Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Mate- og returforbindelser

(Dette kapittelet erstatter Banestrømforsyning/Prosjektering/Mate- og returkabel og Banestrømforsyning/Bygging/Mate- og returkabel)

Hensikt og omfang

Hensikt

Hensikten med dette kapittelet er å angi krav for prosjektering og bygging av mate- og returforbindelser mellom banestrømforsyningsanlegg og sporet (kontaktledningsanlegget og returkrets). Kravene her er tilleggskrav for mate- og returforbindelser ut over krav i Felles elektro/Prosjektering og bygging og i Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Kraftsystem.

Omfang

Kravene gjelder for tilknytning av stasjonsanlegg iht. NEK 440:2015 ved hjelp av mateforbindelse til kontaktledningsanlegget og ved hjelp av returforbindelse eller utjevningsforbindelse til kjøreskinner. Aktuelle stasjonsanlegg er:

• Koblingsanlegg i matestasjoner og koblingshus
• Autotransformatorer
• Sugetransformatorer i kiosk (i motsetning til i mast)
• Kontaktledningsbrytere i kiosk (i motsetning til i mast)
• Sonegrensebrytere
• (Kondensatorbatterier, utgått)

Kravene gjelder for alle tillatte elektriske utforminger beskrevet i Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming#Elektrisk utforming. Andre relevante krav finnes i avsnittene:

• Krav til overspenningsbeskyttelse av høyspenningskabler: Felles elektro/Prosjektering og bygging/Isolasjonskoordinering og overspenningsbeskyttelse
• Generelle krav til kabellegging: Felles elektro/Prosjektering og bygging/Kabellegging og kabelkanaler
• Krav utjevning av kabelskjerm og tilkobling av returforbindelser: Felles elektro/Prosjektering og bygging/Jording og utjevning.
• Krav til langsgående mateledninger i kontaktledningsanlegget: Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Andre elektriske ledere.
• Krav til langsgående returledninger i kontaktledningsanlegget: Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-B og Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Elektrisk utforming/Vedlegg/Elutforming-C.

Kapittelet omfatter bare tilfeller der mate- og returforbindelser er utført som isolerte eller uisolerte ledere forlagt på kabelstige, direkte på vegg, eller nedlagt i kanaler, rør eller direkte i bakken. Kapittelet er ikke tilpasset at forbindelsene fremføres som luftledningsanlegg, men det er tillatt. I et slikt tilfelle må egne risikovurderinger gjennomføres.

Systemdefinisjon og anvendelsesbetingelser

Terminologi som er benyttet for mate- og returledere.
*) Teknisk regelverk omtaler ikke denne typen forbindelse.

Mateforbindelser består av faseledere som går mellom stasjonsanlegg iht. NEK 440:2015 og kontaktledningsanlegget.

Returforbindelse går mellom stasjonsanlegg iht. NEK 440:2015 og kjøreskinnene. I noen tilfeller går ikke driftsstrømmer i denne forbindelsen, og da fungerer den kun som en utjevningsforbindelse. Se for øvrig figur. Se Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Andre elektriske ledere for parallellføring langs jernbanesporet.

Liste over sentrale termer

Mange definisjoner er hentet fra NEK EN 50122-1:2011 – én av flere normer som er publisert i NEK NEK 900:2014. Definisjonen av termene finnes ved å følge lenken til aktuell term.

• mateforbindelse
• mateledning
• mateleder
• matekabel
• returkrets
• returforbindelse
• returledning
• returleder
• returkabel
• kjøreskinne

Robusthet

Beskyttelse og redundans

Brudd i returkretsen er en feiltilstand som ikke umiddelbart vil bli detektert. Konsekvensen av et slikt brudd vil være høy spenning i returkretsen, manglende utmating, lysbue og/eller lokal oppvarming og i ytterste konsekvens manglende verndekning.

TRV:03163

Redundans for returforbindelser: Retur- og utjevningsforbindelser mellom banestrømforsyningsanlegg og returkretsen skal være redundante slik at brudd i én leder ikke fører til brudd i forbindelsen. Se også NEK 900:2014, NEK EN 50122-1:2011 avsnitt 10.3.1.

