Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Kraftsystem/Koblingskonsept 2M

Koblingskonsept 2M: Ikke sammenkoblede spor på dobbeltspor


Normativt vedlegg

1 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-2M «Separerte 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.

2 Systemdefinisjon

2.1 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

2.2 Beskrivelse og innvirkning på kraftsystemet

Koblingskonseptet legger til grunn følgende som vist i Figur 1:

Figur 1: Sporplan og enlinjeskjema.

Konseptet omfatter av følgende anleggsdeler

  • Stasjonsanlegg:
    • Samleskinne(r)
    • (Sonegrensebryter)
    • Bryterfelt for avganger
  • Ledningsanlegg:
    • Mate og returforbindelse
    • Kontaktledning linjeseksjon
    • Kontaktledning sporsløyfeseksjon
    • (Kontaktledning på jernbanestasjon)

2.2.1 Separerte spor

Kontaktledningsanlegget for de to sporene som utgjør en dobbeltsporet jernbanestrekning er elektrisk separert. Energiforsyningen til togene påvirkes ikke ved feil i nabosporet. Det gir bedre selektivitet, slik at fare for brutt samkjøring ved feil blir lav.

2.2.2 Seksjonering og sammenkobling

Seksjonering av kontaktledningsanlegget følger sporets og signalanleggets inndeling i arbeidsområder. 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.

Der elektrisk utforming E (Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Kontaktledningsutforming/Vedlegg/Elutforming-E) benyttes, er det også mulig å koble fra kontaktledningen for arbeid uten at AT-ledere må frakobles. Dette forutsatt at AT-lederne har tilstrekkelig avstand fra kl, samt at det er brytere mellom positivleder og kontaktledning. Dermed kan en arbeide på kontaktledningen uten å bryte samkjøringen eller redusere overføringskapasiteten. Hvorvidt dette generelt er nødvendig ut fra et vedlikeholds- og systemperspektiv for dobbeltspor er foreløpig et åpent punkt. Om frakobling bare av kontaktledning (og spenningssatte AT-ledere) ikke er nødvendig ut fra et redundans- og vedlikeholdsperspektiv, kan skillebrytere mellom positivleder og kontaktledning sløyfes og mastene gjøres kortere.

2.2.3 Frakobling og spenningsetting

Frakobling og spenningsetting av enkeltseksjoner av AT-ledere, eller kontaktledningen ved elutforming A, B eller C, utføres med lastskillebrytere. Dersom elkraftoperatør mener det er høy sannsynlighet for feil på anlegget, benyttes effektbryter med prøveutrustning.

Spenningssetting av seksjoner av kontaktledingen ved elektrisk utforming E forsynt via skillebryter fra PL til KL etter arbeid gjøres slik:

  1. AT-lederne frakobles mellom sporsløyfene
  2. Enpolet bryter til seksjon av kontaktledningen legges inn
  3. KL og AT-ledere spenningssettes igjen via AT-ledernes lastskillebrytere ved sporsløyfe. Det gir færre kortvarige frakoblinger som forstyrrer togtrafikken.

Frakobling av elektrisk feil og spenningsetting av hele matestrekningen utføres med effektbryter med prøveutrustning.

2.2.4 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. For elutforming E med høye master for forbimating av frakoblet kontaktledning kreves det i tillegg bryterutrusning med fjernstyring langs linjene.

2.3 Anvendelsesbetingelser

Koblingskonsept-2M gir uavhengighet mellom kontaktledningsanleggene for sporene ved at bare ett av dem kobles fra ved feil og påfølgende feilsøking. For strekninger som ikke er viktige for gjennomgående effektoverføring kan koblingskonsept med elektrisk sammenkoblede kontaktledningsanlegg (Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Kraftsystem/Koblingskonsept 2L) være mer hensiktsmessig.

Koblingskonsept 2M har høyere kostnader, lavere elektrisk og termisk kapasitet enn koblingskonsept 2L for samme elutforming og tverrsnitt av ledere. Effektoverføring i transitt (fra en matestasjon til den neste) er imidlertid den samme. Bruk av koblingskonsept 2L bør derfor vurderes som alternativ.

