Bahnstromleitung

Die Bahnstromleitung ist eine Hochspannungsleitung zur Versorgung von Bahnen mit Bahnstrom. Sie ist nicht zu verwechseln mit dem Fahrdraht, der direkt die elektrischen Triebfahrzeuge mit Spannung versorgt. Die Bahnstromleitung dient der Versorgung von Unterwerken, von denen die direkte Versorgung wechselstrombetriebener Bahnen mit Einphasen-Wechselstrom erfolgt.

Bahnstromleitungen werden, um die Leitungsführung kurz zu halten und um unnötige Beeinflussungen elektrischer Anlagen im Streckenbereich zu vermeiden, üblicherweise nicht parallel zur Bahnlinie verlegt, obwohl dies technisch möglich ist und insbesondere entlang von S-Bahnstrecken auch gemacht wird.

Die üblichen Spannungen betragen in Deutschland und Österreich 110 kV, in der Schweiz 66 kV oder 132 kV. Im Gebiet von Wien werden einige Bahnstromleitungen mit 55 kV betrieben (Meidling-Hütteldorf, Hütteldorf-Auhof, Hütteldorf-Florisdorf, Florisdorf-Simmering und Meidling-Simmering).[1] Manche Bahnstromleitungen zur Versorgung von Neubaustrecken wurden so bemessen, dass zu einem späteren Zeitpunkt ein Betrieb mit 220 kV möglich wäre (siehe Bild und Diskussion).

Die Bahnstromleitungen Deutschlands, Österreichs und der Schweiz sind miteinander verbunden, wie zum Beispiel über die Bahnstromleitung Muttenz–Haltingen.

Inhaltsverzeichnis

Freileitungsmasten

Bahnstromleitungen sind meist als Freileitung ausgeführt. Kabelstrecken gibt es nur in der Nähe mancher Kraftwerke und in einigen Ballungsgebieten. Als Masten werden fast immer Gittermasten eingesetzt. In der Schweiz ist die Verlegung von Bahnstromleitungen auf Betonmasten nicht unüblich.

Eine Bahnstromleitung für Einphasenwechselstrom besitzt zwei Leiter. Eine Leitungstrasse besteht meist aus zwei voneinander unabhängig schaltbaren Leitungen, es sind somit vier Leiterseile auf den Freileitungsmasten (im Unterschied zu Drehstrom-Leitungen, deren Leiteranzahl ein ganzzahliges Vielfaches von Drei beträgt).

Für Bahnstromleitungen, die an Oberleitungsmasten befestigt sind, wird aus statischen Gründen entweder die Zweiebenenanordnung der Leiterseile angewandt, wobei jeder Stromkreis eine Masthälfte beansprucht oder es wird bei zweigleisigen Strecken auf den Oberleitungsmasten, welche die Oberleitung für das jeweilige Gleis tragen, eine Traverse für die Aufnahme eines Bahnstromsystems (zwei Leiterseile) angebracht.

Bei den meisten Bahnstromleitungen mit 4 Leiterseilen in Deutschland und Österreich wird die Einebenenanordnung durchgeführt. In der Schweiz ist die Zweiebenanordnung der Leiterseile sehr weit verbreitet.

Bei Bahnstromleitungen mit 8 Leiterseilen wird fast immer die Zweiebenenanordnung gewählt, wobei jede der beiden Traversen 4 Leiterseile trägt. Nur für Bahnstromleitungen mit 8 Leiterseilen, von denen 2 Systeme zur Versorgung der Neubaustrecke dienen, wird die Dreiebenenanordnung gewählt, wobei 2 Systeme auf der untersten Traverse und 2 Systeme auf den beiden obersten Traversen Platz finden.

Es gibt auch Bahnstromleitungen mit 12 Leiterseilen (6 Systemen). Bei diesen Leitungen wird fast immer die Dreiebenenanordnung (4 Leiterseile pro Traverse) angewandt.

