El sistema de energía de tracción de 25 Hz de Amtrak es una red de energía de tracción para la parte sur del Corredor Noreste (NEC), el Corredor Keystone y varias líneas secundarias entre la ciudad de Nueva York y Washington DC. El sistema fue construido por el ferrocarril de Pensilvania entre 1915 y 1938 antes de que se estableciera por completo la red de transmisión eléctrica de América del Norte . Esta es la razón por la que el sistema utiliza 25 Hz, en lugar de 60 Hz, que es la frecuencia estándar para la transmisión de energía en América del Norte. El sistema también se conoce como Southend Electrification , en contraste con el sistema de energía de tracción de 60 Hz de Amtrak que funciona entre Boston y New Haven, que se conoce como el sistema Northend Electrification.
En 1976, Amtrak heredó el sistema de Penn Central , el sucesor del Pennsylvania Railroad, junto con el resto de la infraestructura del NEC.
Amtrak utiliza sólo alrededor de la mitad de la capacidad eléctrica del sistema; el resto se vende a los ferrocarriles regionales que operan sus trenes a lo largo del corredor, incluidos NJ Transit , SEPTA y MARC .
El sistema alimenta 226,6 millas (364,7 km) del NEC entre la ciudad de Nueva York [a] y Washington, DC, [b] todo el corredor Keystone de 104 millas (167 km), una parte de la línea North Jersey Coast de NJ Transit (entre el NEC y Matawan), junto con la totalidad de las líneas Airport , Chestnut Hill West , Cynwyd y Media/Wawa de SEPTA .
El ferrocarril de Pensilvania (PRR) comenzó a experimentar con tracción eléctrica en 1910, coincidiendo con la finalización de los túneles trans-Hudson y la estación Penn de Nueva York . Estos sistemas iniciales eran sistemas de tercer carril de corriente continua (CC) de bajo voltaje . Si bien funcionaban adecuadamente para el servicio en túneles, el PRR finalmente los consideró inadecuados para la electrificación de alta velocidad y larga distancia.
Otros ferrocarriles, para ese momento, habían experimentado con sistemas de corriente alterna (CA) de baja frecuencia (menos de 60 Hz). Estos sistemas de baja frecuencia tenían la ventaja de la CA de voltajes de transmisión más altos, lo que reducía las pérdidas resistivas en largas distancias, así como la ventaja típica de la CC de un fácil control del motor, ya que los motores universales podían emplearse con equipos de control de cambiador de tomas de transformador. El contacto del pantógrafo con el cable del trolebús también es más tolerante a altas velocidades y variaciones en la geometría de la vía . El ferrocarril de Nueva York, New Haven y Hartford ya había electrificado una parte de su línea principal en 1908 a 11 kV 25 Hz CA y esto sirvió como modelo para el PRR, que instaló su propia electrificación de línea principal de prueba entre Filadelfia y Paoli, Pensilvania, en 1915. La energía se transmitía a lo largo de las partes superiores de los soportes de la catenaria utilizando cuatro circuitos de distribución monofásicos de dos cables de 44 kV. Las pruebas en la línea con locomotoras eléctricas experimentales como la PRR FF1 revelaron que las líneas de distribución de 44 kV serían insuficientes para cargas más pesadas en distancias más largas.
En la década de 1920, el PRR decidió electrificar grandes partes de su red ferroviaria oriental y, como en ese momento no existía una red eléctrica comercial, el ferrocarril construyó su propio sistema de distribución para transmitir energía desde los sitios de generación hasta los trenes, posiblemente a cientos de millas de distancia. Para lograrlo, el PRR implementó un sistema pionero de líneas de transmisión de alto voltaje monofásicas de 132 kV, que se reducían a 11 kV en subestaciones espaciadas regularmente a lo largo de las vías.
La primera línea que se electrificó utilizando este nuevo sistema fue entre Filadelfia y Wilmington, Delaware a fines de la década de 1920. Para 1930, la catenaria se extendió desde Filadelfia a Trenton, Nueva Jersey , para 1933 a la ciudad de Nueva York y para 1935 al sur a Washington, DC Finalmente, en 1939, la línea principal desde Paoli al oeste hasta Harrisburg se completó junto con varias líneas solo de carga. También se incluyeron el Trenton Cutoff y el Port Road Branch . Superpuesta a estas líneas electrificadas había una red eléctrica independiente que entregaba corriente de 25 Hz desde el punto de generación a locomotoras eléctricas en cualquier lugar de casi 500 millas de ruta (800 km) de vía, todo bajo el control de despachadores de energía eléctrica en Harrisburg, Baltimore, Filadelfia y la ciudad de Nueva York.
