Raylı Sistemlerde Enerji

Ülkemizde raylı sistemlerdeki araçların tamamı elektrik enerjisi ile çalışır. Elektrik enerjisini tramvaylara ve metrolara iki şekilde verebiliriz.

Ülkemizde daha çok büyük şehirlerde trafik sorununu azaltmak için yer altı ulaşım yolları genişletme çalışmaları yapılıyor. Şehir içinde raylı sistemler bizi trafik karmaşıklığından kurtaran şimdilik tek yoldur.

Demir yolları boyunca uzanmış gerilim hatları iki türlüdür. İlki daha çok şehirlerarası demir yollarında kullanılan ve direkler vasıtasıyla trenin üzerinde seyreden havai hat (katener) dir. Diğeri ise şehir içi hatlarda kullanılan ve raylardan birinin hemen dış tarafında bulunan üçüncü bir raydan oluşan hattır. Bu iletim hattı da üçüncü ray hattıdır.

Bugüne Kadar Uygulanmış Elektrikli Cer Akım Türleri

750 V DC Metro hatlarında kullanılan akım türüdür.
1500 V DC Çoğu ülkelerde terk edilmiştir.
3000 V DC Çoğu ülkelerde terk edilmiştir.
15 KV 16 2/3 Hz AC İskandinav ülkelerinde kullanılan akım türüdür.
25 KV 50-60 Hz AC Genellikle tercih edilir.
25 KV–50 Hz AC Ülkemizde kullanılan akım türüdür.
50 KV 50–60 Hz AC Ağır yük nakliyatlarının yapıldığı hatlarda kullanılır.

1) Katener Sistem

Her türlü iklim ve çevre şartlarında, demir yolunun çeşitli geometrik şekillerinde, seçilmiş azami hızda kesintisiz, lokomotiflerin akım alıcı pantografında ve kontak telinde aşınmayı en aza indiren, can ve mal güvenliği sağlayan elektrikli vasıtalar, elektrik enerjisi sağlayan elektrikli cer hava hatlarıdır.

Katener sistem iki tiptir;

i. Konvensiyonel Katener Sistemi
ii. Rijit Katener

A) Konvensiyonel Katener Sistem

Fiziksel olarak, standart bir katener sisteminde iletkenler, direkler, taşıyıcı sistem, izolatörler, besleme sistemi, ray bağlantıları bulunur.

Katener sistemin genel işleyişi, enerji sağlayacak olan besleme merkezinden gelen gerilin CER odalarının orta gerilim panolarına gelmesi ile gerçekleşir.

CER odaları tren güzergâhı üzerinde belli aralıklarla kurulmuş olan enerji odalarıdır. CER odalarında orta gerilim panoları, iç ihtiyaç trafoları, doğrultucu ve dağıtıcı panoları vardır. Enerji besleme merkezinden gelen orta gerilim, OG panolarında daha düşük gerilime trafolar yardımıyla çevrilir. Ardından doğrultucu panosuna gerilimi aktarılır ve diyotlarla doğrultulan gerilim artık ray sistemine verilmek üzere hazır hale gelmiştir. Bu DC gerilim katener sistemde genellikle 1500V’ tur. Katener sistemin 3. raya göre dezavantajlarından biri gerilimin daha yüksek olmasıdır. diğer bir dezavantajı da şudur; katener sistem yapısı gereği tünelin boyunu artırarak hem daha fazla maliyete hem de daha fazla uğraşıya sebep olur.

Avantajları ise; sistem yapısı gereği tren üstüne kurulduğu için 3. raya göre daha güvenlidir. Bu anlamda elektrik ne kadar uzakta olursa, risk faktörü o kadar düşük olur.

B) Rijit Katener Sistem

Rijit katener, standart katener ve 3. Raya alternatif olarak raylı sistemlerde kullanılan bir havai hat elektrikli besleme sistemidir.
Rijit katener sistemi, 750V DC ve 1500V DC hafif raylı ve metro sistemlerinde kullanıldığı gibi, 3kV DC, 15kV AC ve 25kV AC sistemler içinde kullanılabilmektedir.

Rijit Katener Sisteminin Standart Katenere Göre Avantajları

Rijit tasarımı, Standart katener sistemlerine göre daha sağlam ve güvenilirdir. – Parça sayısı az olduğundan montaj işleri hızlı ve kolay gerçekleşir.
Rijit katener sisteminin akım taşıma kapasitesi ve kısa devre direnci, standart katenere göre çok daha yüksektir. Ayrıca elektriksel olarak kablo kesitini artırmak için ek kabloya ihtiyaç yoktur.
Rijit katener sistemi için yükseklik olarak çok az mesafe yeterlidir, bu açıdan tünel inşaat maliyetini düşürmede ideal bir sistemdir.

2) Üçüncü Ray

Üçüncü ray, trenin gittiği rayların dışında hemen yanına ayrı bir enerji hattı çekilerek yapılır. Tren enerjisini hemen yanındaki bu 3.rayla bağlantısından karşılar. Nadir de olsa 2 rayın ortasında olabilir.

Elektrik enerjisinin üçüncü raya kadar gelişi katener sistemde olduğu gibi enerji besleme merkezi-cer odalarındaki gibidir. En önemli fark, 750 V DC gerilim elde edilmesidir.

Üçüncü rayı avantajlı kılan özelliklerinden birisi bu düşün gerilimdir, diğer avantajı ise, yapı itibariyle direk rayların kenarına kurulduğu için tünelin açılma yüksekliğini düşürür. Bu da hem daha kısa iş süresi hem de daha az maliyet demektir.