Es gibt auch Hochspannungsmasten, die sowohl Stromkreise für Bahnstrom als auch welche für Drehstrom tragen, wie zum Beispiel entlang der Bahnstromleitung Rupperswil-Muttenz. Insbesondere in der Nähe von Ballungsgebieten, Kraftwerken, die sowohl Bahnstrom als auch Strom für das öffentliche Netz liefern und um die Gemeinschaftsunterwerke von Bahngesellschaften und Elektrizitätswerken sind solche Leitungen zu finden, da dort der Platz für Freileitungstrassen rar ist. Hierbei ist insbesondere die parallele Verlegung zu 110 kV und manchmal auch zu 220-kV-Drehstromleitungen üblich. Eine Verlegung zusammen mit 400-kV-Drehstromkreisen auf den gleichen Mast erfordert im Regelfall eine Auslegung der Isolation der Bahnstromleitung für 220 kV, da im Störungsfall der 400-kV-Leitung entlang der Bahnstromleitung Spannungsspitzen auftreten können, denen eine Isolation für 110 kV nicht gewachsen sein kann. Bei solchen Leitungen befinden sich die Bahnstromkreise zumindest bei den in Deutschland realisierten Leitungen fast immer in einer Ebene. In der Schweiz ist auch bei solchen Leitungen die Verteilung über mehrere Traversen nicht selten.

Die höchsten Bahnstrommasten gehören zur westlichen der Weser-Freileitungskreuzungen Bremen-Industriehafen. Sie dienen einer vierkreisigen Bahnstromleitung zur Überquerung der Weser. Allerdings werden zur Zeit auch vier Leiterseile der Elbekreuzung 2 als Bahnstromleitung genutzt.

Verlegung entlang der Bahnstrecke

Bei der häufig auch durchgeführten Verlegung entlang der Bahnstrecke wird die Fernleitung an Traversen auf den Oberleitungsmasten oberhalb der Oberleitung geführt. Da Oberleitungsmasten einen kleineren Querschnitt besitzen als Bahnstrommasten, können die Traversen aus Festigkeitsgründen nur geringe Ausladungen haben. Daher scheidet die bei Bahnstromleitungen übliche Anordnung von vier Leiterseilen in einer Ebene meist aus. Entweder werden dann bei zweigleisigen Strecken die Oberleitungsmasten für beide Fahrtrichtungen mit einer Traverse für zwei Leiterseile ausgestattet, oder es wird eine Zweiebenenanordnung der Leiterseile angewandt, wobei jedes Leitungssystem eine Masthälfte beansprucht.

Besonderheiten/Rekorde

  • Die Bahnstromleitung, die entlang der Bahnlinie durch das Stadtgebiet von Fulda verläuft, besitzt 30 aufeinander folgende Abspannmasten. Sie dürfte damit die höchste Zahl unmittelbar aufeinander folgender Abspannmasten bei einer Stromleitung in Deutschland haben.
  • Außerdem befindet sich ein Mast der Leitung (Nr. 9108) in einem Lagerschuppen am Fuldaer Bahnhof und ragt aus dessen Dach.
  • Die Bahnstromleitung Schaltwerk Neckarwestheim - Zentraleinspeisstelle Zazenhausen ist eine der wenigen Bahnstromleitung Deutschlands mit Viererbündeln. Eine weitere führt vom Schaltwerk Neckarwestheim zum Kernkraftwerk Neckarwestheim. Auch die Rückstromleitung von der ICE-Trasse zum Unterwerk Kreiensen ist als Viererbündel ausgeführt, allerdings ist sie Bestandteil einer Oberleitungsspeisung und nicht einer Bahnstromleitung.[2], [3]
Beschriftung eines Hochspannungsmasten der DB Energie GmbH (ehem. Deutsche Bundesbahn und Deutsche Bahn AG)
  • Die Bahnstromleitungen sind mit Metallschildern (schwarze Schrift auf weißen Grund), welche etwa die Größe eines DIN A3 Blatt haben, bezeichnet. Auf ihnen sind die Mastnummer (154), der Betreiber (DB Energie GmbH), sowie die auf dieser Mastseite (!) verlaufenden Systeme genannt. Dabei wird der Name des ersten und letzten an dieses System angeschlossenen Unterwerkes genannt. Abzweige werden nicht erwähnt und sind selber mit "Abzw. - Uw Unterwerkname" beschriftet. Im Beispielbild rechts handelt es sich um zwei Systeme mit jeweils zwei Leiterseilen ("R T"). Beide Systeme haben die Bezeichnung "Priort - Genshagener Heide" und sind nur noch durch ihre Systemnummer (2, 1) unterschieden. Da hier beide Systeme, die aus jeweils zwei Leiterseilen bestehen, das gleiche Start und Ziel haben, ist der Name nur einmal abgebildet und der Abzweig zum Unterwerk Golm nicht erwähnt. Die Schilder sind entlang der Leitung in Richtung des erstgenannten Unterwerkes angebracht. Die Mastnummern sind in diese Richtung absteigend und sind eine ein- bis fünfstellige fortlaufende Zahl. Diese Nummer ist deutschlandweit nicht einmalig und führende Nullen können vorkommen.

