Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Kraftsystem/Koblingskonsept 2L
Koblingskonsept 2L: Sammenkoblede kontaktledningsanlegg på dobbeltspor
Normativt vedlegg
Det gjenstår ferdigstillelse av enkelte vurderinger for å endelig kunne angi at koblingskonsept 2L er foretrukken løsning. Det er foreløpig ikke identifisert farer ved konseptet som utgjør en ikke akseptabel/tolererbar risiko. Blant annet er det behov for ytterligere avklaringer/optimalisering mot arbeidsområder ved ERTMS.
Hensikt og omfang
Med konsept menes en helt eller delvis prosjektert løsning som oppfyller kravene i regelverket. Et koblingskonsept beskriver hvordan en matestrekning seksjoneres og hvilke koblingsmuligheter som finnes. Hensikten med dette dokumentet er å beskrive Bane NORs koblingskonsept-2L "Sammenkoblede kontaktledningsanlegg på dobbeltspor".
Beskrivelsen omfatter
- systemdefinisjon og anvendelsesbetingelser,
- identifisering av særlig risiko og problemstillinger,
- spesielle krav til utførelsen av konseptet og
- forslag til ensartede løsninger på problemstillinger som gjentatt oppstår.
Beskrivelsen omfatter kun det som er spesielle for dette koblingskonseptet. Generelle krav etc. på tvers av alle koblingskonsepter finnes i respektive regelverkskapitler.
Systemdefinisjon
Forutsetninger
Bane NORs konseptdokument for InterCity[1] er lagt til grunn og viktige egenskaper/forutsetninger for strekningene med tanke på koblingskonsept kan kort oppsummeres slik:
- Dobbeltspor med 15 km mellom sporsløyfene
- Blandet trafikk (både persontog og godstog)
- Begrenset mulighet til frakobling av strekningen for vedlikehold
- Arbeidsområder i sporsløyfene som foreslått av IC med ERTMS og klasse B (Thales NO 2.0)
- Kontroll på vegetasjonen slik at trær ikke kan kortslutte kontaktledningsanlegget
Beskrivelse og innvirkning på kraftsystemet
Koblingskonseptet legger til grunn følgende som vist i <xr id="fig:Skisse" />:
<figure id="fig:Skisse">
</figure>
Konseptet omfatter av følgende anleggsdeler
- Stasjonsanlegg:
- Samleskinne(r)
- Bryterfelt for avganger
- (Sonegrensebryter)
- Ledningsanlegg:
- Mate og returforbindelse
- Kontaktledning linjeseksjon
- Kontaktledning sporsløyfeseksjon
- (Kontaktledning på jernbanestasjon)
Sammenkobling av kontaktledningsanlegg
Kontaktledningsanlegget for de to sporene som utgjør en dobbeltsporet jernbanestrekning sammenkobles elektrisk. Det gir bedre utnyttelse av overføringskapasitet i normal drift og muligheter for forbimating via det ene kontaktledningen til det ene sporet når det andre er spenningsløst ved feil eller vedlikehold. Sammenkoblingen gir fleksibel og kostnadseffektiv utforming av tilhørende koblingsanlegg.
Elektrisk separasjon av de to sporene over lengre avstander kan føre til særlige krav til innstilling av vern, redusert kapasitet (økt komponentbelastning og spenningsfall samt fare for brutt samkjøring) og/eller at man må vurdere og håndtere konsekvensene av økt skinnepotensial og økt EMC-emisjon. Foreløpig er det ikke identifisert situasjoner der det er behov for at kontaktledningsanleggene driftes helt separat.
Seksjonering og sammenkobling
Seksjonering av kontaktledningsanlegget følger sporets og signalanleggets inndeling i arbeidsområder. Det er lagt til rette for å frakoble arbeidsområder uten å bryte samkjøringen mellom matestasjonene. Det er likevel tillatt å bryte samkjøringen når det er nødvendig, men det bør unngås så langt som mulig da slike avvikssituasjoner med ensidig mating ofte fører til redusert kapasitet, lav spenning og senkede resonansfrekvenser.
Seksjonering og sammenkobling av kontaktledningsanlegget foretas normalt ved hjelp av kontaktledningsbryterne med mindre det er fare for faseulikhet ved sammenkobling av to anleggsdeler. Da sammenkobles anlegget via effektbryter med fasesperre. Det er ikke identifisert særskilte behov for sonegrensebryter på matestrekningen som følge av koblingskonseptet.
