Una red de tracción o red eléctrica de tracción es una red eléctrica para el suministro de redes ferroviarias electrificadas . La instalación de una red de tracción independiente generalmente se realiza sólo si el ferrocarril en cuestión utiliza corriente alterna (CA) con una frecuencia inferior a la de la red nacional, como en Alemania , Austria y Suiza .
Alternativamente, la corriente alterna trifásica de la red eléctrica se puede convertir en subestaciones mediante transformadores rotativos o inversores estáticos en la tensión y el tipo de corriente que necesitan los trenes. Para los ferrocarriles que funcionan con corriente continua (CC), este método siempre se utiliza, así como para los ferrocarriles que funcionan con corriente alterna monofásica de frecuencia reducida, como en Mecklemburgo-Pomerania Occidental , Sajonia-Anhalt , Noruega y Suecia . En estas zonas no existen redes de corriente de tracción .
La separación del poder de tracción aparte del poder industrial tiene raíces históricas. Hoy en día no hay razón para aplicar frecuencias o tipos de corriente diferentes a los de la transmisión y el uso industrial. Sin embargo, la ventaja de la tracción CC era la transmisión más sencilla con cables de cobre individuales a los puntos de alimentación. La ventaja de la tracción AC es la transmisión más fácil a largas distancias hasta los puntos de alimentación. Más allá de estos parámetros y de asegurar inversiones anteriores, no existe evidencia para mantener los diferentes esquemas actuales en redes.
Las líneas de corriente de tracción dedicadas se utilizan cuando los ferrocarriles reciben corriente alterna (CA) de baja frecuencia. La línea de suministro de corriente de tracción está conectada a subestaciones a lo largo de la línea del ferrocarril y normalmente discurre separada de la catenaria aérea desde la que se alimentan las locomotoras.
En países en los que los trenes eléctricos circulan con corriente continua o con corriente alterna monofásica con la frecuencia de la red eléctrica general, la conversión requerida de la corriente se realiza en las subestaciones, por lo que nuevamente no se requieren líneas de corriente de tracción.
Las líneas de suministro de corriente de tracción no suelen tenderse paralelas a la vía ferroviaria, para permitir una longitud de línea más corta y evitar influencias innecesarias en el sistema eléctrico cerca de la vía ferroviaria; Esto también se aplica al suministro actual de algunos ferrocarriles de tránsito rápido que funcionan con corriente alterna en Alemania.
También es posible disponer el suministro de corriente de tracción en travesaños especiales directamente en las torres de alta tensión , encima de la catenaria. Debido a que las torres de alta tensión tienen una sección transversal más pequeña que los mástiles de suministro de corriente de tracción, las vigas transversales no pueden ser demasiado anchas, por lo que no se puede utilizar la disposición estándar de cuatro cables conductores en un nivel. En este caso se utiliza una disposición de dos niveles, o en el caso de dos circuitos eléctricos para líneas de doble carril, las torres de catenaria en ambas direcciones están equipadas con travesaños para su propio sistema de corriente de tracción de dos cables conductores cada uno.
En zonas densamente pobladas existen torres de alta tensión que transportan circuitos tanto para corriente de tracción como para corriente alterna trifásica para energía general. Estas líneas se encuentran donde los derechos de paso son raros. En particular es común el recorrido paralelo de corriente alterna trifásica de 110 kV y 220 kV. El uso de líneas eléctricas de 380 kV en el mismo pilón requiere aisladores de 220 kV para la línea de corriente de tracción, porque en caso de que falle la línea de 380 kV, pueden ocurrir picos de voltaje a lo largo de la línea de corriente de tracción, que los aisladores de 110 kV no pueden manejar.
Por regla general, en las líneas de corriente de tracción se utilizan conductores individuales, sin embargo, para el suministro de vías ferroviarias con mucho tráfico y, en particular, para el suministro de líneas ferroviarias de alta velocidad, se utilizan dos haces de conductores .
El ferrocarril Mariazell en Baja Austria funciona con CA monofásica a una frecuencia de red de 25 Hz . El ferrocarril dispone de líneas propias de corriente de tracción con una tensión de funcionamiento de 27 kV. Estas líneas están montadas sobre los pilones de la catenaria.
En Alemania se suelen utilizar conductores individuales para las líneas de corriente de tracción, pero para el tren ICE se utilizan dos conductores agrupados. Las líneas de alimentación de corriente de tracción desde la central nuclear de Neckarwestheim hasta la estación de conmutación de corriente de tracción en Neckarwestheim y desde allí hasta la subestación central en Stuttgart , Zazenhausen, están realizadas como un circuito de cuatro haces de conductores.
En Suecia , Noruega y algunas zonas de la antigua República Democrática Alemana , la CA trifásica se convierte en CA monofásica con una frecuencia de 16,7 ciclos por segundo en las subestaciones. A diferencia de Alemania Occidental, no existen centrales eléctricas dedicadas a la electricidad ferroviaria. Toda la energía proviene de proveedores generales de electricidad. Aunque en esta región, en principio, no hay necesidad de líneas eléctricas de tracción, existe una red eléctrica de CA única de 132 kV para el suministro de energía ferroviaria en el centro de Suecia (ver Sistema de suministro de energía eléctrica de los ferrocarriles en Suecia ). En Noruega, existe una pequeña red de CA monofásica de 55 kV para el suministro de energía a los trenes del Sur, alimentada por la central eléctrica de Hakavik . Otra central eléctrica, en Kjofossen, alimenta CA monofásica directamente en el cable aéreo. En Dinamarca y Finlandia , se utiliza 50 Hz para las líneas principales (si están electrificadas) y la electricidad proviene de proveedores generales. Por ello, para la conversión se necesitan equipos mucho más sencillos que en Suecia y Noruega.