Leiterseile

Bahnstromleitungen verwenden im Regelfall wie die meisten Freileitungen mit Betriebsspannungen von 110 kV keine Bündelleiter. Für die Versorgung stark befahrener Strecken und insbesondere der Neubau- und Ausbaustrecken für ICE-Betrieb werden auch Zweierbündel verwendet. Die Bahnstromleitungen vom Kernkraftwerk Neckarwestheim zum Bahnstromschaltwerk Neckarwestheim und vom Bahnstromschaltwerk Neckarwestheim zum zentralen Unterwerk in Stuttgart-Zazenhausen sind als Viererbündel ausgeführt.

Bahnstromleitungen werden – abgesehen von manchen an Oberleitungsmasten verlegten Abschnitten – stets mit einem Erdseil ausgestattet. Eine Verwendung von zwei Erdseilen erfolgt in Deutschland nur bei Verlegung auf Hybridmasten, wie bei der Leitung zum Kernkraftwerk Neckarwestheim. In Österreich und in der Schweiz gibt es allerdings auch mit zwei Erdseilen ausgestattete Bahnstromleitungen.

Betriebsweise

Bahnstromleitungen werden symmetrisch gegen Erde betrieben. Bei einer 110-kV-Bahnstromleitung hat somit jeder Leiter eine Spannung von 55 kV gegen Erde. Die Erdung wird in größeren Unterwerken und in Bahnkraftwerken über Drosseln (Petersenspule) zur Löschung des Erdschlussstroms vorgenommen. Wie bei allen symmetrischen Stromleitungen gibt es auch bei Bahnstromleitungen Verdrillungen.

Weitere Beispiele

Auch die mit Einphasenwechselstrom mit einer Frequenz von 25 Hertz betriebene Mariazeller Bahn verfügt über eigene Bahnstromleitungen mit einer Betriebsspannung von 27 kV. Diese Leitungen sind an den Oberleitungsmasten oberhalb der Oberleitung angebracht.

In den Gebieten um New York gibt es einige Bahnen, die ebenfalls mit Einphasenwechselstrom von 25 Hertz fahren. Diese Bahnen verfügen ebenfalls über Bahnstromleitungen, welche meistens an den Oberleitungsmasten befestigt sind.

In Italien wurden bis 1977 zahlreiche Bahnen mit Drehstrom von 16,667 Hertz betrieben. Auch diese Bahnen wurden über eigene Bahnstromleitungen, die mit 60 kV betrieben wurden, gespeist. Da diese Leitungen wie Drehstromleitungen des öffentlichen Netzes ausgeführt waren, waren sie weit weniger markant als die Bahnstromleitungen der deutschsprachigen Länder.

Auch bei manchen Bahnen für 50 Hertz-Betrieb gibt es Bahnstromleitungen, zum Beispiel existieren für die Energieversorgung von einigen TGV-Strecken einphasige Hochspannungsleitungen [4]

Situation bei dezentraler Bahnstromversorgung

In Schweden, Norwegen und im Nordosten Deutschlands (vorwiegend Brandenburg und Mecklenburg-Vorpommern) wird in dezentralen Bahnstromumformerwerken der dem öffentlichen Netz entnommene Drehstrom in Einphasenwechselstrom mit einer Frequenz von 16 2/3 Hz umgewandelt. In diesen Regionen gibt es keine Bahnstromleitungen.

Auch bei Bahnen, die mit Gleichstrom oder Einphasenwechselstrom der Frequenz des öffentlichen Netzes fahren, wird die Umwandlung stets in den Unterwerken vorgenommen, so dass hier keine Bahnstromfreileitungen existieren.

Einzelnachweise

  1. http://www.oebb.at/bau/de/Kraftwerke/Energieversorgungsanlagen/Bahnstromleitungen/BezeichnungBahnstromleitungen.pdf (Link nicht mehr abrufbar)
  2. OpenStreetMap | Way | Kreiensen - Rethen;Bahnrückstrom (28195848)
  3. http://www2.pe.tu-clausthal.de/agbalck/vorlesung/energ2001/en-vor09/img_6848.htm
  4. http://www.justmystage.com/home/overheadtml/france1.html

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