TRV:03164

Sikker forlegning: Returledere direkte forlagt i grøft kan forlegges mellom matekabler for å øke sannsynligheten for deteksjon ved overgraving.

TRV:03165

Ledertype for returforbindelse: Returforbindelse skal være utført med isolerte ledere eller med uisolerte kobberledere.

1. Utførelse: Uisolerte kobberledere i kabelkanal skal forlegges i termisk isolerende rør for å beskytte øvrige kabler i kabelkanalen mot oppvarming og skade.
2. Utførelse: Uisolerte kobberledere i jord skal være korrosjonsbeskyttet iht. krav i NEK 440:2015/NEK EN 50522:2010 Tillegg C.
3. Utførelse: For isolerte returledere er det ikke krav til spenningsnivå fordi isolasjonen er en korrosjonsbeskyttelse.

Fordeler ved uisolert kobberleder forlagt direkte i jord er:

• lederen fungerer som en jordelektrode,
• lederen har stor overbelastbarhet og tåler høy temperatur før den tar skade,
• lederen har lav kostnad.

Fordeler ved isolert returleder er:

• galvanisk overført spenning fra returlederen til jordoverflaten (skrittspenning) begrenses
• isolert leder kan forlegges i kabelkanal uten egne tiltak.

TRV:03166

Kabelendebryter: Matekabler for koblingsanlegg og sonegrensebryterer skal utstyres med skillebryter ved tilkobling til kontaktledningsanlegget for enklere tilgang til vedlikehold av matekabel og stasjonsanlegg.

1. Utførelse: Dersom avgang i koblingsanlegg ikke har fjernstyrt skillefunksjon, jf. TRV:03124, skal skillebryteren være fjernstyrt for å sikre frakobling ved arbeid på kontaktledningsanlegg eller stasjonsanlegg.
2. Utførelse: I øvrige tilfeller skal skillebryteren være manuelt betjent.

Elektromagnetisk sameksistens – EMC

Krav til induktivt overført spenning til parallell infrastruktur er gitt i Felles elektro/Prosjektering og bygging/Jording og utjevning. Krav til forlegging av kabler er gitt i Felles_elektro/Prosjektering_og_bygging/Kabellegging_og_kabelkanaler.

TRV:03167

Elektromagnetisk sameksistens: Mate- og returledere skal forlegges slik at galvanisk og induktivt overført spenning til eksterne ledende deler ikke medfører fare.

1. Utførelse: Der ledende deler er lengre fra kabeltraseen enn ca. 2,5 meter kan det legges til grunn at det ikke oppstår fare som følge av galvanisk overført spenning.
2. Utførelse: Der alle lederne til et stasjonsanlegg ligger i samme trase og traseen er kortere enn 5 km kan det legges til grunn at det ikke oppstår fare som følge av induktivt overført spenning.

Galvanisk overført spenning er en risiko ved uisolerte ledere forlagt direkte i jord, fordi overflatepotensialet nær traseen da øker. Ledende deler nær traseen som fører et annet jordpotensial enn returpotensial gir opphav til en berøringsspenning. Slike ledende deler kan være metalliske gjerder og rekkverk, og ledende deler knyttet til andre jordnettverk enn returkretsen.

Induktivt overført spenning er en risiko ved lange parallellføringer mellom kabeltraseen og parallelle ledende deler slik som telekabler og gjerder, der belastningsstrøm er stor eller det er stor avstand mellom tur- og returstrøm.

(Kapasitivt overført spenning utgjør ikke en EMC-risiko for mate- og returforbindelser)

TRV:03168

Returleder for Elutforming C fører, avhengig av belastning, en spenning mot jord. For at denne spenningen ikke skal bli tilgjengelig for berøring, gjelder:

Kobling mellom returforbindelse og returleder: På strekninger med sugetransformator og returledere (Elutforming-C), skal det etableres nedføring mellom returleder og kjøreskinner ved tilkobling av returforbindelse for matestasjonen.

