La Autoridad de Transporte del Sureste de Pensilvania (SEPTA) opera un sistema de energía de tracción de 25 Hz en las cercanías de Filadelfia , que heredó de Reading Company . Este sistema es independiente, pero similar, al sistema construido por Pennsylvania Railroad (PRR), que ahora es operado por Amtrak . Los trenes de SEPTA pueden circular por cualquiera de los sistemas porque el voltaje y la frecuencia presentados a la locomotora son esencialmente idénticos. Sin embargo, el sistema ex-Reading no está conectado eléctricamente al sistema ex-PRR.
SEPTA es propietaria de todas las subestaciones descritas en este documento. Aunque SEPTA también posee antiguas subestaciones PRR a lo largo de la línea Media/Wawa y la línea Chestnut Hill West , así como una nueva subestación justo al norte de la estación 30th Street , esas instalaciones son eléctricamente parte del sistema de energía de tracción de 25 Hz de Amtrak .
The 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 amplió nuevamente desde Hatboro hasta Warminster a principios de los años 1970. [1] [ página necesaria ]
El sistema de Reading utilizaba catenaria electrificada a 12 kV 25 Hz, como la electrificación inicial de 1915 del ferrocarril de Pensilvania y la expansión de la línea principal de la década de 1930. A diferencia del sistema del PRR, que incluía múltiples fuentes de energía y una extensa red de transmisión de alto voltaje, la electrificación del Reading fue suministrada únicamente por la estación convertidora rotativa en Wayne Junction . Aunque la propiedad y el funcionamiento del sistema han cambiado, el sistema se ha mantenido esencialmente sin cambios con la excepción del reemplazo de la estación convertidora rotativa en Wayne Junction por 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 la línea principal de pasajeros ni las operaciones de carga 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 del suministro de energía de 25 Hz en Wayne Junction. Los alimentadores se fijaron a 24 kV , el doble de la tensión de tracción. La mayoría de las líneas ferroviarias llevarían uno o dos alimentadores sujetos a la parte superior de los mástiles de soporte de la catenaria. Estos alimentadores de subestaciones 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 tres segmentos.
Las líneas de 24 kV alimentan una red de 11 subestaciones (12 incluido 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 las ramas son lo suficientemente cortas como para requerir solo una 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 que se reducen a la tensión de tracción de 12 kV , que luego pasa a través de disyuntores antes de ser alimentado a los cables catenarios aéreos.
La energía 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. La tensión más alta, con respecto a tierra, dentro del sistema es de 24 kV . Esto es significativamente menor que los 69 kV vistos en el sistema del PRR, que requirió torres mucho más grandes de 80 pies (24 m) y aisladores y transformadores más grandes. En un sistema pequeño como el de Reading, una infraestructura de transmisión de esta escala era innecesaria. En segundo lugar, el sistema utiliza el cable de catenaria de 12 kV tanto para transmisión como para distribución. Este doble uso del cable de catenaria permite realizar ambas funciones con sólo dos cables. Por el contrario, el sistema del PRR requería tres cables: dos para el componente de transmisión monofásico de 138 kV y uno para el alimentador de catenaria de 12 kV . En ambos sistemas, el carril se utiliza como vía de retorno de la corriente de tracción.
Toda la energía de 25 Hz en el sistema ex-Reading se genera en la planta de convertidores estáticos de Wayne Junction . Esta planta fue construida entre 1985 y 1990 y consta de tres módulos de estado sólido basados en cicloconvertidores de 15 MVA . El sistema fue construido por ASEA y es técnicamente similar al convertidor instalado posteriormente en el convertidor Jericho Park de Amtrak .
Los inversores reemplazaron dos ca. 1928 Generadores de motor Westinghouse Electric, cada uno de los cuales tenía 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 motorgeneradores que normalmente se usaban para suministrar el sistema de electrificación del Ferrocarril de Pensilvania. Esta capacidad ha sido eliminada, al igual que los motogeneradores Somerset. El antiguo sistema 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 la tensión de los convertidores de frecuencia estáticos. Las traviesas permiten retirar del servicio partes del sistema de suministro para su mantenimiento.
En marzo de 2015, se adjudicó un contrato por valor de 4.656.321 dólares a STV Incorporated , para la prestación de servicios de arquitectura e ingeniería para la rehabilitación de convertidores de frecuencia estáticos en Wayne Junction, y los servicios se realizarán durante un período de 60 meses cuyo inicio está previsto para abril de 2015 ( según Propuesta No. 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 cuentan con un pequeño edificio de equipos y mantenimiento para albergar cualquier equipo de control o transformadores secundarios para generar la señal de 100 Hz .
Debido a la robustez y sencillez de los componentes, hasta el año 2010 todas las subestaciones SEPTA fueron equipadas con su equipamiento original, acercándose entonces a los 80 años en 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 de las vías activas. Su reemplazo, la subestación Fairmount, se puso en servicio en el tercer trimestre de 2010, [4] y cuenta con dos autotransformadores monofásicos de 5 MVA de 12/24 kV 25 Hz , así como disyuntores de carro y otros equipos de distribución. [5]
La subestación de Norristown recibió nuevos transformadores, disyuntores de carro, alimentadores, aparamenta de subestación, relés de protección y una revisión estructural en un proyecto de estímulo . [6]
En julio de 2012, el Departamento de Transporte de 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 director 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 tránsito".
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 sexy, no es 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] [T 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 otorgó un contrato de 7,99 millones de dólares 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 tanto en Lansdale como en Ambler. [14]
En la década de 1990, un incendio en la subestación de Doylestown la dejó inoperable. Hasta que se reparó la subestación en 2013, la sucursal de Doylestown al este de Lansdale tenía que recibir energía exclusivamente de la subestación de Lansdale. Esta "alimentación de un solo extremo" de una sección de vía de 10 millas (16 km) limitó la cantidad de MU 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 Commonwealth de Pensilvania, SEPTA anunció en diciembre de 2013 un plan de presupuesto de capital que incluye la renovación o reemplazo de todas las antiguas subestaciones de Reading restantes, en cinco fases. La primera fase implica el reemplazo de la subestación Jenkintown y la renovación de los componentes activos de la subestación Ambler, proyectos cuyo diseño final se completó 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. [T 2]