Frakobling og spenningsetting
Frakobling og spenningsetting av enkeltseksjoner i kontaktledningsanlegget utføres med lastskillebrytere. Dersom leder for kobling mener det er høy sannsynlighet for feil på anlegget, benyttes effektbryter med prøveutrustning. Frakobling av elektrisk feil og spenningsetting av hele matestrekningen utføres med effektbrytere med prøveutrustning. Det gir færre kortvarige frakoblinger som forstyrrer togtrafikken.
Plassering av utstyr
Alt punktbasert teknisk utstyr som brytere, seksjonsisolatorer, eventuelle autotransformatorer osv. samles ved sporsløyfene der det er infrastrukturstrømforsyning, fjernbetjeningskommunikasjon og veiadkomst. Det medfører redusert behov for bruk av skinnegående kjøretøy for vedlikehold.
Anvendelsesbetingelser
Koblingskonsept-2L gir avhengighet mellom sporene ved at begge kontaktledningsanleggene kobles fra ved feil og påfølgende feilsøking. For strekninger som er viktige for gjennomgående effektoverføring kan koblingskonsept med separate kontaktledningsanlegg (Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Kraftsystem/Koblingskonsept 2M) være mer hensiktsmessig.
Kontaktledningsanlegg
a) Elektrisk utforming: Koblingskonseptet kan anvendes med alle elektriske utforminger, men er spesielt optimalisert for Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-F.
- Utførelse: Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-E kan brukes med lave master uten bryter mellom positivleder og kontaktledning.
- Utførelse: For tofaseutforminger skal kobling og jording utføres synkront for begge fasene.
b) Koblingsmuligheter: Kontaktledningsanlegget for de to sporene skal seksjoneres og sammenkobles ved sporsløyfene for koordinering med arbeidsområder og reduksjon av spenning over seksjonsisolatorer.
- Utførelse: Brytere skal plasseres som vist med normalstilling i <xr id="fig:BTsporsloyfe"/> eller som i <xr id="fig:sporsloyfe" /> med AT-system (elutforming F).
- Utførelse: Kontaktledningsbrytere bør plasseres i master, alternativt åk, og slik at de også er tilgjengelige for vedlikehold uten bruk av skinnegående kjøretøy.
- Utførelse: Tverrforbindelsen mellom kontaktledningsanleggene for de to sporene kan være line, alternativt kabel, i åk.
- Operativt tiltak: Dersom bryter(e) ligger ute skal det tas hensyn til høy spenning over seksjonsfelt eller seksjonsisolatorer ved strømavtakerpassering.
c) Dimensjonering: Kontaktledningsanlegget skal for hvert spor dimensjoneres for å overføre sum effekt for begge spor for å håndtere avvikssituasjoner, for eksempel frakobling av et arbeidsområde.
- Utførelse: Eventuelt redusert trafikk som følge av redusert sporkapasitet ved avvik kan legges til grunn for dimensjoneringen.
- Utførelse: Dimensjonering av tverrforbindelse mellom kontaktledningsanleggene for de to sporene tilsvarende den langsgående dimensjoneringen for ett spor er tilstrekkelig.
d) Autotransformatorer: Eventuelle autotransformatorer skal plasseres i sporsløyfene slik at de transformerer til alle linjeseksjoner som ikke er frakoblet.
- Utførelse: Autotransformatorer skal plasseres som vist i figur <xr id="fig:sporsloyfe" />.
- Unntak: Ved behov for to autotransformatorer i hver sløyfe kan den andre autotransformatoren plasseres på kontaktledningsseksjonen som dekker sporveksel 3 og 4 som vist i figur <xr id="fig:sporsloyfe" />.
e) Lastskillebrytere: Lastskillebrytere skal dimensjoneres for innkoblingsstrømmen til minimum en autotransformator ettersom spenningsetting av arbeidsområder normalt foretas med lokale brytere (og ikke effektbryter i koblingsanlegg).
f) Endepunktsjording av linjeseksjoner: Lastskillebrytere for frakobling av linjeseksjoner bør utføres med jordingsposisjon for å redusere transporttid for jording i forbindelse med linjebefaring.
g) Driftsmerking: Kontaktledningsbrytere skal driftsmerkes som vist i <xr id="fig:BTsporsloyfe"/> og <xr id="fig:sporsloyfe" /> (jf. Felles elektro/Prosjektering og bygging/Generelle tekniske krav/Driftsmerking).
- Utførelse: Brytere som flyttes over annet spor skal ha nummerering fra opprinnelig spor for å markere annen spenning.
