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L’evoluzione tecnologica degli impianti elettroferroviari in Italia negli ultimi 15 anni. Alfonso Capasso Catania 23 Maggio 2019
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L’evoluzione tecnologica degli impianti elettroferroviari in Italia negli ultimi
15 anni.
Alfonso Capasso
Catania 23 Maggio 2019
LINEE FERROVIARIE AV – CARATTERISTICHE PRINCIPALI
Velocità massima 300 km/h
Raggio di curvatura minimo 5450 m
Pendenza massima allo scoperto 18 %o
Pendenza massima in galleria 15 %o
Sopraelevazione massima 10,5 cm
Raggio minimo raccordi altimetrici 20 km
Distanziamento minimo treni 5’ (in entrambi i sensi di marcia)
Larghezza della sede 13,6 m
Interasse binari 5 m
Sezione utile gallerie naturali 82 m2
Aspetti innovativi del Sistema AV – Impianti fissi
• Trazione elettrica 2x25 kV - 50 Hz • Sistema di distanziamento e governo della marcia treni
centralizzato e trasmissione delle informazioni vitali al treno via radio GSM-R (ERTMS )
• Trasporto di informazioni vitali di segnalamento sul sistema di telefonia standard su fibra ottica
• Circuiti di binario ad audiofrequenza (sicurezza)• Posto Centrale SCC/AV di tratta per la supervisione e la
diagnostica della circolazione treni, degli impianti di sicurezza, degli impianti ausiliari e della Telesorveglianza delle installazioni periferiche
Assorbimento di potenza : ETR 500 a 300 km/h
• Condizioni NormaliPotenzialità Nominale =1 MW/kmPotenzialità Massima =2 MW/km
• Condizioni Emergenza1 Trasformatore per SSE = Potenzialità nominale1 SSE fuori servizio = Potenzialità nominale
Sistemi di elettrificazione ferroviaria: dimensionamentoVincoli/obiettivi di progetto:
¾ max c.d.t. per mantenere V ai pantografi a valore sufficiente per garantirnemarcia regolare e secondo orario:
¾ densità max di corrente nei conduttori entro il limite termico: 4 A/mm2
¾ contenimento delle potenze erogate dalle macchine in SSE in funzione dellaloro taglia e dei loro limiti di sovraccaricabilità
Output: - numero, posizione e “taglia” delle SSE,- configurazione e sezioni dei conduttori della linea di trazione
Tipo di trazione Vmin Vn Vmax3 kV c.c. 2000 3000 360025 kV 50 Hz 19000 25000 27500
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I sistemi di elettrificazione ferroviaria
Sistemi in corrente continua
Sistemi in corrente alternata
monofase 25 kV Tratto Neutro
Trazione elettrica 2x25 kV - 50 Hz – Principio di funzionamento
Cella 1 (libera)
Feeder - 25 kV
L.d.c. + 25 kV 50 % 50 %
50 % 50 % 25 % 25 %
25 %25 %75 %
50 % 100 %
50 %50 %
50 %
Cella 3 (occupata)
SSE
Cella 2 (libera)Cella 1 (libera)
Feeder - 25 kV
L.d.c. + 25 kV 50 % 50 %
50 % 50 % 25 % 25 %
25 %25 %75 %
50 % 100 %
50 %50 %
50 %
Cella 3 (occupata)
SSE
Cella 2 (libera)
CIRCUITO DI TRAZIONE ELETTRICA 2x25 kV – Linea di Contatto LC
Filo di contattoFeeder
Trefolo di terra
Fune portante
Filo di contattoFeeder
Trefolo di terra
Fune portante
conduttori aerei
Il sistema 2x25kV ha notevoli vantaggi rispetto al 25 kV semplice:� maggiore distanza tra le sottostazioni;� correnti in linea mediamente inferiori;� riduzione delle interferenze con i circuiti telefonici e telegrafici;� riduzione dell'induzione e.m. (anche nella cella occupata dal
treno) in acquedotti, oleodotti, metanodotti, recinzioni metalliche e altre strutture simili.
