Hoogste bovenleidingsspanning ter wereld?

[Dieselfreak]

Generaties lang waren voor elektrische tractie van treinen spanningen van enkele duizenden volt het meest gebruikelijk in Europa, maar tegenwoordig schakelt men steeds meer over op 25.000 volt. Zijn er ergens ter wereld lijnen die onder nog hogere voltages staan? Volgens Wikipedia gebruiken ze in Zuid-Afrika 50.000 volt, is dat het hoogste bovenleidingsvoltage ter wereld? Wat is eigenlijk de hoogst mogelijke spanning voor een bovenleiding? Voor een derde rail ligt die vrij laag door de nabijheid van de grond, zo rond 1500 volt, maar een bovenleiding kent dat probleem niet. Wel moet de afstand tussen de trein en de draden groter zijn naarmate het voltage hoger is, dus ik neem aan dat er voor draad boven het spoor ook een grens is?

[gysev]

De normale spanning in Zuid-Afrika is 3000 V zoals bij ons. Die 50.000 V zal dan wel op een geïsoleerde ertslijn zijn. In de USA zijn er ook drie geïsoleerde lijnen die deze spanning gebruiken tussen een steenkoolmijn en een elektrische centrale. Geen van deze lijnen is trouwens verbonden met de rest van het spoorwegnet.

[Bordensteker]

Voor zo’n gespecialiseerde vraag doe je er vaak goed aan even verder te kijken dan de nederlandstalige wikipedia (waar dan ook boven staat: “Dit is een – onvolledige – lijst van elektrificatiesystemen van trein-, tram-, metro- en trolleybusnetten.”)

Als je in het Engels zoekt met train voltages wikipedia dan kom je op deze wijze o.a. op
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_c ... l_traction
In een overzicht van systemen met niet-standaard voltages staat daar een beter overzicht dat gelukkig niet suggereert dat alles in Zuid-Afrika 50 kV zou zijn.
Ik heb daarna met stijgende interesse gelezen hoe de Sishen-Saldanha ertslijn uitgebaat wordt!

De lengte van de isolatoren onder de pantograaf is opmerkelijk. In feite is de bouw van de locomotief er volledig op aangepast.

Ze rijden daar op kaapspoor (1067 mm) treinen van bijna 3,8 km lengte met veelal 8 locomotieven (ehm, groepjes van één electrische machine en één of twee diesels) verspreid over de trein. Zo’n konvooi weegt in totaal 41.400 ton.

Since huge voltage drops are often encountered between electric sub-stations, the locomotive was designed to be able to operate on a supply varying between 55 and 25 kV AC. The battery boxes and the main air reservoirs are mounted between the bogies beneath the frame, where a compartment houses a small motor scooter for use by the crew for lineside inspections of the train that can be up to 4 kilometres (2.5 miles) long.

Dit zijn dan weer beelden van het andere uiterste: 40 volt.
https://youtu.be/unhXEQQk8G8
(Recente strijkijzer-ervaring strekt tot aanbeveling.)

[nahoj]

Je mag "enkele duizenden volt" en "25000" volt niet zomaar vergelijken. Een belangrijk aspect is immers dat het eerste gelijkspanningssystemen zijn, en het tweede wisselspanningssystemen.

Algemeen is het zo dat voor elektriciteitsdistributie je best een zo hoog mogelijke spanning (U) kiest, omdat daardoor de voor een gewenst getransporteerd vermogen (P) benodigde stroomsterkte (I) lager is (P=U*I). Het Ohmse verliesvermogen (Pv) t.g.v. de elektrische weerstand (R) van de geleider is immers kwadratisch evenredig met de stroomsterkte (Pv = R*I²). Daardoor kan men ook"straffeloos" de geleiders dunner maken naarmate de spanning hoger is (minder koper = goedkoper en lichter).

De beperkende factor is de technische werkbaarheid van de spanning. De isolatie-afstanden moeten haalbaar blijven, bv. de isolaties tussen wikkelingen van motoren en andere machines moeten beperkt blijven om efficiëntieredenen, fysieke afstanden in een machinekamer zijn eindig, enz... Het (af)schakelen van een (kortsluit)stroom wordt ook moeilijker bij hogere spanningen. Dat laatste is nog veel meer het geval bij gelijkstroom dan bij wisselstroom, en is de bepalende factor voor het grote verschil in praktische spanningslimieten tussen de twee stroomsoorten. Bij wisselstroom maakt men gebruik van de nul-doorgang om de vlamboog (vonk) te doven, bij gelijkstroom is die opportuniteit er niet.

Praktisch blijft men bij spoorwegtoepassingen beperkt tot 3000V gelijkspanning (6000V is o.m. in Rusland geprobeerd, maar nooit met tevredenheid beheerst) en 25000V wisselspanning. Bij wisselspanning past men frequent de truc toe om 2x25000V* te installeren en zo een "transportspanning" van 50000V te bekomen. (* 25000V op de bovenleiding t.o.v. het spoor, en -25000V op een naasthangende feeder t.o.v. het spoor. Ergens halfweg wisselt men dan de twee.)

De reden dat er überhaupt gelijkspanningssystemen (met lagere en dus inefficiëntere spanningen) bestaan kent zijn historische oorsprong in de technologische mogelijkheden om elektrische energie om te zetten in mechanische tractie-energie. Met gelijkspanning kon men heel eenvoudig (bijna rechtstreeks) een seriegelijkstroommotor voeden, die een quasi perfecte karakteristiek heeft voor tractie. Met wisselspanningsvoeding heb je één of meerdere speciale componenten nodig (gelijkrichter, wisselrichter,...). Rechtstreeks een gelijkstroommotor voeden kan ook, maar de beheersing van de slechte commutatie (vuurslag) is niet eenvoudig (wat dan weer de oorsprong is van de 16 2/3 Hz in en rond Duitsland).