3 Kontaktledningsanlegg

a) Elektrisk utforming: Koblingskonseptet kan anvendes med alle elektriske utforminger, men er spesielt optimalisert for Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Kontaktledningsutforming/Vedlegg/Elutforming-E.

  1. Utførelse: Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Kontaktledningsutforming/Vedlegg/Elutforming-E kan brukes med lave master uten bryter mellom positivleder og kontaktledning.
  2. Presisering: For mange typer arbeid gir høye master som ved Elutforming-E mulighet for at aktivitet kan foregå i sporet, samtidig som AT-lederne er spenningssatt.
  3. Utførelse: For tofaseutforminger skal kobling og eventuelt jording utføres synkront for begge fasene.

b) Koblingsmuligheter: Kontaktledningsanlegget skal kunne seksjoneres ved sporsløyfene for koordinering med arbeidsområder.

  1. Utførelse: Brytere skal plasseres som vist med normalstilling i Figur 2 eller Figur 3 med AT-system (elutforming E).
  2. Utførelse: Kontaktledningsbrytere bør plasseres i master, alternativt åk, og slik at også de er tilgjengelige for vedlikehold uten bruk av skinnegående kjøretøy.
  3. Operativt tiltak: Dersom bryter(e) ligger ute skal det tas hensyn til høy spenning over seksjonsfelt eller seksjonsisolatorer ved strømavtakerpassering.

c) Autotransformatorer: Eventuelle autotransformatorer skal plasseres i sporsløyfene slik at de transformerer til alle linjeseksjoner som ikke er frakoblet.

  1. Utførelse: Autotransformatorer skal plasseres som vist i Figur 3.

d) Lastskillebrytere: Lastskillebrytere skal dimensjoneres for innkoblingsstrømmen til minimum én autotransformator ettersom spenningsetting av arbeidsområder normalt foretas med lokale brytere (og ikke effektbryter i koblingsanlegg).

e) Driftsmerking: Kontaktledningsbrytere skal driftsmerkes som vist i Figur 2 og Figur 3(jf. Felles elektro/Prosjektering og bygging/Generelle tekniske krav/Driftsmerking).

  1. Utførelse: Brytere som flyttes over annet spor skal ha nummerering fra opprinnelig spor for å markere annen spenning.
Figur 2: Sløyfeutforming M: Enlinjeskjema og koblingsskjema for utforming av sporsløyfe med driftsmerking med elutforming A, B eller C (enfaset system).
Figur 3: Sløyfeutforming M: Enlinjeskjema og koblingsskjema for utforming av sporsløyfe med driftsmerking med elutforming E (AT-system/tofaset system). Positiv fase +15 kV angitt med rød farge og negativ fase -15 kV med blå.

4 Matestasjoner

Koblingskonsept 2M stiller ingen særskilte krav til matestasjoner.

5 Koblingsanlegg

a) Omkoblingsmulighet: Utforming av koblingsanlegg med tanke på omkoblingsmulighet og eventuelt antall faser bør velges i henhold til Tabell 1 :

  1. Utførelse: Eventuell samleskinneseksjonering skal utføres iht. Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Koblingsanlegg#Robusthet/Redundans.

Tabell 1: Omkoblingsutforminger for koblingskonsept 2M
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 1
Omkoblingsutforming S Separat avgang til dobbeltsporet med stasjonsavgang, men mulighet for sammenkoblig med tversbryter før kabelendebryter i tilfelle feil med en av bryterne. Foretrukken løsning der det likevel mates separat til stasjon/hensettingsområde, men det er ikke en forutsetning for bruk. Høyre i Figur 1
Separat avgang til hvert spor med felles reservebryter og reservesamleskinne kan være en rimelig løsning for enfaseanlegg, men er erfaringsmessig svært kostbart for tofaseanlegg (ettersom det er behov for fire samleskinner).

Avgang med stasjonsavgang i tillegg gir en rimelig omkoblingsmulighet dersom det likevel finnes et stasjonsområde eller hensettingsområde som bør ha mating uavhengig av linjen, men er ikke en forutsetning for bruk av løsningen. «Stasjonsområdet» kan da enten fungere som en dødseksjon/beskyttelsesseksjon i normal drift, der bryter til et av av sporene i hver retning kobles inn ved feil på en avgang fra matestasjon.

