Felles elektro/Prosjektering og bygging/Isolasjonskoordinering og overspenningsbeskyttelse: Forskjell mellom sideversjoner
(→Overspenningsvern ved høyspenningskabler: Informasjon) |
(→Overspenningsvern ved høyspenningskabler: Info om overspenningsvern) |
||
Linje 303: | Linje 303: | ||
{{lærebokstoff|<xr id="fig:figno 2"/> og <xr id="fig:figno 3"/> viser eksempler på overspenningsbeskyttelse ved lengre høyspenningskabel (matekabel, forbigangskabel m.v.). Kabelskjermen er jordet ved forsyningsenden, og i den andre enden er kabelskjermen koblet til jord over et gjennomslagsvern. Figurene viser kun skjematisk prinsipp i forbindelse med overspenningsvernene. Se [[Felles elektro/Prosjektering og bygging/Jording|kapittel 6]] for ytterligere detaljer vedrørende jording.}} | {{lærebokstoff|<xr id="fig:figno 2"/> og <xr id="fig:figno 3"/> viser eksempler på overspenningsbeskyttelse ved lengre høyspenningskabel (matekabel, forbigangskabel m.v.). Kabelskjermen er jordet ved forsyningsenden, og i den andre enden er kabelskjermen koblet til jord over et gjennomslagsvern. Figurene viser kun skjematisk prinsipp i forbindelse med overspenningsvernene. Se [[Felles elektro/Prosjektering og bygging/Jording|kapittel 6]] for ytterligere detaljer vedrørende jording.}} | ||
{{lærebokstoff| | {{lærebokstoff|Det finnes nå komponenter for overslagssikring med lav aktiveringsspenning og høy ytelse i samsvar med EN 50122-1, blant annet fra Raycap. Anbefalte søkeord, gjerne i kombinasjon, er: "overvoltage protection", "railway", "EN 50122-1:2010" etc..}} | ||
b) For korte kabelføringer (≤70 m) (forbigangskabel ved bruer og lignende) kan det være nok med overspenningsvern i den ene enden, avhengig av lengde og lokale forhold. | b) For korte kabelføringer (≤70 m) (forbigangskabel ved bruer og lignende) kan det være nok med overspenningsvern i den ene enden, avhengig av lengde og lokale forhold. |
Sideversjonen fra 23. nov. 2012 kl. 12:32
__NUMBEREDHEADINGS__
Hensikt og omfang
Kapittelets hensikt er å optimalisere alle elektroanleggene i infrastrukturen slik at feil, som oppstår på grunn av driftsfrekvente eller atmosfærisk overspenninger, begrenses til et minimum. Kapittelet omfatter alle elektroanleggene i infrastrukturen.
Isolasjonskoordineringen omfattes av koordinering i jordingsanlegget, bestemmelse av isolasjonsnivå, isolasjonsavstander og bruk av overspenningsbeskyttelse. Krav til jording av anleggene er gitt i kapittel 6.
Til dette kapitelet hører også Vedlegg 7a som gir en oppsummering av hvilke krav som finnes til isolasjonskoordinering i [FEF] og i internasjonale standarder. Vedlegget er å betrakte som informativt, alle gjeldende krav er dekket i hovedkapittelet.
Krav til isolasjon
a) På sekundærsiden av høyspenningstransformatorer skal lederne enten være sikret eller så skal lederne ha jord- og kortslutningssikker forlegning (se definisjon i [NEK 400]) frem til første vern.
Høyspenningsanlegg
a) Bevegelige avspente ledninger og tilhørende utstyr i 15 kV-kontaktledningsanlegg skal tilfredsstille krav til isolasjon gitt i FEF § 8-3.
- Når det gjelder krav til isolasjonsavstander, se kravene gitt i avsnitt 2.1.3.
b) Fast avspente ledninger og tilhørende utstyr i 15 kV-anlegg skal tilfredsstille krav til isolasjon gitt i FEF § 4-2.
c) Høyspenningsanlegg med andre spenningsnivåer enn 15 kV skal tilfredsstille krav til isolasjon gitt i FEF § 4-2.