SCHEMA TIPO DI ALIMENTAZIONE PRIMARIA DELLE TRATTE 3kVcc (tipo DIRETTISSIMA Roma- Firenze)
~ 16km ~ 16km ~ 16km ~ 16km ~ 16km ~ 16km
~ 100km
SSE - Potenza 2x5,4 MW
CIRCUITO DI TRAZIONE ELETTRICA 2x25 kV – Linea di Contatto LC
¾ Le linee AV/AC sono elettrificate con il sistema 2x25 kVca, impiegano una catenaria (corda portante + filo di contatto) di sezione globale pari a 270 mm2;
¾ Il sistema tradizionale a 3kVcc viene utilizzato:¾nei tratti di avvicinamento ai "nodi" (stazioni terminali
di ciascuna tratta;¾nelle linee di interconnessione tra l'alta velocità e le
linee "lente" esistenti.
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Compatibilità elettromagnetica
25 kV 3 kVPOC
Giunto POC
Treno 25 kV
Correnti condotteCorrenti disperse
POSTO DI CONFINE ELETTRICO
Posto di Confine Elettrico - POC
Per ogni binario di interconnessione e imbocco vanno inserite l’unità trasformatore separatore (TS) lato 25 kV e l’unità
filtri lato 3 kV
SISTEMA ALTA VELOCITA’TRATTA Bologna - Firenze
SCHEMA DI ALIMENTAZIONE DELLA TRATTA AV BOLOGNA-FIRENZE
• STAZIONE PRIMARIA TERNA
• CABINA PRIMARIA ENEL DISTRIBUZIONE
• SSE DI SMISTAMENTO AV S.BENEDETTO DEL QUERCETO
VIADOTTO IDICE
SSE AV IDICE
SSE AV FIRENZE CASTELLO
SSE AV FIRENZE CASTELLO
Normativa di riferimento per i requisiti impiantistici:DM 28.10.2005 Sicurezza delle Gallerie FerroviarieSpecifiche tecniche RFISpecifiche tecniche di interoperabilità (STI 2014) concernenti la“Sicurezza nelle gallerie ferroviarie nel sistema transeuropeo convenzionalee ad alta velocità” – STI (emesse a seguito di direttive del Parlamentoeuropeo)
La sicurezza nelle gallerie ferroviarie
Sono prescritte le predisposizioni di sicurezza che devono essere messein atto in tutte le gallerie Ferroviarie di (L ≥ 1km ) :• Prevenzione• Mitigazione• Facilitazione dell’esodo
Luce e Forza Motrice – LFIlluminazione delle vie di esodo in galleria, delle nicchie tecnologiche, accessi primari ed imbocchi finestra
Impianto idrico antincendio
Impianto di controllo fumi
Impianti di TelecomunicazioneDiffusione Sonora
Fabbricati e locali in galleria
Pozzi di ventilazioneHanno lo scopo di impedire il passaggio dei fumi prodotti da un incendio dalla cannainteressata dall’incidente alla canna non interessata nei tratti (cameroni) in cui la sezione dellagalleria passa da doppia canna/singolo binario a canna unica/doppio binario
STI: SICUREZZA NELLE GALLERIE FERROVIARIE
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sezionamento della linea aerea o della rotaia conduttrice Il sistema di trazione elettrica nelle gallerie viene suddiviso in sezioni, ognuna di lunghezza non superiore a 5000 m.
Si conserva l’alimentazione ai treni che seguono o precedono il treno incidentato, consentendone la movimentazione.
messa a terra della linea aerea o della rotaia conduttrice (L≥ 1000m)Devono essere previsti dispositivi di messa a terra ai punti di accesso alla galleria
Si permette l’ingresso delle squadre dei mezzi di soccorso con la garanzia del collegamento al potenziale di terra della linea di contatto (messa a terra).
Alimentazione LFM
Alimentazione TESistema 15 kV (BO-FI)4 Punti di adduzione ENEL (~ 2MW ciascuno) 16 Cabine MT/BT all’aperto17 Cabine MT/BT in galleria80 Km circa di linea trifase MT in cavo180 Km circa di linea trifase BT a 1000 V80 Km circa Fibra Ottica Monomodale180 Km circa Fibra Ottica Multimodale660 nicchie NLF 1300 nicchie tecnologiche
Schema Elettrico Generale Distribuzione LFMDM: Gli impianti di alimentazione elettrica devono prevedere opportune configurazioni oridondanze tali da garantire, in caso di guasto singolo, la sola perdita di brevi tratti diimpianto in galleria (RFI =250m).
