La Autoridad de Transporte del Sureste de Pensilvania (SEPTA) opera un sistema de tracción de 25 Hz en las cercanías de Filadelfia , que heredó de la Compañía Reading . Este sistema es independiente, pero similar, al sistema construido por el Ferrocarril de Pensilvania (PRR), que ahora es operado por Amtrak . Los trenes de SEPTA pueden circular por cualquiera de los dos sistemas porque el voltaje y la frecuencia que se presentan a la locomotora son esencialmente idénticos. Sin embargo, el sistema anterior a Reading no está conectado eléctricamente al sistema anterior a PRR.
SEPTA es propietaria de todas las subestaciones descritas en este documento. Aunque SEPTA también es propietaria de las antiguas subestaciones PRR a lo largo de la línea Media/Wawa y la línea Chestnut Hill West , así como de una nueva subestación justo al norte de la estación 30th Street , dichas instalaciones forman parte del sistema eléctrico de tracción de 25 Hz de Amtrak .
La Reading Company electrificó sus líneas entre Reading Terminal en Filadelfia, Pensilvania , y Norristown , Doylestown , Chestnut Hill , Hatboro y West Trenton en 1931. La electrificación se amplió para incluir la línea Fox Chase en septiembre de 1966. La electrificación se extendió nuevamente desde Hatboro hasta Warminster a principios de la década de 1970. [1] [ página necesaria ]
El sistema de Reading utilizaba catenaria electrificada a 12 kV 25 Hz, al igual que la electrificación inicial de 1915 y la expansión de la línea principal en la década de 1930 del ferrocarril de Pensilvania , que competía con él. A diferencia del sistema de PRR, que incluía múltiples fuentes de energía y una extensa red de transmisión de alto voltaje, la electrificación de Reading era suministrada únicamente por la estación de conversión rotativa en Wayne Junction . Aunque la propiedad y la operación del sistema han cambiado, el sistema se ha mantenido esencialmente sin cambios con la excepción del reemplazo de la estación de conversión rotativa en Wayne Junction con un cicloconvertidor de estado sólido en 1986.
El sistema de electrificación de Reading fue diseñado para operaciones suburbanas de MU y no tenía que soportar las operaciones de pasajeros o carga de la línea principal del rival Pennsylvania Railroad . Si bien no era necesario un sistema complejo de líneas de transmisión de alto voltaje, el sistema era lo suficientemente grande como para requerir el uso de alimentadores de distribución desde la fuente de alimentación de 25 Hz en Wayne Junction. Los alimentadores se configuraron a 24 kV , el doble del voltaje de tracción. La mayoría de las líneas ferroviarias llevarían uno o dos alimentadores conectados a la parte superior de los mástiles de soporte de la catenaria. Estos alimentadores de subestación de 24 kV se pueden distinguir de los alimentadores de tracción de 12 kV por el uso de aisladores de cuatro segmentos en lugar de los de tres segmentos.
Las líneas de 24 kV alimentan una red de 11 subestaciones (12 incluyendo el patio de maniobras de Wayne Junction) ubicadas cada 8 a 10 millas (13 a 16 km) a lo largo de las líneas ferroviarias electrificadas. La mayoría de los ramales son lo suficientemente cortos como para requerir solo una sola subestación cerca del final de la línea, pero las líneas Main y West Trenton son lo suficientemente largas como para requerir subestaciones intermedias. En cada subestación, los alimentadores de 24 kV se alimentan a través de autotransformadores para reducirse a la tensión de tracción de 12 kV , que luego pasa a través de disyuntores antes de alimentarse a los cables de catenaria aérea.
La potencia se transmite, efectivamente, a 36 kV porque los componentes de 24 kV y 12 kV están desfasados 180°. Este diseño tiene varias ventajas sobre el esquema de transmisión y distribución más tradicional del PRR. El voltaje más alto, con respecto a tierra, dentro del sistema es de 24 kV . Esto es significativamente menor que los 69 kV observados en el sistema del PRR, que requería torres mucho más grandes de 80 pies (24 m) y aisladores y transformadores más grandes. En un sistema pequeño como el de Reading, la infraestructura de transmisión de esta escala era innecesaria. En segundo lugar, el sistema utiliza el cable catenario de 12 kV tanto para la transmisión como para la distribución. Este uso dual del cable catenario permite realizar ambas funciones con solo dos cables. El sistema del PRR, en contraste, requería tres cables: dos para el componente de transmisión monofásico de 138 kV y uno para el alimentador catenario de 12 kV . En ambos sistemas, el riel se utiliza como ruta de retorno para la corriente de tracción.
Toda la energía de 25 Hz del antiguo sistema de Reading se genera en la planta de conversión estática de Wayne Junction . Esta planta se construyó entre 1985 y 1990 y consta de tres módulos de estado sólido basados en cicloconversores de 15 MVA . El sistema fue construido por ASEA y es similar técnicamente al convertidor que se instaló posteriormente en el convertidor de Jericho Park de Amtrak .
Los inversores reemplazaron a dos generadores de motor Westinghouse Electric de 1928 aproximadamente, cada uno de ellos con una potencia nominal de 21,4 MVA . Anteriormente, también existía la capacidad de suministrar energía desde la subestación Somerset de PECO Energy , que tenía tres generadores de motor que normalmente se usaban para abastecer el sistema de electrificación del ferrocarril de Pensilvania. Esta capacidad se ha eliminado, al igual que los generadores de motor Somerset. El antiguo sistema de Reading ahora funciona de forma completamente independiente del sistema de energía de Amtrak.