<figure id="fig:BTsporsloyfe">
</figure>
<figure id="fig:sporsloyfe">
</figure>
Matestasjoner
Koblingskonsept 2L stiller ingen særskilte krav til matestasjoner.
Koblingsanlegg
a) Omkoblingsmulighet: Utforming av koblingsanlegg med tanke på omkoblingsmulighet og eventuelt antall faser bør velges i henhold til <xr id="tab:omkoblutf" /> :
- Utførelse: Eventuell forbikoblingsmulighet (stiplet bryter i figurene) skal vurderes basert på risiko og verndekning.
- Utførelse: Eventuell samleskinneseksjonering (stiplet og skravert bryter i figurene) skal utføres iht. Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Koblingsanlegg#Robusthet/Redundans.
<figtable id="tab:omkoblutf">
| Omkoblingsutforming | Beskrivelse | Bruk | Enlinjeskjema |
|---|---|---|---|
| Omkoblingsutforming R1 | Separat avgang til hvert spor med felles reservebryter og reservesamleskinne | Mye brukt løsning for enfaseanlegg, men kostbar for tofaseanlegg pga. behov for fire samleskinner. | Venstre i figur <xr id="fig:Skissekbaalt" /> |
| Omkoblingsutforming R2 | Felles avgang til dobbeltsporet med felles reservebryter og reservesamleskinne | Fordelaktig ved endring fra enkeltspor til dobbeltspor uten å bygge om koblingsanlegget. Farer kan være at en er helt avhengig av ett kabelsett i hver retning og at samleskinnen ikke kan seksjoneres. | Midt i <xr id="fig:Skissekbaalt" /> |
| Omkoblingsutforming S | Felles avgang til dobbeltsporet med stasjonsavgang | Foretrukken løsning der det likevel mates separat til stasjon/hensettingsområde, men det er ikke en forutsetning for bruk. | Høyre i <xr id="fig:Skisse" />, alternativt til høyre i <xr id="fig:Skissekbaalt" /> |
| Omkoblingsutforming T | Separat avgang til hvert spor som sammenkobles med tversbryter før kabelendebryter | Rimelig løsning, spesielt for tofaseanlegg. | Venstre i <xr id="fig:Skisse" /> |
</figtable>
<figure id="fig:Skissekbaalt">
</figure>
Felles avgang til dobbeltsporet med stasjonsavgang i tillegg gir en rimelig omkoblingsmulighet dersom det likevel finnes et stasjonsområde eller hensettingsområde som bør ha mating uavhengig av linjen. Det er imidlertid ikke en forutsetning for bruk av løsningen. "Stasjonsområdet" kan da enten fungere som en nøytralseksjon/beskyttelsesseksjon ved behov eller erstattes av en bryter til ett av sporene i hver retning. Spesielt synes løsningen rimelig ved ombygging fra enkeltspor til dobbeltspor dersom en bygger eksisterende reserveavgang om til stasjonsavgang.
Ved separat avgang til hvert spor som sammenkobles med tversbryter før kabelendebryter er de to avgangene og mateforbindelsene reserver for hverandre. Løsningen gir rimelige tofaseanlegg. Ved fare for overbelastning av kontaktledningsanlegget ved frakobling av linjeseksjon kan samtidig utkobling av en av de to parallelle effektbryterne i koblingsanlegget forbedre overtemperaturvernets pålitelighet. Behov for egen tverrbryter er avhengig av avstand til nærmeste sammenkobling av kontaktledningen i ei sporsløyfe.
For ombygging videre bruk av eksisterende koblingsanlegg (enfase med reserveavgang og reservesamleskinne) fra enkeltsporet bane til dobbeltsporet bane kan det være en rimelig løsning å gjenbruke anlegget i sin helhet og sammenkoble to de sporene i hver retning utenfor anlegget. Faren er at en er helt avhengig av ett kabelsett i hver retning. Det vil heller ikke være mulig drifte anlegget med seksjonert samleskinne.Det er foreløpig et åpent punkt om krav til dimensjonering av prøveutrustning (Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Koblingsanlegg#Dimensjonering) på grunn av feilsøkingssekvens må oppdateres/tilpasses koblingskonseptet.
Sonegrensebryter, nøytralseksjon
Det er foreløpig et åpent punkt hvorvidt eventuell sonegrensebryter eller nøytralseksjon i kontaktledningsanleggene for de to sporene skal kobles synkront eller ikke.