Isolasjonsnivå i 15 kV – anlegget
a) Spenningsvariasjonene i banestrømmens hovedkrets skal ligge innenfor kravene til Un, Umax1, Umin1, Umax2 og Umin2 i [EN 50163].
b) Alt utstyr som inngår i faste 15 kV-installasjoner skal minimum dimensjoneres for 17,25 kV (Umax1) kontinuerlig spenning fase-jord.
- Dersom utstyrets isolasjonsnivå er gitt som fase-fase-verdier, skal den korresponderende fase-jord-verdien legges til grunn i dimensjoneringen.
Se også Vedlegg 7a.
c) Kortvarig (t ≤ 60 s) holdespenning ved driftsfrekvens (effektivverdi):
- Isolasjon for utstyr og komponenter skal være 70 kV.
- Luftgap i brytere skal ha en holdespenning som er et nivå høyere enn for isolasjon, dvs. 95 kV.
Se også Vedlegg 7a.
d) Lynimpuls holdespenning (maks verdi), UNi, skal for utstyr og ledninger være:
- minst 170 kV utendørs (overspenningsklasse OV4).
- minst 145 kV innendørs, dersom det er installert overspenningsbeskyttelse ved innføringen til bygget (overspenningsklasse OV3, ref. tabell A-2 i [EN 50124], avlest for UNm= 24 kV).
Isolasjonsnivå i banestrømmens returkrets
a) Banestrømmens returkrets skal ha isolasjonsnivå 1000 V mellom returledning og jord. Kravet gjelder hele returkretsen, unntatt selve skinnestrengene, og tilkoblingsklemmene under lokk på filterimpedanser.
b) For beskyttelse mot tilfeldig berøring med returledning (luftstrekk og kabel) skal isolasjonsnivået være U0 / U = 600 / 1000 V.
c) Isolasjonen for utjevningsforbindelser til sporet skal være minst U0 / U = 450 / 750 V. Krav til isolasjonsholdfasthet og isolasjonsavstander skal være i henhold til [EN 50124] og [IEC 60664].
Isolasjonsavstander i bevegelige avspente ledninger og tilhørende utstyr i 15 kV- kontaktledning
a) Ved bygging og prosjektering av kontaktledning skal anlegget dimensjoneres med minimum 250 mm statisk og minimum 150 mm dynamisk isolasjonsavstand, ref. [IEC 60913], tabell II.
Definisjon på dynamisk isolasjonsavstand: Den minste avstanden som kan forekomme mellom en spenningsførende del og en ikke spenningsførende del, når den ene eller begge er i bevegelse.
Definisjon på statisk isolasjonsavstand: Den minste avstanden som kan forekomme mellom en spenningsførende del og en ikke spenningsførende del når begge er i ro.
Dynamisk og statisk isolasjonsavstand har betydning for utformingen av isolatorer og ledningsføring spesielt på steder der det er begrensninger med hensyn på plass, f.eks. skjæringer og tunneler.- Krav til minimum statisk isolasjonsavstand skal være oppfylt på alle steder ved ubelastet anlegg.
- Krav til dynamiske isolasjonsavstander skal være oppfylt på alle steder ved påvirkning av krefter som normalt kan oppstå.
- For kontaktledning skal krav til minimum dynamisk isolasjonsavstand være oppfylt på alle steder ved en kraft på minimum 200 N mellom strømavtaker og kontakttråd.
- Ved bygging/fornyelse av kontaktledning i eksisterende tunneler, bruer, snøoverbygg, mv. kan det søkes om dispensasjon fra infrastrukturdirektøren for minimum isolasjonsavstand mellom kontakttråd/spenningsførende del og faste/jordede deler ned til henholdsvis 220 mm statisk og 120 mm dynamisk.