Los ferrocarriles del noreste se atrofiaron en los años posteriores a la Segunda Guerra Mundial ; el PRR no fue una excepción. La infraestructura del Corredor Noreste permaneció esencialmente sin cambios a través de la serie de fusiones y quiebras, que terminaron en la creación y adquisición por parte de Amtrak de las antiguas líneas del PRR, que llegaron a conocerse como el Corredor Noreste. El Proyecto de Mejora del Corredor Noreste de alrededor de 1976 había planeado originalmente convertir el sistema del PRR al estándar de la red eléctrica de 60 Hz. Finalmente, este plan fue archivado por ser económicamente inviable, y la infraestructura de tracción eléctrica se dejó en gran parte sin cambios con la excepción de un aumento general del voltaje de tracción a 12 kV y un aumento correspondiente del voltaje de transmisión a 138 kV.
Durante la década de 1970, se cerraron varias de las estaciones convertidoras o generadoras originales que originalmente suministraban energía al sistema. Además, el fin del servicio de transporte de carga electrificado en la línea principal a Paoli permitió que las subestaciones originales de 1915 y sus líneas de distribución de 44 kV se desmantelaran, y que esa sección de 32 km (20 millas) de vía se alimentara desde subestaciones de la década de 1930 en ambos extremos. En la década entre 1992 y 2002, se pusieron en servicio varias estaciones convertidoras estáticas para reemplazar las estaciones que se habían cerrado o estaban siendo cerradas. Los convertidores de Jericho Park, Richmond y Sunnyside Yard se instalaron durante este período. Esto reemplazó gran parte del equipo de conversión de frecuencia eléctrica, pero el equipo de transmisión y distribución del lado de la línea no se modificó.
En 2003, Amtrak inició un plan de mejoras de capital que incluía el reemplazo planificado de gran parte de la red de vías, incluidos transformadores de 138/12 kV , disyuntores y cables catenarios. Estadísticamente, esta mejora de capital ha dado como resultado significativamente menos demoras, aunque aún se han producido paradas dramáticas del sistema.
El sistema de 25 Hz fue construido por el ferrocarril de Pensilvania con un voltaje nominal de 11 kV. Los voltajes nominales de funcionamiento se aumentaron en 1948 y ahora son: [1]
En 1997, el sistema incluía 1.530 kilómetros de líneas de transmisión de 138 kV, 55 subestaciones, 147 transformadores y 1.777 kilómetros de catenaria de 12 kV.
Las locomotoras del sistema consumen anualmente más de 550 GWh de energía. [2] Si este consumo se mantuviera constante durante todo el año (aunque en la práctica no es así), la carga media del sistema sería de aproximadamente 63 MW.
El factor de potencia del sistema varía entre 0,75 y alrededor de 0,85.
La energía eléctrica se origina en siete instalaciones de generación o plantas de conversión de corriente de tracción . La capacidad nominal de todas las fuentes de energía en el sistema es de aproximadamente 354 MW. La carga máxima instantánea en el sistema es de 210-220 MW (a partir de 2009 ) durante la hora pico de la mañana y hasta 225 MW durante la tarde. [3] La carga máxima ha aumentado significativamente con el tiempo. En 1997, la carga máxima fue de 148 MW. [2]
Independientemente de la fuente, todas las plantas de conversión y generación suministran energía al sistema de transmisión a 138 kV, 25 Hz, monofásica , mediante dos cables. Por lo general, al menos dos circuitos separados de 138 kV siguen cada derecho de paso para abastecer las subestaciones del lado de la línea.
En la actualidad, las siguientes plantas convertidoras y generadoras se encuentran operativas, aunque rara vez todas están en funcionamiento simultáneamente debido a paradas de mantenimiento y revisiones:
Actualmente se encuentran en funcionamiento varios tipos de equipos: inversores estáticos , motores-generadores (a veces llamados convertidores de frecuencia rotativos), turbinas hidráulicas (generadores hidroeléctricos) y un cicloconvertidor estático .