Vern
a) Sone 3: Distansevern skal ha sone 3 for sikker dekning ved:
- frakobling av linjeseksjoner (f.eks. for arbeid på deler av strekningen) og
- ved utkobling av én av to effektbrytere i koblingsanlegg som kan mate i parallell.
b) Overbelastningsvern: Vern mot termisk overbelastning skal for omkoblingsutforming R1 og T stilles inn for å verne kun avgangens tilhørende mateforbindelse og ett spor med kontaktledning (dvs. samme innstillinger som ville vært brukt i koblingskonsept 2M).
- Operativt tiltak: Ved frakopling av ett spor på en linjeseksjon slik at all belastningsstrøm går i det andre sporet, skal en av bryterne som mater dobbeltsporet koples ut i hver ende slik at det termiske vernet blir i stand til å detektere en eventuell overbelastning.
- hensiktsmessig vernplanlegging (håndtering i releplanen) som ivaretar både sikker og selektiv verndekning.
- kun mate over en effektbryter om gangen slik at hele feilstrømmen går gjennom denne (den andre bryteren må dermed driftes utkoblet og blir omkoblingsmulighet).
Mate- og returforbindelser
a) Dimensjonering: Ved bruk av andre utforminger for omkoblingsmulighet i koblingsanlegg enn "reservebryter med reservesamleskinne", skal hver mateforbindelse dimensjoneres for summen av påregnelig høyeste belastning til de to sporene ettersom dette er omkoblingsmulighet iht. Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Koblingsanlegg#Robusthet.
b) Kabelendebrytere og tversbryter(e): Kontaktledningsbrytere bør plasseres i master, alternativt åk, og slik at de også er tilgjengelige for vedlikehold uten bruk av skinnegående materiell.
Fjernstyring
Koblingskonseptet er utformet og spesifisert for at et arbeidsområde normalt skal kunne frakobles og spenningsettes av lokale fjernbetjente brytere. Det vil si uten inn- og utkobling av effektbrytere i koblingsanlegg. Det er lagt opp til at lokalisering av feil (kortslutning) i første omgang baseres på informasjon om "avstand til feil" beregnet av distansevernet. Lastskillebrytere i sporsløyfen kan ha jordingsfunksjon for endepunktsjording av linjeseksjonene ved arbeid på eller nær ved.
a) Fjernstyring kontaktledningsbrytere: Alle lastskillebrytere i kontaktledningsanlegg og mate- og returforbindelse <xr id="fig:Skisse" /> og <xr id="fig:Skissekbaalt" /> skal fjernstyres da disse er viktige for effektiv feilsøking og omkobling (jf. Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Kraftsystem#Systemkrav/Egenskaper d)Fjern- og lokalkontroll).
b) Avstand til feil: "Avstand til feil"-funksjonen i distansevernet skal legge til grunn gjennomsnittlig impedans per km for begge sporenes kontaktledningsanlegg sammenkoblet mellom kabelendebryterne (og for tofasesutforminger impedansen i sløyfen positivleder-negativleder).
Nødfrakobling og endepunktsjording
Nødfrakobling
De vanlige prinsipper og krav for nødfrakobling ligger fast ved bruk av koblingskonsept 2L. Alle effektbrytere som kan mate til en matestrekning ved normal eller unormal mating skal koble ut ved utløst nødfrakobling på matestrekningen. Det omfatter effektbrytere som brukes i normal drift og i tillegg reservebrytere og stasjonsavganger som kan brukes til å mate strekningen i avvikssituasjoner.
Endepunktsjording
Krav om jordingsbryter omfatter alle bryteravganger fra et koblingsanlegg i henhold til Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Koblingsanlegg#Funksjoner. Jordingsbryteren skal kunne brukes for endepunktsjording av en matestrekning.
For koblingskonsept 2L vil jordingsbryteren for den eller de avganger som ved normal mating mater strekningen, gi felles jording av kontaktledningen tilhørende begge sporene.
- Der det er en avgang for hvert spor bør jordingsbryteren for begge avgangene benyttes ved etablering av endepunktsjord, slik at rutinen blir lik for alle dobbeltsporstrekninger uavhengig av koblingskonsept.
- Der en avgang mater begge sporene felles i normal drift, brukes jordingsbryteren i denne avgangen for å jorde begge sporene felles.
Vedlegg
Ingen
Referanser
- ↑ Bane NOR: Intercity-prosjektet - Konseptdokument - Vestfoldbanen, Østfoldbanen, Dovrebanen og Ringeriksbanen, dokument ICP-00-A-00004 revisjon 02A datert 2016-12-15