Wayne Junction recibe energía de 230 kV 60 Hz de dos líneas redundantes que se conectan a las subestaciones PECO en Waneeta, Tabor y Pulaski. Dos transformadores de 60 MVA 230/13,2 kV reducen el voltaje para los convertidores de frecuencia estáticos. Los cables de conexión permiten retirar partes del sistema de suministro del servicio para realizar tareas de mantenimiento.
En marzo de 2015 se adjudicó un contrato por valor de $4.656.321 a STV Incorporated para la prestación de servicios de arquitectura e ingeniería para la rehabilitación de convertidores de frecuencia estáticos en Wayne Junction, con servicios que se realizarían durante un período de 60 meses programado para comenzar en abril de 2015 (según la propuesta n.º 14-233-JHC). [3]
Cada una de las antiguas subestaciones de Reading Railroad estaba equipada con transformadores y disyuntores de American Brown Boveri . La mayoría de los transformadores están clasificados para suministrar aproximadamente 2 MVA de potencia cada uno (existen algunos transformadores de 4 MVA ). Cada subestación también contenía una serie de disyuntores llenos de aceite para desconectar las líneas de 12 kV y 24 kV bajo carga. Las subestaciones más grandes también tienen un pequeño edificio de mantenimiento y equipos para albergar cualquier equipo de control o transformadores secundarios para generar la potencia de señal de 100 Hz .
Debido a la robustez y sencillez de los componentes, hasta 2010 todas las subestaciones de SEPTA estaban equipadas con su equipamiento original, acercándose entonces a los 80 años de servicio.
La subestación Callowhill fue la primera en ser reemplazada, para eliminar la necesidad de mantener los cables aéreos sobre la línea ferroviaria abandonada del Viaducto de Reading como alimentadores a las vías activas. Su reemplazo, la subestación Fairmount, fue puesta en servicio en el tercer trimestre de 2010, [4] con dos autotransformadores monofásicos de 12/24 kV 25 Hz , 5 MVA, así como interruptores automáticos y otros equipos de conmutación. [5]
La subestación Norristown recibió nuevos transformadores, disyuntores, alimentadores, tableros de distribución de subestación, relés de protección y una revisión estructural en un proyecto de estímulo . [6]
En julio de 2012, el Departamento de Transporte de los EE. UU. otorgó a SEPTA una subvención Tiger IV de 12,8 millones de dólares para ayudar a renovar la subestación Wayne Junction. [7] En palabras del gerente general de SEPTA, Joseph M. Casey, "Tenemos la intención de utilizar estos recursos para reemplazar equipos que deberían estar en exhibición en un museo de historia del transporte público".
La subvención se anunció en una ceremonia en la subestación a la que asistió el Secretario de Transporte Ray LaHood , quien dijo: "No es el proyecto más atractivo ni el más bonito, pero es uno de los más importantes". [8]
Se espera que la renovación de los tres convertidores de frecuencia estáticos de Wayne Junction se realice durante la década de 2010, en tres etapas, para mantener la redundancia. Se agregará un cuarto convertidor para la seguridad del sistema. [9] [S 1]
En octubre de 2014, SEPTA solicitó a los contratistas interesados que presentaran ofertas para la rehabilitación de los convertidores de frecuencia estáticos en Wayne Junction. [10]
En septiembre de 2014, SEPTA solicitó a los contratistas interesados que presentaran ofertas para la rehabilitación de la subestación Ambler. [11] En octubre de 2014, SEPTA adjudicó un contrato de $7,99 millones a Carr & Duff, Inc. [12] para el trabajo. [13]
El 31 de octubre de 2016, uno de los dos transformadores principales de la subestación se quemó y fue reemplazado antes de lo previsto una semana después por uno de los nuevos transformadores que ya estaban disponibles para las renovaciones de las subestaciones en Lansdale y Ambler. [14]
En la década de 1990, un incendio en la subestación de Doylestown la dejó inoperativa. Hasta que se reparó la subestación en 2013, el ramal de Doylestown al este de Lansdale tuvo que recibir energía exclusivamente de la subestación de Lansdale. Esta "alimentación de un solo extremo" de una sección de 16 km de vía limitó la cantidad de unidades de transmisión que podían funcionar simultáneamente en el ramal y también limitó su velocidad y aceleración máximas.
La subestación recibió un nuevo autotransformador de 12/24 kV en abril de 2015. [15]
Con la aprobación de una fuente de financiación dedicada al transporte por parte de la Mancomunidad de Pensilvania, SEPTA anunció en diciembre de 2013 un plan de presupuesto de capital que incluye la renovación o el reemplazo de todas las antiguas subestaciones de Reading restantes, en cinco fases. La primera fase implica el reemplazo de la subestación de Jenkintown y la renovación de los componentes activos de la subestación de Ambler, proyectos para los cuales se había completado el diseño final a fines de 2013. [9] [16]
En noviembre de 2014, SEPTA solicitó a los contratistas interesados que presentaran ofertas para la rehabilitación de cuatro subestaciones (Lansdale, Bethayres, Chestnut Hill East y Hatboro). [17] Se espera que el trabajo de diseño de ingeniería dure dos años y la construcción otros tres años.
SEPTA también planea construir una nueva subestación cerca de la estación Woodbourne para el otoño de 2020, ya que la distancia entre las subestaciones Neshaminy Falls y Yardley es casi el doble de la distancia óptima de 5 millas (8,0 km) entre subestaciones en un sistema de 12 kV 25 Hz. [S 2]