Las turbinas de 25 Hz de la presa están programadas por Amtrak, pero son operadas por Safe Harbor Water Power Company. Al igual que otras plantas hidroeléctricas, tiene una excelente capacidad de arranque en negro , que se demostró recientemente durante un apagón en 2006. Después de que un apagado en cascada de los convertidores dejara la red sin energía, se recuperó utilizando los generadores de Safe Harbor y, posteriormente, los demás convertidores volvieron a funcionar.
Durante el período de doce meses que finalizó en agosto de 2009, Safe Harbor suministró alrededor de 133 GWh de energía a la subestación de Amtrak en Perryville. [4] Normalmente, dos tercios de la producción de Safe Harbor se envía a través de Perryville y el resto a través de Harrisburg o Parkesburg. Esto sugiere que Safe Harbor suministra alrededor de 200 GWh de energía anualmente a la red de 25 Hz.
Los generadores de motor y los generadores de turbina de vapor fueron las fuentes de energía originales en la red de energía de tracción de PRR. La última turbina de vapor dejó de funcionar en 1954, pero algunos de los generadores de motor originales permanecen. Aunque las máquinas de conversión se denominan con frecuencia "convertidores rotativos" o "convertidores de frecuencia rotativos", no son los convertidores rotativos que se utilizan con frecuencia en los subterráneos para convertir la corriente alterna de baja frecuencia en energía de CC. Los convertidores utilizados se describen con mayor precisión como generadores de motor y consisten en dos máquinas de CA sincrónicas en un eje común con diferentes relaciones de polos; no están conectados eléctricamente como en un verdadero convertidor rotativo.
Las principales ventajas de los motogeneradores incluyen valores nominales de corriente de falla muy altos y una corriente de salida limpia. La electrónica de estado sólido puede dañarse muy rápidamente, por lo que los sistemas de control de microprocesador reaccionan muy rápidamente a las condiciones de sobrecorrección para colocar el convertidor en un modo seguro, inactivo o para disparar el disyuntor de salida . Los motogeneradores, al ser de diseño de la década de 1930, están muy sobreconstruidos. Estas máquinas robustas pueden absorber grandes transitorios de carga y condiciones de falla exigentes mientras continúan en línea. Su forma de onda de salida también es perfectamente sinusoidal sin ruido o salida de armónicos más altos. De hecho, pueden absorber el ruido armónico producido por dispositivos de estado sólido, sirviendo efectivamente como un filtro. Estos atributos, combinados con su alta capacidad de corriente de falla, los hacen deseables en un papel estabilizador dentro del sistema de energía. Amtrak ha conservado dos de las plantas convertidoras originales y planea revisarlas y continuar su operación indefinidamente.
Las desventajas de los motogeneradores incluyen una menor eficiencia, generalmente entre el 83% (máquina con carga ligera) y el 92% (máquina con carga completa). En comparación, la eficiencia del cicloconvertidor puede superar el 95%. Además, los motogeneradores requieren un mayor mantenimiento de rutina debido a su naturaleza de máquinas rotativas, dados los cojinetes y anillos rozantes. Hoy en día, el reemplazo total de los motogeneradores también sería difícil debido al alto costo de fabricación y la demanda limitada de estas grandes máquinas de 25 Hz.
Los convertidores estáticos del sistema se pusieron en servicio durante la década comprendida entre 1992 y alrededor de 2002. Los convertidores estáticos utilizan electrónica de estado sólido de alta potencia con pocas piezas móviles. Las principales ventajas de los convertidores estáticos sobre los generadores de motor incluyen un menor costo de capital, menores costos operativos y una mayor eficiencia de conversión. El convertidor de Jericho Park supera sus criterios de diseño de eficiencia del 95%. Las principales desventajas de los convertidores de estado sólido incluyen la generación de frecuencia armónica tanto en el lado de 25 Hz como en el de 60 Hz y una menor capacidad de sobrecarga.
La mayoría de las fuentes de energía en la electrificación original del ferrocarril de Pensilvania se construyeron antes de 1940. Algunas se han retirado por completo, otras se han reemplazado por convertidores de frecuencia estáticos ubicados en el mismo lugar y otras permanecen en servicio y se renovarán y operarán indefinidamente.