En la República de Sudáfrica existen amplios esquemas de tracción de CA y CC, incluidos sistemas monofásicos de CA de 50 kV y 25 kV. La electrificación en Natal fue estimulada por la adquisición del sistema de Ferrocarriles de Sudáfrica por parte de la Comisión de Suministro de Electricidad (ahora Eskom ) basada en la Central Eléctrica de Colenso .
En el Reino Unido , el sistema de electrificación Network Rail 750 V DC en el sureste de Inglaterra se alimenta de una extensa red de distribución eléctrica de 33 kV. [ cita necesaria ]
Las líneas de corriente de tracción se utilizan para alimentar los sistemas ferroviarios de países que utilizan corriente alterna de menor frecuencia que el suministro público. Éste es el caso típico de los países europeos de habla alemana. Por ejemplo, en Alemania , Austria y Suiza se utiliza CA de 16,7 Hz .
Un ejemplo concreto es el ferrocarril de vía estrecha Mariazeller en Austria, que funciona con corriente alterna monofásica con una frecuencia de 25 Hz, que cuenta con sus propias líneas de corriente de tracción con una tensión de funcionamiento de 27 kV. Estas líneas están montadas en los pilones del cable aéreo sobre las líneas.
Las tensiones utilizadas para las líneas de corriente de tracción son 110 kV en Alemania y Austria y 66 kV o 132 kV en Suiza.
Las líneas de corriente de tracción funcionan simétricamente respecto a tierra . En el caso de líneas de 110 kV, por ejemplo, cada conductor tiene una tensión de 55 kV contra tierra. La puesta a tierra se realiza en subestaciones de mayor tamaño y en centrales eléctricas para corriente de tracción, utilizando transformadores para la cancelación de la corriente de fuga a tierra. Como ocurre con todas las líneas eléctricas simétricas, en las líneas eléctricas de tracción también existen puntos de torsión. Una línea eléctrica de tracción para un circuito suele tener dos conductores. Dado que la mayoría de las líneas de corriente de tracción poseen dos circuitos eléctricos, en las torres se encuentran generalmente cuatro conductores (a diferencia de las líneas de corriente alterna trifásicas, cuyo número de conductores es un múltiplo entero de tres).
Las líneas de corriente de tracción no suelen tenderse paralelas a la línea ferroviaria, para minimizar la longitud de la línea y evitar influencias innecesarias del sistema eléctrico cerca de la línea ferroviaria. Sin embargo, hay casos en los que esta práctica no se sigue (por ejemplo, el suministro actual de algunos ferrocarriles de tránsito rápido que funcionan con corriente alterna en Alemania). En este caso, la línea de corriente de tracción se coloca sobre vigas transversales especiales de las torres de alta tensión situadas encima de la línea aérea. Debido a que las torres de líneas aéreas tienen una sección transversal más pequeña que los mástiles de corriente de tracción, estas vigas transversales deben ser bastante estrechas, por lo que no se puede utilizar la disposición de cuatro cables conductores en un nivel, que es estándar en las líneas de corriente de tracción. Cuando se necesitan cuatro conductores, una solución es emplear una disposición de cables conductores de dos niveles. Alternativamente, en el caso de líneas ferroviarias de doble vía, las torres de catenaria para ambos sentidos de circulación están equipadas con travesaños para el sistema de corriente de tracción (dos cables conductores).
En zonas densamente pobladas, donde los derechos de vía son escasos, es común encontrar torres de alta tensión que transportan circuitos eléctricos tanto para corriente de tracción como para corriente alterna trifásica. Estas últimas pueden ser líneas de CA trifásicas de 110 kV, 220 kV o, en algunos casos, 380 kV. En tales casos, las líneas de corriente de tracción deben utilizar aisladores que puedan hacer frente a la tensión máxima de pico a pico que puede producirse entre las líneas.
Las líneas de corriente de tracción se implementan generalmente como conductores individuales. Para el suministro de ferrocarriles con mucho tráfico ferroviario y en particular para el suministro de energía de líneas ferroviarias de alta velocidad, como por ejemplo los trenes alemanes ICE (Inter City Express), se utilizan conductores de dos haces. Las líneas de corriente de tracción desde la central nuclear de Neckarwestheim hasta la estación de conmutación de corriente de tracción de Neckarwestheim y desde la estación de conmutación de corriente de tracción de Neckarwestheim hasta la subestación central de Stuttgart Zazenhausen están realizadas como conductores de cuatro haces.
Las líneas de corriente de tracción siempre están equipadas con un conductor de tierra. En algunos casos se utilizan dos conductores de tierra: por ejemplo en Alemania, cuando la línea de corriente de tracción se lleva a través de torres junto con corriente alterna trifásica, como la línea a la central nuclear de Neckarwestheim. Del mismo modo, en Austria existen algunas líneas de corriente de tracción equipadas con dos cables de tierra.
En Suecia , Noruega y algunas zonas de la antigua RDA, la corriente alterna trifásica de la red pública se convierte en corriente alterna monofásica con una frecuencia de 16,7 Hz en subestaciones cercanas a las vías del ferrocarril. En estas regiones no existen líneas de corriente de tracción.
También en países en los que los trenes eléctricos circulan con corriente continua o con corriente alterna monofásica con la frecuencia de la red eléctrica general, la necesaria conversión de corriente se realiza en las subestaciones, por lo que en estos países no se necesitan líneas de corriente de tracción.