STI: Il sistema di distribuzione deve essere progettato per consentire al sistema di tollerareun danno inevitabile attraverso collegamenti alternativi di alimentazione. Le luci diemergenza e i sistemi di comunicazione devono disporre di una riserva di 90 minuti
Protezione e Riconfigurazione Rete 15 kV
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51 50-5150-51
50-51-67N
Senso di alimentazione
Intervento del Sistema di Automazione
Rialimentazione
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
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50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
ENEL ENEL
50-51-67N
50-51-67N
50-51 50-5150-51
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
50-51-67N
Senso di alimentazione
Intervento del Sistema di Protezione
Architettura del Sistema di Alimentazione 15 kV – 1 kV
ENEL 1 ENEL 2
QdT
Cabina
1Cabina
2
Cabina
n
GALLERIA
15 kV
1 kV
GALLERIA
Cabina
…
1 kV1 kV
� Le Cabine MT/BT alimentano le dorsali 1 kV da una sola estremità � Le dorsali 1 kV (una per ciascun binario) alimentano le utenze poste in
galleria (Quadri di tratta 1000/240 V ubicati ogni 250 m)
In caso di guasto:1. Il Sistema di Protezione seleziona il tronco guasto2. Il Sistema di Automazione, utilizzando l’alimentazione di riserva, rialimenta la dorsale guasta
Il sistema di alimentazione 1 kV sopporta il primo guasto senza degrado
1 kV
Protezione e Riconfigurazione Reti 1 kV
Il sistema di alimentazione è radiale.
1) Il sistema di Protezione isola il tronco guasto2) Il sistema di Automazione riconfigura la rete al fine di ripristinare l’alimentazione
Cabina1 Cabina2
Il sistema di Protezione e Selezione del tronco guasto lavora in modo indipendente dal sistema di Automazione.In caso di guasto:
QdT
FFP FFP FFP
AREASICUREZZA
Linea AC Genova-Milano III Valico dei Giovi
ACEINOVI LIGURE
PPT45+500
ACC PJ2 RIVALTA
ACEI RIVALTA
ACEIARQUATAGenova
ACEI ALESSANDRIA Torino
PMARQUATAGenova Sampierdarena
Genova Campasso
Genova PrincipeSuccursale dei Giovi
Voltri
DOPPIO BIVIO CORVI – PJ2
BIVIO FEGINO
PJ2 DOPPIO BIVIO FEGINO
PJ1 PRINCIPE PORTI
PTCRAVASCO
PTVALLEMME
PTSERRAVALLE
CAMPASSOFACCHINII
FOSSA DEI LUPI
SERRAVALLE
SERRAVALLE POZZOLO
III VALICO
INTERPORTO
0.0
0.0
3.8 5.2
2.5
POLC
EVER
A
9.9
CRAV
ASCO
14.8 CAST
AGNO
LA
SSECORVI
PCSTEGLIA
SSECASTAGNOLA
17.7
VALL
EMM
E
AREASICUREZZA
SSEARQUATA
PMARQUATA
SSEARQUATA
28.7
28.7 33.9 37.4
40.8 45.2 45.4 47.552.8
SSETORTONA
Binario Pari 4.367 Km
Binario Dispari 6.011 Km
0.625 Km
27.102 Km
7.094 Km
7.094 Km 1.984 Km
ACEI/ACCTORTONA
MilanoPiacenza
AREASICUREZZA
FFP
FFP
FFP
SSEPozzolo
CabTESerravalle
CabTESerravalle
PPTkm 50+500PSA
Evoluto
RTB in by-passkm 25+780
RTB in by-passkm 5+680
SSENOVI
SSE RARQUATA
LP01A elettrodottoLP01B cavidotto
LP02
AREASICUREZZA
0.4 1.0
0.4 0.9
0.4 0.9
44.3 44.7
LP03
RTB
3kV c.c.
Cap. 6 - Correnti di cortocircuito - 38