Las siguientes tablas enumeran las fuentes que ya no están en servicio:
A principios del siglo XX, la energía de 25 Hz era mucho más fácil de conseguir en las empresas eléctricas comerciales. La gran mayoría de los sistemas de metro urbanos utilizaban energía de 25 Hz para alimentar sus convertidores rotativos de línea que se utilizaban para generar el voltaje de CC que se suministraba a los trenes. Como los convertidores rotativos funcionan de manera más eficiente con fuentes de alimentación de menor frecuencia, 25 Hz era una frecuencia de suministro común para estas máquinas. Los convertidores rotativos han sido reemplazados de manera constante durante los últimos 70 años, primero por rectificadores de arco de mercurio y, más recientemente, por rectificadores de estado sólido. Por lo tanto, la necesidad de energía de frecuencia especial para la tracción urbana ha desaparecido, junto con la motivación financiera de las empresas de servicios públicos para operar generadores en estas frecuencias.
La central eléctrica de Long Island City en Hunter's Point, Nueva York, fue construida por el ferrocarril de Pensilvania en 1906 como preparación para los túneles del río Norte y la apertura de la estación de Pensilvania en Manhattan. La estación constaba de 64 calderas de carbón y tres generadores de turbina de vapor con una capacidad total de 16 MW. En 1910, la estación se amplió con dos generadores de turbina adicionales para una capacidad total de 32,5 MW. La energía se transmitía a convertidores rotativos (máquinas de CA a CC) para su uso en el esquema original de electrificación del tercer carril del PRR. Como la mayoría de los sistemas de distribución eléctrica de CC de la época ( el más famoso era el de Thomas Edison ), se utilizaba energía de 25 Hz para impulsar convertidores rotativos en subestaciones a lo largo de la línea. Algunas fuentes afirman que la estación estaba en gran parte inactiva en la década de 1920. [8] Cuando se amplió la electrificación aérea de CA en la década de 1930, Long Island City se conectó al sistema de distribución catenaria de 11 kV. [10] La operación de la estación fue transferida a Consolidated Edison en 1938, aunque ConEd comenzó a suministrar energía desde la adyacente Central generadora Waterside, probablemente debido a la disminución de la demanda general de energía de 25 Hz. La estación quedó en desuso y se vendió a mediados de la década de 1950. 40°44′35″N 73°57′29″O / 40.7430, -73.9581 (Central generadora de Long Island City (en desuso))
Originalmente construida por Consolidated Edison para suministrar energía a su sistema de distribución de CC en Manhattan, Waterside comenzó a suministrar energía al sistema de CA de PRR alrededor de 1938 cuando ConEd asumió la operación de la estación de Long Island City. Los generadores de turbina monofásicos se retiraron a mediados de la década de 1970 debido a problemas de seguridad. Se instalaron dos transformadores para suministrar energía catenaria desde las partes restantes (trifásicas) del sistema de 25 Hz todavía relativamente extenso de ConEd. Los problemas de gestión del flujo de energía impidieron el uso de esta fuente en condiciones que no fueran de emergencia. [9] 40°44′47″N 73°58′15″O / 40.7464, -73.9707 (Estación generadora Waterside (demolida))
En 1986, Baltimore Gas and Electric decidió no renovar el contrato bajo el cual había operado el cambiador de frecuencia de la Central Eléctrica Benning en nombre de Amtrak. Propusieron un cambiador de frecuencia estático, que se construyó en Jericho Park ( Bowie, Maryland ) y se puso en servicio en la primavera de 1992. [11] 38°53′51″N 76°57′33″O / 38.897534, -76.959298 (Cambiador de frecuencia de Benning (demolido))
Aunque la potencia reactiva se ha suministrado principalmente junto con la potencia real por las turbinas de vapor y los generadores de motor del sistema, el PRR utilizó brevemente dos condensadores síncronos . Poco después de poner en servicio la electrificación de 1915, el ferrocarril descubrió que los alimentadores de 44 kV y las grandes cargas inductivas del sistema estaban provocando una caída de tensión significativa. La empresa eléctrica suministradora ( Philadelphia Electric ) también descubrió que era necesaria la corrección del factor de potencia . En 1917, el PRR instaló dos convertidores síncronos de 11 kV y 4,5 MVA en Radnor , el punto central aproximado de la carga del sistema. [12] Esta subestación estaba situada en el sitio de los tanques de agua utilizados para suministrar agua a las bandejas de las vías, que suministraban agua a las locomotoras de vapor convencionales. En algún momento posterior, los convertidores se apagaron y se retiraron. Posteriormente, ni el PRR ni Amtrak han utilizado máquinas dedicadas al soporte de potencia reactiva. 40°02′41″N 75°21′34″O / 40.044725, -75.359463 (Radnor)
