spannungen haben als dritte Schienen?

Ich hoffe, diese Frage ist für diese Site relevant.

Die Stadt, in der ich lebe (Chennai, in Indien), hat vor einigen Jahren eine U-Bahn-Schnellbahn bekommen, die eine Oberleitungselektrifizierung von 25 kV, 50 Hz Wechselspannung verwendet, um die Züge anzutreiben. Ich weiß auch, dass mehrere andere schnelle Transits auf der ganzen Welt manchmal eine andere Methode zum Antreiben von Zügen verwenden, die als "dritte Schiene" bezeichnet wird, bei der eine feste Schiene den Boden schließt und 700-1000 V Gleichspannung zum Antreiben der Züge führt.

Bei einigen Nachforschungen habe ich gelesen, dass die Freileitungen hohe Spannungen führen können, da sie sich hoch über dem Boden befinden und daher aufgrund der Kapazität und der schieren Größe der Wechselspannung nicht auf den Boden schlagen. Dies scheint der Grund zu sein, warum dritte Schienen so dicke Schienen verwenden, um hohen Strom mit so niedrigeren Spannungen zu führen, um die gleiche Leistung wie eine Oberleitung auszugeben.

Nun, die S-Bahn in meiner Stadt hat einige Abschnitte erhöht und einige unterirdisch. Die erhöhten Abschnitte haben eine oberleitungsartige Anordnung für die Elektrifizierung über Kopf, während die unterirdischen Abschnitte eine solide Metallstange haben, die an der Spitze eines kreisförmigen Tunnels befestigt ist. Ein Bild des Tunnels dieser Schnellbahn an einer Kreuzung ist hier:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Da der Tunnel nun unterirdisch ist, umgibt die Erde den Tunnel aus allen Richtungen, einschließlich nach oben. Würde nicht das gleiche Problem wie bei der dritten Schiene, dh Lichtbögen zum Boden, auch hier auftreten. Was verhindert, dass der 25-kV-Wechselstrom zur Decke schlägt (was tatsächlich die Erde ist, also mehr oder weniger der Erdung ähnlich ist).

Kann mir bitte jemand helfen zu verstehen, was ich hier vermisse?

Bearbeiten: Ein weiteres relevantes Bild des Tunnels selbst für den BetrachterGeben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sind Sie sicher, dass dies 25-kV-Freileitungen sind und nicht nur das gleiche elektrische System wie die 3. Schiene oder eine Zwischenleitung? Wenn sie eine höhere Spannung haben, beachten Sie, dass der Abstand viel größer ist als die 3. Schiene, bedenken Sie, dass sie nicht so leicht untergetaucht werden kann, Müll darauf liegt, Ratten darunter laufen oder Gleisarbeiter in der Nähe laufen. Sie möchten wahrscheinlich jemanden fragen, der sich vor Ort mit dem System auskennt, viele Verkehrssysteme haben eine Community von Enthusiasten mit viel gesammeltem Wissen.
@ChrisStratton Ich bin mir zu 100% sicher, dass es sich tatsächlich um 25-kV-50-Hz-Leitungen handelt. Ich habe die "Gefahren" -Schilder an den Oberleitungsmasten (in den erhöhten Abschnitten) gelesen, auch der Wikipedia-Artikel bestätigt dies . Darüber hinaus werden Ratten und Müll selten gefunden, da die unterirdischen Abschnitte dieses speziellen Schnellverkehrs über Glastüren in voller Höhe auf dem Bahnsteig verfügen, sodass es für niemanden möglich ist, auf die Gleise zuzugreifen.
... Arbeiter verfolgen, scheint aber eine Möglichkeit zu sein.
Was ist eine dritte Schiene?
@DKNguyen Eine dritte Schiene ist eine zusätzliche Schiene in einer Eisenbahn, die Strom für elektrische Lokomotiven transportiert. Es befindet sich zwischen den beiden normalen Schienen.
@Herd oh. Ich bin immer davon ausgegangen, dass dafür die normale Schiene verwendet wurde.
@DKNguyen Die normale Schiene wird für die Erdseite verwendet. Aber anders als bei einer Modelleisenbahn, bei der es sinnvoll ist, die Schienen voneinander und die Räder von den Achsen zu isolieren, verwenden sie die Schienen nicht, um beide Seiten der Schaltung bereitzustellen. Die dritte Schiene trägt außer ihrem Eigengewicht und dem Anpressdruck des Auf- bzw. Unterlaufschuhs eigentlich keine mechanische Belastung.

Antworten (1)

Laut Antworten auf diese Frage :

Die Durchschlagsspannung von Luft variiert erheblich aufgrund von Änderungen in Feuchtigkeit, Druck und Temperatur. Ein grober Richtwert ist jedoch, dass es 1 kV pro Millimeter braucht .

Daher haben Ihre 25-kV-Freileitungen einen angemessenen Abstand von der Decke mit einem Mindestabstand von 25 mm / 1 Zoll; es sieht so aus, als hätten sie ein Vielfaches davon.

Der Hauptgrund für die Verwendung niedrigerer Spannungen in 3rd-Rail-Systemen ist wahrscheinlich die Größe der Isolatoren zur mechanischen Unterstützung der Schiene. Isolatoren sind kein Freiraum; wie die Antwort erklärt:

Das Durchbruchsgefälle beim Kriechen ist geringer als beim Luftstrecken , da sich auf Oberflächen Schmutz ansammeln kann. Einige Verschmutzungen sind von sich aus teilweise leitfähig, aber viele Dinge können nach dem Aufsaugen von Feuchtigkeit Leckpfade bilden.

Ihr zweites Foto des Tunnels scheint zu zeigen, dass der Abstand von der Decke eher geringer ist als die Kriechstrecke entlang der horizontalen Isolatoren. Auf Isolatoren dieser Größe wäre es unmöglich, eine dritte Schiene zu montieren.

Die Sicherheit des Streckenpersonals auf der 3. Schiene ist ein Faktor für die niedrigere Spannung, aber nicht der einzige: Der direkte Kontakt mit einer 3. Schiene bei weniger als 1 kV ist für einen Menschen wahrscheinlich tödlich.

Bei Hochspannung kann Sicherheit eine Frage der Nähe und des Feldgradienten sein, nicht nur des direkten Kontakts. Ich habe tatsächlich gesehen, wie Gleisarbeiter mit ihren Hosenbeinen die Abdeckung von unter Spannung stehenden 3rd-Rail-Systemen berührten, und ein betrunkener Eindringling überlebte vor einiger Zeit auf der Abdeckplatte sitzend .
Vielen Dank für Ihre Antwort, ich habe mir gerade die verlinkte Frage und Antwort angesehen. Eine Sache, die mir nicht klar ist: Die verknüpfte Frage betrachtet diese Spannungen als Gleichstrom. Müssen in einer AC-Situation nicht kapazitive Effekte berücksichtigt werden?
Auf einer detaillierten Ebene ja, aber das allgemeine Prinzip bleibt dasselbe. Kriech- und Luftstrecke sind bei gleicher Spannung unterschiedlich, und Isolatorgröße und mechanische Festigkeit sind ein Problem für die dritte Schiene, jedoch weniger für Oberleitungen.
Warum dürfen Oberleitungen bei S-Bahnen höhere Spannungen haben als dritte Schienen?
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