- Ved seksjonering skal isolasjonsavstanden mellom spenningssatt del og frakoblet/jordet del være minst 150 mm [NEK EN 50122-1].
b) Faste konstruksjoner over jernbanen, for eksempel bruer, bygninger, kulverter, osv., bør ikke bygges nærmere enn 400 mm fra spenningsførende deler i kontaktledningsanlegget på grunn av hensyn til fremtidige justeringsmuligheter.
c) For isolasjonsavstander i AT-system skal krav i vedlegg 5.d til [540], Kontaktledningssystemer følges.
Isolasjonsavstander i fast avspent høyspenningsanlegg
a) Andre høyspenningsanlegg enn det som er nevnt i avsnitt 2.1.3, skal tilfredsstille krav til isolasjonsavstander som er gitt i tabell A.3 til [EN 50124-1].
b) For autotransformator (AT)-system skal minimumskravene til avstander i ledningssystemet gitt i <xr id="tab:Tab 1" /> følges.
c) For bryterarrangementer i AT-system og ved innføring til autotransformatorer skal avstander gitt i <xr id="tab:Tab 2" /> følges.
<figtable id="tab:Tab 1">
Avstand mellom | Minimumskrav |
---|---|
Positiv leder (PL) og jord | |
Negativ leder (NL) og jord | |
Positiv leder (PL) og negativ leder (NL) | |
Negativ leder (NL) og kontaktledning (KL) | |
Positiv leder (PL) og kontaktledning (KL) |
</figtable>
<figtable id="tab:Tab 2">
Avstand mellom | Minimumskrav |
---|---|
Positiv leder | |
Negativ leder (NL) og jord | |
Positiv leder (PL) og negativ leder (NL) | |
Negativ leder (NL) og kontaktledning (KL) | |
Positiv leder (PL) og kontaktledning (KL) |
</figtable>
Krypstrømsvei for isolatorer og brytere
a) Isolatorer og brytere i faste installasjoner skal ha krypstrømsvei som minst tilfredsstiller [EN 50124-1, avsnitt 6.3.2]. Se <xr id="tab:Tab 3" />.
- Normen oppgir kravene i [mm/kV]. For 15 kV jernbaneanlegg skal maksimal kontinuerlig driftsspenning legges til grunn (Umax1 = 17,25 kV).
<figtable id="tab:Tab 3">
Foruresningsgrad | Minimum krypstrømsvei | Minimum krypstrømsvei for 17,25 kV |
---|---|---|
Ugunstige forhold (Forurensning, 10-20 km fra sjøen, naturlig vask) | ||
Ekstremt ugunstig forhold (Kraftig forurensning, industri, saltvann, tettbebygde områder, naturlig vask) | ||
Ekstremt ugunstige forhold (tunnel, ikke naturlig vask) |
</figtable>
Lavspenningsanlegg
Isolasjonsnivå i lavspenningsanlegg
a) Anlegg, utstyr og komponenter skal bygges slik at isolasjonsnivåene i <xr id="tab:Tab 4" /> oppfylles.
- Verdiene gjelder for 230/400 V system, og det skilles ikke mellom isolasjonsholdfasthet for fase-fase og fase-jord.
.
<figtable id="tab:Tab 4">
Impulsholdespenning, UNi | Anleggsbeskrivelse | Jernbaneverkets tilleggskommentar |
---|---|---|
Hovedfordeling, strøminntak, inklusiv måler | Inntak fra everk, inntak fra reservestrømstransformator | |
Fast opplegg inkl. ledninger og stikkontakter | ||
Vanlig utstyr | Signalanlegg, lavspente installasjoner | |
Elektronikk | Signal- og teleanlegg |
</figtable>
Isolasjonsavstander i lavspenningsanlegg
a) Med bakgrunn i verdien for impulsholdespenning i <xr id="tab:Tab 4" /> skal isolasjonsavstander i luft være i henhold til <xr id="tab:Tab 5" />.