La electrificación original de la PRR en 1915 hizo uso de cuatro subestaciones en Arsenal Bridge , West Philadelphia , Bryn Mawr y Paoli . [13] La subestación Arsenal Bridge aumentó la energía de 13,2 kV, 25 Hz suministrada desde la central eléctrica Schuylkill de PECO en Christian Street a 44 kV para distribución. Las tres subestaciones restantes redujeron la tensión de distribución de 44 kV a una tensión de catenaria de 11 kV. Las subestaciones se operaban desde torres de señalización adyacentes. [14] Utilizaron edificios de hormigón típicos de la época para albergar los transformadores y la aparamenta mientras que los terminales de línea estaban en el techo. A partir de 1918, se utilizaron estaciones al aire libre y, cuando comenzó la electrificación de la línea principal en 1928, las estaciones se convirtieron en grandes estructuras al aire libre que utilizaban marcos de acero enrejado para montar las terminaciones y la aparamenta de 132 kV . En 1935, las nuevas estaciones se conectaron a sistemas de supervisión remota, lo que permitía a los directores de energía abrir y cerrar interruptores y disyuntores desde las oficinas centrales sin tener que pasar por los operadores de la torre.
En la actualidad, la red de Amtrak cuenta con unas 55 subestaciones [2] . Las subestaciones están espaciadas en promedio a 8 millas (13 km) de distancia y alimentan circuitos de catenaria de 12 kV en ambas direcciones a lo largo de la línea. Por lo tanto, la catenaria está segmentada (a través de cortes de sección, también llamados "seccionalizaciones" por el PRR) en cada subestación, y cada subestación alimenta ambos lados del corte de sección de una catenaria. Un tren que viaja entre dos subestaciones obtiene energía a través de ambos transformadores.
Una subestación típica incluye de dos a cuatro transformadores de 138/12 kV, interruptores de aire de 138 kV que permiten aislar transformadores individuales, apagar uno de los dos alimentadores de 138 kV o realizar una conexión cruzada de un alimentador a otro. La salida de los transformadores se dirige a la catenaria a través de disyuntores de 12 kV e interruptores de desconexión de aire. Los interruptores de conexión cruzada permiten que un transformador alimente todas las líneas de catenaria.
La arquitectura de la subestación del PRR se basó en un ferrocarril de alta velocidad y larga distancia. La separación entre subestaciones garantiza que ningún tren se encuentre a más de 4 o 5 millas de la subestación más cercana, lo que minimiza la caída de tensión. Una desventaja del diseño de la subestación tal como fue construida originalmente por el PRR es la falta de disyuntores de 138 kV. Básicamente, toda la segmentación del sistema de 138 kV debe realizarse manualmente, lo que dificulta el aislamiento rápido de una falla en la línea de 138 kV.
Las fallas en una parte de la línea también afectan a todo el sistema de distribución, ya que es imposible que el sistema de transmisión de 138 kV se proteja o reconfigure durante una condición de falla. Las fallas de alto voltaje generalmente se eliminan abriendo los interruptores de salida del convertidor, lo que causa una pérdida simultánea del convertidor. El sistema no se degrada adecuadamente bajo fallas de alto voltaje. En lugar de aislar, por ejemplo, el alimentador sur de 138 kV entre Washington y Perryville, el sistema requeriría abrir los interruptores de salida del convertidor en Jericho Park y Safe Harbor. Esto da como resultado la pérdida de una parte mucho mayor de la red de la que se requiere simplemente para aislar la falla.
Todas las líneas de transmisión dentro del sistema de 25 Hz son monofásicas, de dos cables y 138 kV. La toma central de cada transformador de 138 kV/12 kV está conectada a tierra; por lo tanto, las dos líneas de transmisión están conectadas a ±69 kV con respecto a tierra y a 138 kV entre sí.
Generalmente, dos circuitos separados de dos cables recorren la línea ferroviaria entre las subestaciones. Un circuito se monta en la parte superior de los postes de la catenaria en un lado de la vía; el segundo circuito recorre el otro lado.
