Stromversorgung

Einspeisestellen, Gleichrichterwerke
Mit Beginn des Gleichstrombetriebs im Jahre 1939 lieferte nicht mehr das Bahnkraftwerk in Altona, sondern erstmals eine Fremdgesellschaft, die Hamburgischen Electricitätswerke (HEW), den Strom für die neuen Gleichstromfahrzeuge mit einer Nennspannung von -1200 Volt.

Ornamente am Gleichrichterwerk Berliner Tor Heute versorgen die HEW über vier Übergabestellen in Barmbek, Sternschanze, Tiefstack und Harburg die S-Bahn-Anlagen mit auf 110 kV hochgespanntem Drehstrom, der dort auf 25 kV heruntertransformiert und über bahneigene Kabel an die angeschlossenen Gleichrichterwerke verteilt wird. Jeder Übergabepunkt erhält die Spannung aus einem anderen Teil des HEW-Versorgungsnetzes, um Überlastungen zu vermeiden. Durch das bahneigene 25 kV-Verteilungsnetz würde sich der Ausfall einer Speisestelle kaum auf die Versorgung der Stromschienen auswirken, da über die 25 kV-Kabel die betroffenen Gleichrichterwerke von anderen Speisestellen mitversorgt werden können.

In den zur Zeit 21 in Betrieb befindlichen Gleichrichterwerken erfolgt die weitere Herabsetzung der Spannung auf etwa 1000 V und die Gleichrichtung. Dabei steigt die Spannung je nach augenblicklicher Belastung des Werkes auf einen Wert von 1200 bis 1500 Volt an. Der Minuspol der Gleichrichter ist im Werk an eine Sammelschiene angeschlossen. Von dort werden die Stromschienen am Gleis nach Richtungen getrennt über Gleichstromschnellschalter mit statischen und stromanstiegsempfindlichen Auslösern gespeist. Diese als Sicherungen wirkenden Schnellschalter können Stromschienenabschnitte im Falle von Kurzschlüssen innerhalb von 40 Millisekunden abschalten und so unzulässig hohe Belastungen der Anlagen verhindern. Weiterhin werden die Schnellschalter zur regulären Zu- und Abschaltung der Stromschienenabschnitte verwendet. Der Pluspol des Gleichrichters wird unmittelbar über manuell bedienbare Lastschalter an die Fahrschienen geführt.

Parallel zur 25 kV-Stromversorgung ist noch ein 6 kV-Kabelnetz vorhanden, über das die Beleuchtung und weitere Anlagen wie Fahrstühle und Rolltreppen in den Haltestellen gespeist werden.

Alle älteren Gleichrichterwerke entlang der Linien S1/S11 sind Ende der 30er Jahre unter großem Aufwand in „offener Zellenbauweise“ mit frei im Raum stehenden Sammelschienen gebaut worden. Bei neuen Anlagen, z.B. Barmbek, Rissen, Klein Flottbek und entlang der Linie S3 Richtung Neugraben, werden nur noch fabrikvormontierte und stahlblechgekapselten Schaltanlagen in Wandbauweise verwendet. Gegenüber der alten Bauform reduziert sich der umbaute Raum eines Werkes um mehr als zwei Drittel.

Stromschiene
Die elektrische Energie wird den Stromabnehmern der Triebzüge durch neben den Fahrschienen montierte, seitlich bestrichene Stromschienen zugeführt. Stromabnehmer am Triebzug der Baureihe 474 Diese bestehen aus einem auf dem Kopf stehenden, unsymmetrischen kohlenstoffarmen Stahl-T-Profil mit einem Querschnitt von 5100 mm³. Die Stromschiene sitzt auf Stromschienenhaltern, die alle drei Meter auf den Schwellen der Fahrschienen fest montiert sind.

In der alten Ausführung bestehen diese noch aus Temperguss, in der neuen Bauform aus Aluminium. In diese Träger sind Porzellan-Isolatoren eingeschraubt, auf denen die Stromschiene aufliegt. Die vom Walzwerk in 18 Meter-Längen lieferbaren Stromschienen werden vor der Montage zu 72 Meter-Längen verschweißt und mit einem speziell dafür ausgerüsteten Zug an der Einbaustelle in die Stromschienenhalter eingesetzt. Bisher wurden zum Ausgleich von Längenausdehnungen alle 72 Meter sogenannte Temperaturstöße eingebaut, die sich allerdings als sehr wartungsintensiv erwiesen. Deshalb sind beim Umbau der Strecke Berliner Tor - Reinbek erstmals 1000 m lange Stromschienen zum Einsatz gekommen, nachdem durch umfangreiche Versuche in Zusammenarbeit mit Fachfirmen die Beherrschbarkeit derartiger Längen erwiesen wurde. In Zusammenhang damit mussten die Auflageflächen der Stromschienenträger ballig gestaltet werden, um eine einwandfreie Längsgleitung der Stromschiene auf den Trägern zu ermöglichen. Das bei diesen Längen durch Temperaturunterschiede entstehende, entsprechend größere Längsspiel des Materials wird dabei in etwa alle 1000 m vorhandenen Stromschienenlücken von einem Meter Länge aufgefangen.

Zum Schutz vor unbeabsichtigter Berührung sind die Stromschienen auf den älteren Strecken mit einer Abdeckung aus teerölgetränktem Kiefernholz versehen. Nach Verwendung von glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) kommen heute Abdeckungen aus PVC zum Einsatz, die sich ohne Schraubverbindungen einfach auf die Stromschiene klemmen lassen. Gegenüber der Holzabdeckung ergeben sich Materialersparnisse von etwa 300 %.

Netzleitstelle
Zur Überwachung und Schaltung der gesamten Stromversorgungsanlagen befindet sich im Obergeschoss des Gleichrichterwerkes Sternschanze eine „Netzleitstelle“, von der aus über elektrische Fernwirkanlagen und seit 1977 mit rechnergestützter Anwahlsteuerung Gleichrichterwerke und Stromschienenschalter ferngesteuert werden können. Bei eventuellen Störungen der Rechneranwahltechnik bestand die Möglichkeit einer Direktsteuerung der Anlagen per Knopfdruck über eine Mosaik-Schalttafel.

Inzwischen ist die Netzleitstelle grundlegend erneuert worden. Da rechnergestützte Steuerungen im Vergleich zum Jahr 1977 inzwischen nahezu störungs- und fehlerfrei arbeiten, wird bei der neuen Anlage auf eine Schalttafel verzichtet und ausschließlich softwaregesteuert über Bildschirmanwahl geschaltet.


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