<figtable id="tab:Tab 5">
,Impulsholdespenning UNi |
Minimum isolasjonsavstand [mm] | ||
---|---|---|---|
Innendørs i kapsling |
Innendørs uten kapsling |
Utendørs | |
6 kV | 5,5 | 10,0 | 19,0 |
4 kV | 3,0 | 7,0 | 15,0 |
2,5 kV | 1,5*) | 5,5 | 11,5 |
1,5 kV | 0,5**) | 5,5 | — |
</figtable>
*) 1,6 mm i PD4
**) 0,8 mm i PD3
Krav til overspenningsbeskyttelse
a) Anlegg med overspenningsvern bør ha beskyttelse mot serielyn.
b) Vern for spesielt viktige og utsatte installasjoner bør ha alarmkontakt for melding ved defekte vern.
Overspenningsvern
Funksjonskrav
a) Normal drift: Overspenningsvernet skal være høyohmig og ikke representere en feilkilde ved nominell spenning.
b) Ved overspenninger: Vernet skal være anleggets “svakeste punkt”, dvs. at vernet skal uskadeliggjøre overspenninger før isolasjonen skades.
c) Ved havari: Havarerte/defekte vern skal ha varsel som er godt synlig ved inspeksjon.
- Defekte vern skal skiftes ut snarest.
d) Overspenningsvern i kontaktledningsanlegg skal ha egenskaper, både i normal drift og ved eventuelt havari, som ikke hindrer de utkoblings- og gjeninnkoblingsrutinene som er gitt i [546].
Plassering av overspenningsvern
a) Overspenningsvern skal plasseres foran og så nær som mulig det objektet som skal beskyttes.
b) Det skal alltid være en jordelektrode med gode høyfrekvente egenskaper (impulselektrode) i forbindelse med overspenningsvern.
- Avstanden mellom vern og jordelektrode skal være kortest mulig.
- Overgangsmotstanden til jordelektroden bør være lavest mulig, se kapittel 6.
c) Ledningsføring mellom spenningsførende leder og vern og mellom vern og impulselektrode skal være så kort som mulig og mest mulig rettlinjet – eventuelt i bue med stor radius (> 30 cm). Ledninger skal ikke legges i skarpe vinkler.
d) Overspenningsvern i kontaktledingsanlegg (metalloksidavledere) bør ha isolert ledningsføring hele veien ned til jordelektroden. Se også krav til jordingsutførelse i avsnitt 3.2.1.
Krav til overspenningsvern i 15 kV-anlegg
a) Det skal monteres overspenningsvern (metalloksidavleder) ved punkter i nettet hvor det kan forventes å opptre skade på utstyr eller kabler som følge overspenninger.
- Som et minimum skal det monteres overspenningsvern ved de stedene som er beskrevet i avsnittene 3.2.2 - 3.2.5 nedenfor.
b) Ved valg av overspenningsvern i 15 kV-anlegg skal de dimensjonerende spenninger gitt i <xr id="tab:Tab 6" /> følges.
<figtable id="tab:Tab 6">
15 kV-anlegg 1) | Maks. kont. driftsspenning 2) | Isolasjons-holdespenning 3) | Impuls-holdespenning (UNi) 3) | Laveste Ures 4) | Høyeste Ures 5) |
---|---|---|---|---|---|
OV 4 utendørs/ubeskyttet | 17,25 kV | 24 kV | 170 kV | 29,3 kV | 85 kV |
OV 3 innendørs/beskyttet | 17,25 kV | 24 kV | 145 kV | 29,3 kV | 72,5 kV |
</figtable>
Noter til tabellen:
1) inndelt etter overspenningskategorier (OV) i henhold til [EN 50124-1].
2) Umaks1, i henhold til [EN 50163].
3) I henhold til [En 50124-1].
4) Laveste vernenivå (Ures ) bør være større enn maksimal driftspenning (amplitudeverdi) + 20 %.
5) Høyeste vernenivå (Ures ) bør være mindre enn halvparten av anleggets isolasjonsnivå.