La disposición de los soportes de catenaria y los cables de transmisión le da a la estructura aérea a lo largo de las antiguas líneas de ferrocarril de Pensilvania su característica estructura en forma de H de 80 pies (24 m) de altura. Son mucho más altas que las estructuras de electrificación aérea de otros ferrocarriles estadounidenses electrificados debido a las líneas de transmisión de 138 kV. Las torres de catenaria y las líneas de transmisión a lo largo de las antiguas líneas de ferrocarril de Nueva York, New Haven y Hartford y la división de Nueva Inglaterra de Amtrak son mucho más bajas y son reconocibles debido a su diseño y construcción diferentes.
Si bien la mayor parte de la infraestructura de transmisión está ubicada directamente sobre las líneas ferroviarias en la misma estructura que sostiene el sistema de catenaria, algunas líneas están ubicadas sobre líneas que han sido deselectrificadas o abandonadas o, en algunos casos, en derechos de paso completamente independientes.
A continuación se incluye una lista de todos los segmentos principales de la infraestructura de transmisión de 138 kV y 25 Hz, en la que se indican las subestaciones (SS o Sub) o las estaciones de conmutación de alta tensión (HT Sw'g) como terminales. Para mayor claridad, en esta tabla no se repiten las posiciones de las subestaciones. A continuación se incluye una lista de las estaciones de conmutación de alta tensión.
El programa de mejoras de capital de Amtrak, que comenzó en 2003, ha continuado hasta el día de hoy y desde 2009 ha recibido apoyo adicional de fuentes de financiación de estímulo económico (Ley de Recuperación y Reinversión Estadounidense de 2009 o ARRA).
Las principales mejoras en 2010 incluyeron: [23]
Las principales mejoras planificadas para el futuro incluyen:
The Ivy City substation project marked the first extension of 138 kV transmission line since the Safe Harbor Dam was constructed in 1938. In the original PRR electrification scheme, the 138 kV transmission lines went south from Landover to the Capital South substation rather than following the line through Ivy City to the northern approach to Union Station. The two tracks between Landover and Union Station had no high voltage transmission line above them; Union Station catenary was fed at 12 kV from the Landover and Capitol substations (the latter via the First Street Tunnels). When the Capitol South substation was abandoned, coincident with the de-electrification of the track between Landover and Potomac Yard, Union Station and its approaches became a single-end fed section of track. This, combined with rising traffic levels, resulted in low voltage conditions on the approaches to Union Station and decreased system reliability.[24]
The Ivy City project resulted in the installation of two 4.5 MVA transformers in a 138/12 kV substation on the northeast edge of the Ivy City yard complex and 5.2 miles (8.4 km) of 138 kV transmission line to augment the overstretched facilities at Landover. Since the original catenary supports along this section of track were only high enough for the 12 kV catenary wire, the 138 kV lines were installed on new steel monopod poles installed along the right-of-way. Except for the fact that the new poles only carry four conductors rather than the typical six for a utility line, the new line appears as a typical medium voltage power line rather than the typical PRR-style H-shaped structure.
In 2011, Amtrak replaced the transmission lines that tie the Conestoga Substation to Parkesburg via Atglen. These lines were originally installed over the Atglen and Susquehanna Branch. The line was subsequently abandoned by Conrail and the tracks removed, but Amtrak has retained an easement to operate its 138 kV transmission lines over the roadbed. Towers and conductors and wire over 24 miles (39 km) of the route were replaced; work was completed in September 2011.[25] The scope of work included:
Funding for this project was included under the ARRA program. The specified number of poles spaced approximately 500 feet (150 m) per tower is approximately twice as far apart as the span length between the 1930s structures, which averaged 270 feet (82 m).[18]
In late 2010, Amtrak solicited design services for new transmission lines between Paoli and Zoo substations. Primary objectives of this expansion include improving the reliability of transmission between Safe Harbor and Philadelphia and reducing maintenance costs. This project complements the Safe Harbor to Atglen transmission line replacement, which has already been completed.
The Zoo to Paoli transmission line would replace the current supply scheme, which uses 138 kV lines that run circuitously along the SEPTA Cynwyd Line, the Schuylkill Branch rail-trails and the Trenton Cut-off between the Zoo and Frazer substations. The new routing will reduce maintenance costs, as Amtrak must maintain transmission poles and control vegetation along the right-of-way, which it neither owns nor uses for revenue service. The conceptual line will run from the existing Paoli substation to the junction of the Harrisburg to Philadelphia main line and SEPTA's Cynwyd Line at 52nd Street in West Philadelphia. 39°58′43″N 75°13′41″W / 39.9785°N 75.2280°W / 39.9785; -75.2280 (End of New Construction for Paoli-Zoo Transmission Lines).