Det er foreløpig et åpent punkt hvorvidt kontaktledningsanleggene for de to sporene kan kobles sammen ved sjeldne hendelser, for eksempel ved omkobling i koblingsanlegg. Det kan forenkle utformingen av koblingsanlegget dersom forsyningssikkerheten likevel ivaretaes.

6 Sonegrensebryter, dødseksjon

a) Separat kobling: Eventuelle sonegrensebrytere eller dødseksjoner i kontaktledningsanlegget for de to sporene skal kobles uavhengig av hverandre.

7 Vern

Koblingskonsept 2M stiller ingen særskilte krav til vern.

8 Mate- og returforbindelser

a) Kabelendebrytere: Kontaktledningsbrytere bør plasseres i master og åk og slik at de er tilgjengelige for vedlikehold uten bruk av skinnegående materiell.

9 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, samt kabelendebrytere for omkoblingsutforming T, regnes som viktige (jf. Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Kraftsystem#Systemkrav/Egenskaper d) Fjern- og lokalkontroll) og skal fjernstyres siden de er en del av feilsøkings- og omkoblingsmuligheter.

b) Avstand til feil: «Avstand til feil» beregnet av impedansvernet skal vises for elkraftoperatør for rask og enkel lokalisering av kortslutning i kontaktledningsanlegget.

  1. Utførelse: Elkraftoperatør bør presenteres estimert feilsted referert banens kilometrering beregnet fra vern på begge sider av matestrekningen samt gjennomsnittet av disse (dersom vernet er i stand til å estimere avstanden).
  2. Utførelse: Elkraftoperatør bør presenteres kortslutningsstrøm målt på hver utgående avgang til dobbeltsporet fra koblingsanlegg.
  3. Utførelse: «Avstand til feil»-funksjonen i distansevernet skal legge til grunn gjennomsnittlig impedans per km for separerte spor (og for autotransformatorsystem impedansen i sløyfen positivleder-negativleder).
«Avstand til feil»-funksjonen har en endelig nøyaktighet. Usikkerheten er imidlertid systematisk: Overgangsmotstand og tilbakemating fra tog bidrar til overestimering av avstanden til feilen. Effektforbruk i tog bidrar til underestimering. Med elektrisk utførelse system E oppstår ytterligere usikkerhet for kortslutninger som befinner seg på kontaktledningen. Når avstand til feil estimeres fra vern i begge ender av matestrekningen, er det derfor sannsynlig at feilen befinner på strekningen mellom de to estimatene. Gjennomsnittet av estimatene er forventet å indikere feilstedet med rimelig nøyaktighet. Stor avstand mellom estimatene tyder på stor overestimering og dermed feil mellom fase og jord, eller feil på kontaktledningen. Liten avstand mellom esitmatene tyder på tofasefeil.

Ved høy kortslutningsstrøm vil sannsynligvis hurtig overstrømsvern løse før «avstand til feil»-funksjonen får beregnet et estimat. I disse tilfellene vil høy kortslutningsstrøm indikere at kortslutningen er nær koblingsanlegget og «avstand til feil»-rapport fra koblingsanlegg i motsatt ende av matestrekningen indikere minimum avstand fra koblingsanlegget nærmest feilen.

10 Nødfrakobling og endepunktsjording

10.1 Nødfrakobling

De vanlige prinsipper og krav for nødfrakobling ligger fast ved bruk av koblingskonsept 2M. 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.

10.2 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.

  • Selv om det er avganger for hvert av sporene bør jordingsbryteren for begge avgangene for en matestrekning benyttes ved etablering av endepunktsjord, slik at rutinen blir lik for alle dobbeltsporstrekninger uavhengig av koblingskonsept.

11 Vedlegg

Ingen.

12 Referanser

  1. Bane NOR: Intercity-prosjektet - Konseptdokument - Vestfoldbanen, Østfoldbanen, Dovrebanen og Ringeriksbanen, dokument ICP-00-A-00004 revisjon 02A datert 2016-12-15