TRV:03169

Forskjellige føringsveier for mateforbindelser: Der hvor mateforbindelser har adskilte føringsveier, for eksempel i forskjellige traseer eller de går mot adskilte baner, skal det legges egen returforbindelse sammen med mateforbindelsen.

1. Utførelse: Denne returforbindelsen kan etablerers uten dublering siden redundans er iveratatt av de andre forbindelsene.
2. Begrunnelse: Fellesføring av retur- og mateforbindelse gjøres for å begrense induktivt overførte spenninger og redusere impedansen for mate- og returforbindelsen.

Kravet er mest relevant for matestasjon eller koblingshus der flere banestrekninger møtes og en matekabel forlegges i en egen trase i stor avstand fra øvrige kabler. Eksempler fra eksisterende anlegg er:

• Jessheim omformerstasjon avganger for Hovedbanen
• Lunner omformerstasjon avgang for Roa-Hønefossbanen

Mateledere som er ført parallelt med og nær sporet trenger normalt ikke egen returleder tett inntil, da avstanden til kjøreskinner eventuelt returleder (i Elutforming C) er kort og det eksisterer andre krav for håndtering av EMC og returstrøm i kjøreskinnene. Egen returleder kan likevel være en løsning som bidrar til å redusere EMC emisjon til sårbare parallelle kabler og utstyr med spesielt lav EMC immunitet (eks. signal og tele) der de andre kravene ikke kan oppfylles eller er utilstrekkelige.

Merking

Spesielt er utilsiktet åpning av returkretsen farlig. Felles elektro/Prosjektering og bygging/Kabellegging og kabelkanaler#Merking har krav til merking av kabler slik at disse blir lett identifiserbare og feilaktig utkobling unngås.

TRV:03170

Merking: I mangel av andre retningslinjer kan tidligere praksis for merking av kabler fortsatt benyttes, dvs. at kabel merkes med spenningsnivå, kabeltype og navn på linjeavgang. (Eks. 36 kV 1x400 PEX E. FETSUND)

Dimensjonering

Mate- og returforbindelser dimensjoneres for påregnelig drifts- og kortslutningsstrøm som angitt i Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Kraftsystem#Påregnelige påkjenninger (inklusive Fremtiden) og Felles elektro/Prosjektering og bygging/Jording og utjevning#Dimensjonering.

Lange mate- og returforbindelser vil gi spenningsforskjell over tilhørende seksjonering i kontaktledningsanlegget med lysbue som mulig konsekvens. Kontaktledning/Prosjektering og Bygging/Seksjonering#Nøytralseksjon angir grenseverdier for maksimal tillatt spenningsforskjell for forskjellige seksjonsdeler. Mulige tiltak er kraftigere dimensjonering av forbindelsene eller bruk av nøytralseksjoner.

Den påregnelige belastningen av returforbindelsen er avhengig av elektrisk utforming av kontaktledningsanlegget og mateenheter/transformatorer på stedet.

TRV:03171

Dimensjonering av mateforbindelser: Mateforbindelser skal dimensjoneres med hensyn på påregnelig høyeste strøm for hver avgang.

TRV:03172

Dimensjonering av returforbindelser: Returforbindelser skal dimensjoneres med hensyn på total påregnelig strøm for stasjonsanlegget.

TRV:03173

Dimensjonering av returforbindelse for adskilte mateforbindelser: Returforbindelsen skal ha like stor strømføringsevne som mateforbindelsen den tilhører, se TRV:03169.

1. Utførelse: Denne forbindelsen skal ikke påvirke dimensjoneringen av stasjonens øvrige returforbindelse.

Kontaktledningsanlegget er i mange tilfeller termisk svært overdimensjonert, ettersom det er dimensjonert ut ifra impedans/spenningsfall (Elutforming E) eller mekanisk styrke (Elutforming A, B og C). Derfor vil det kunne føre til unødig store kabeldimensjoner om matekabler dimensjoneres for samme termiske strømføringsevne som kontaktledningsanlegget.

Påregnelig strøm for mate- og returforbindelser omfatter mateenheters/transformatorers overlastbarhet, fordi termisk tidskonstant for kabler er kortere enn for mateenheter/transformatorer.