1.2 Merkwürdigkeiten

Jul 23rd, 2010 by Stefan Fassbinder

Multipliziert man diese »krumme« Frequenz von (ursprünglich) 16²/₃ Hz mit 3, so kommt man auf »glatte« 50 Hz. Auch das hat seinen Sinn und Grund, denn historisch bedingt wird das DB-Netz in Ostdeutschland überwiegend aus dem öffentlichen Netz gespeist. Ein Transformator spannt die Hochspannung von 220 kV oder 110 kV auf 6 kV herunter, womit in einem Umformerwerk 6-polige Drehstrom-Synchronmotoren betrieben werden, die jeweils einen zweipoligen Wechselstrom-Synchrongenerator antreiben, dessen Ausgangsspannung von 6 kV dann wiederum über einen Transformator auf 15 kV hochgespannt und in die Fahrleitung eingespeist wird. Nun haben zwar große Motoren und Generatoren recht hohe Wirkungsgrade im Bereich um 98%, und Transformatoren kommen noch höher. Die mechanische Umformung mit doppelter Umspannung bringt aber doch einen entsprechenden Anteil Energie-Verluste mit sich. Heutzutage setzt man statt dessen leistungselektronische Umrichter ein, die einen Energie-Austausch des Bahnnetzes mit dem öffentlichen Netz zur gegenseitigen Stabilisierung ermöglichen. Allein in Österreich gibt es 10 Stück davon sowie 5 Umformerwerke. In der Schweiz sind es 6 Stück mit einer Leistung von insgesamt 350 MW sowie 2 Kuppelstellen zum Netz der DB Energie, die ihrerseits nur 4 Umrichterwerke vorweisen kann. Vielmehr sind hier noch 23 der alten mechanischen Umformersätze in Betrieb (Bild 6). Diejenigen in Ostdeutschland, die auf einzelne Inselnetze speisen, laufen weiterhin synchron zum öffentlichen Netz. Als Synchron-Synchron-Umformer können sie nicht anders. Diejenigen westlicher Prägung jedoch verfügen über die Möglichkeit, auch das Erregerfeld umlaufen zu lassen. Streng genommen werden sie mit Drehstrom sehr niedriger Frequenz erregt – eine Technik, wie sie auch von Windkraftanlagen her bekannt ist. Betreibt man jedoch solche Umrichter, die hier für die Bereitstellung des Erregerstroms eingesetzt werden, praktisch als Gleichrichter, so unterliegen sie einer einseitigen Belastung und somit vermehrtem Verschleiß. Daher hat man die Frequenz im westdeutschen Verbundnetz auf 16,7 Hz angehoben und nennt sie der Einfachheit halber auch so, selbst wenn die einzelnen Inselnetze im Osten weiterhin mit genau 16²/₃ Hz laufen laufen und der Nennwert in der Norm nach wie vor auf 16²/₃ Hz lautet. Im Osten speist jedes Umformerwerk weiterhin ein bestimmtes Teilnetz, das vielleicht synchron, aber kaum jemals in Phase zum benachbarten Teilnetz läuft.

Bild 5: Links 2 Stromkreise Wechselstrom 110 kV der Bahn, rechts 4 Stromkreise Drehstrom 110 kV der öffentlichen Versorgung

Bei der Durchfahrt von einem Teilnetz in ein anderes muss der Lokführer die Lok komplett abschalten und mit Schwung durch die Übergangsstelle rollen, in der sich ein kurzes Stück isolierten, spannungslosen Drahtes als Trennstelle befindet. Zur Zeit jedoch wird diese Technik durch das fortschrittlichere Verbundnetz auch auf der 15-kV-Ebene ersetzt. Damit wird man hier die Trennstellen endlich los, die in vielen anderen Ländern, wo eine Speisung mit 25 kV und 50 Hz aus dem öffentlichen Netz weit verbreitet ist, noch zum Alltag gehören. Wenn man eine einphasige Versorgung aus dem dreiphasigen Netz auskoppeln will, muss man zur Symmetrierung der Last alle paar Kilometer die Phasen tauschen.