Jordingsutførelse for overspenningsvern
a) Overspenningsvern skal monteres med isolert nullpunkt mot mast, se <xr id="fig:figno 1"/>.
b) Alle overspenningsvern som er koblet mellom spenningsførende del og jord, skal ha egen jordelektrode med gode høyfrekvente egenskaper (kråkefot eller tilsvarende) i umiddelbar nærhet. Ledningsføringen skal være kort og med tilpassede buer (ingen skarp knekk).
- Det skal være en egen isolert leder (gul/grønn) fra overspenningsvernets jordpunkt til jordelektroden.
c) Jordelektroden bør ha egen utjevningsforbindelse til banestrømmens returkrets, utført etter ett av følgende alternativer.
- Der det er langsgående jordleder kobles utjevningsforbindelsen til denne.
- Utjevningsforbindelsen kobles til nullpunktet på filterimpedans, hvis det finnes på stedet.
- Utjevningsforbindelsen kan kobles til sporet over en liten spole for å lage høyohmig forbindelse for høyfrekvente lynimpulser.
- Dersom det ikke er mulig å koble jordelektroden til sporet av hensyn til sporfelter (se kapittel 6), skal det etablerers tilgjengelige tilkoplingspunkter på jordelektroden og på mast/konsoll for å koble en midlertidig utjevningsforbindelse ved arbeid på stedet.
<figure id="fig:figno 1">
</figure>
Overspenningsvern ved sugetransformator
a) Det skal installeres overspenningsvern på begge sider av hver sugetransformator mellom kontaktledningen og en felles impulselektrode.
Unntak: For sugetransformator i tunneler installeres overspenningsvern i kontaktledningsanlegget utenfor begge tunnelmunningene.
Overspenningsvern ved reservestrømstransformator
a) Tilsvarende som ved sugetransformator skal det installeres vern ved reservestrømstransformatorer mellom kontaktledningen og en impulselektrode på stedet.
- Vernet bør tilkobles kontaktledningen mellom eventuell skillebryter og sikring for enklere utskifting av defekt avleder, se også kapittel 8.
Se veiledning i avsnitt 3.2.2 når reservestrømstransformator plasseres i tunnel.
Overspenningsvern ved høyspenningskabler
a) For høyspenningskabler lengre enn 70 m skal det monteres overspenningsvern i begge ender.
- Kabler som ligger langs sporet, eller som fører inn mot sporet, skal jordes i henhold til kapittel 6. I slike tilfeller skal det benyttes gjennomslagssikring i den ikke-jordede enden, mellom ”åpen” skjerm og jord. Se <xr id="fig:figno 2"/> og <xr id="fig:figno 3"/>.
b) For korte kabelføringer (≤70 m) (forbigangskabel ved bruer og lignende) kan det være nok med overspenningsvern i den ene enden, avhengig av lengde og lokale forhold.
c) Det skal dokumenteres at kabelen tåler de spenningspåkjenninger som kan oppstå dersom overspenningsvern ikke monteres.
<figure id="fig:figno 2">
</figure>
<figure id="fig:figno 3">
</figure>
Overspenningsvern ved autotransformatorer
a) Det skal monteres overspenningsvern ved kabelavgreining fra luftlinje (PL/NL) til autotransformator.
- Dersom kabelen er lengre enn 60 m skal det monteres overspenningsvern i begge ender av kabelen.
b) Overspenningsvernene for PL-jord og NL-jord kan ha felles jordelektrode.
Krav til overspenningsavledere i lavspenningsanlegg
a) Ved valg av overspenningsavledere i lavspenningsanlegg skal de dimensjonerende spenningene gitt i <xr id="tab:Tab 7" /> følges.
b) Grovvern (klasse 1) skal installeres ved avgrening fra everket til Jernbaneverket.
- Vernene bør dubleres.
c) Finvern eller “mellomvern” (klasse 2) skal installeres i hovedfordeling (“omformerrom”) ved alle innkommende linjer/kabler.