The new lines would connect to the existing 1ED and 2ED circuits, which would be abandoned between the junction and their current terminus at the Earnest Junction HT Switch. The plan also includes the construction of a 138/12 kV substation at Bryn Mawr to replace the existing switching station. The existing 1915 catenary structures are planned for replacement, and new transmission supports will be compatible with catenary replacement.[26] However, none of this was done due to local opposition.[27]
A new substation (Number 34A) called Hamilton was constructed in Mercer County, NJ. Work on the site began in early 2013, and the substation sap put into service in early 2015.
The Morton #01 and Lenni #02 substations are owned by SEPTA and supply the Media/Wawa Line; therefore, they are not covered by Amtrak capital funding programs. SEPTA's own capital improvement plan, formulated in late 2013 after passage of funding legislation in Pennsylvania, allowed for the renewal of all components at Morton and Lenni.[28][29]
In October 2014 SEPTA requested interested contractors to submit bids for the rehabilitation of Lenni substation.[30] In December 2014 SEPTA awarded a $6.82 million contract to Vanalt Electrical for the work.[31] The work was completed by the end of fall 2016.[32]
In February 2014 SEPTA awarded a $6.62 million contract to Philips Brothers Electrical Contractors Inc.[33] for the rehabilitation of Morton substation.[34] The work was completed by the end of fall 2016.[35]
Despite the recent capital improvements throughout the system, several high-profile power failures have occurred along the NEC in recent years.
On May 25, 2006, during restoration from maintenance on one of the Richmond inverter modules, a command to restore the module to full output capability was not executed. The system tolerated this reduced capacity for about 36 hours, during which time the problem went unnoticed. During rush hour the next morning (May 26), the overall capacity became overloaded:
By 8:03 am, the entire 25 Hz system, stretching from Washington, D.C. to Queens, New York, was shut down. About 52,000 people were stranded on trains or otherwise affected. Two New Jersey Transit trains stranded under the Hudson River were retrieved by diesel locomotives. The restoration was hampered by policies that allowed the converter stations to operate unattended during rush hour periods.[37] The 25 Hz system was restored by a 'black start' using the Safe Harbor water turbines, and most services along the system returned to normal by mid-afternoon. Amtrak subsequently improved its system of maintaining 'rescue' diesel locomotives near the Hudson River tunnels.[38]
Low system voltage around New York City caused a halt of trains in and around the New York area at 8:45 am on Wednesday, December 23, 2009. Power was never fully lost, and full voltage was restored by 11:30 am. Amtrak stated that an electrical problem in North Bergen, New Jersey (near the western portal and the Union City substation) caused the problem but did not further elaborate on the nature of the malfunction.[39]
Low system voltages beginning at 7:45 am on Tuesday, August 24, 2010, caused Amtrak to order an essentially system-wide stoppage of trains within the 25 Hz traction network. Slow-speed service was gradually restored, and the power problem was corrected by 9:00 am, although delays persisted the remainder of the morning.[40]
On October 29, 2012, Hurricane Sandy struck the northeast coast of the U.S. Augmented by a nor'easter, the storm surge from Sandy raced through the Hackensack Meadows, severely damaging (among other railroad infrastructure) Kearney Substation #41 and knocking it offline. This loss of electrical capacity forced Amtrak and New Jersey Transit to operate fewer trains, using modified weekend schedules. With assistance from the U.S. Army Corps of Engineers, the substation was isolated from floodwaters and then dewatered.[16] After testing the substation's components, the degree of damage was determined to be less than initially feared, and after further repairs, Kearney Substation came back on-line on Friday, November 16, allowing the immediate return of all Amtrak and gradual return of all NJ Transit electric trains into Penn Station through the dewatered North River Tunnels.[41]
Amtrak has since requested federal funding to upgrade the Kearny substation so it is high enough not to be affected by flood water.[42]
{{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help) Provides a good discussion on the design decisions related to the Ivy City substation. Good plan view of the substation and breaker and transmission line designations.{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)