- Vernene bør dubleres.
d) Finvern (klasse 3) skal installeres i de respektive fordelingsskap for signal-, fjernkontroll- og teleanlegg, se også avsnitt 3.3.1.
e) Finvernet skal ha minst 5-10 % høyere vernenivå enn grovvernet, mens grovvernet skal ha høyest energiopptaksevne.
f) Vern skal være montert slik at det ikke medfører berøringsfare (IP20) eller skade på annet utstyr.
g) Det skal ved montering tas hensyn til nødvendig sikkerhetsavstand til annet utstyr, spenningsførende deler eller jord for å hindre overslag ved utblåsninger fra vern som tenner og avleder overspenninger.
h) Det bør benyttes pluggbare vern med godt synlig varsel ved havari. Vern for spesielt viktige installasjoner bør ha alarmkontakt for fjernavlesning ved defekte vern.
i) Alarmkontakt bør også monteres for egne sikringer foran overspenningsvern. Dersom sikringene kobler ut, vil ikke alarmkretsen fra vernet gi noen indikasjon på denne funksjonssvikten.
Det er viktig at eventuelt egne sikringer for overspenningsvern er selektive i forhold til forankoblede sikringer/vern, slik at feil ved overspenningsvern ikke gir utkobling av en hel installasjon.
<figtable id="tab:Tab 7">
Nominell spenning, Un,fase-fase | Støtspennings-holdfastehet, Um 1) | Kontinuerlig driftsspenning, Uc, merkespenning, Ur 2) | Anbefalt avleder-spenning, Up 3) | |
---|---|---|---|---|
Kategori 1: Elektrisk utstyr med elektronikk signal/tele |
TN 400 V TT 230 V IT 230 V 4) |
1500 V | 280 V 280 V 320 V eller 420 V |
< 1200 V |
Kategori 2: Elektrisk utstyr signal/elektrisk |
TN 400 V TT 230 V IT 230 V 4) |
2500 V | 280 V 280 V 320 V eller 420 V |
< 2000 V |
Kategori 3: Lavspent fast opplegg ledning, stikk ++ |
TN 400 V TT 230 V IT 230 V 4) |
4000 V | 280 V 280 V 320 V eller 420 V |
< 3200 V |
Kategori 4: Lavspent nett |
TN 400 V TT 230 V IT 230 V 4) |
6000 V | 280 V 280 V 320 V eller 420 V |
< 4800 V |
</figtable>
Noter til tabellen:
1) I henhold til [NEK 400:2006], tabell 44B, og [REN blad 8021].
2) For lavspenningsanlegg er Uc = Ur i henhold til [REN blad 8021]. Verdiene oppgitt er den korresponderende fase-jordspenningen + 10 %.
3) I henhold til [REN blad 8021] anbefales å bruk en avlederspenning som er 20 % lavere enn støtspenningsholdfastheten.
4) For IT-nett anbefales høyere Uc for å ta hensyn til at det kan forekomme overspenning fra enpolt induktiv jordfeil.
Overspenningsvern for kommunikasjons- og signalutstyr
a) I tillegg til overspenningsvern på strømforsyningssiden av utstyret skal det monteres egne vern for inn- og utgående kabler og linjer i sikrings-, tele,- og fjernstyringsanlegg som beskrevet i respektive regelverk [5XX].
b) Generelt bør det monteres overspenningsvern ved terminering av linjer på alle ut- og inngående ledere/par for kabelføringer som er:
- forlagt langs jernbanetraseen og er utsatt for induserte spenninger fra banestrøm
- tilkoblet utstyr i skap/kapslinger koblet til banestrømmens returkrets (se kapittel 6)
- koblet til luftstrekk nær termineringssted
- koblet til utstyr utsatt for lynnedslag (antennemaster og lignende)
c) Overspenningsvern skal settes opp også på udisponerte ledere/par.
Vedlegg
Vedlegg 7a - Isolasjonskoordinering 15 kV, installasjoner og luftlinjer