Felles elektro/Prosjektering og bygging/Isolasjonskoordinering og overspenningsbeskyttelse
Hensikt og omfang
Kapittelet setter krav for å begrense – eller aller helst å unngå – skader på utstyr som følge av koblingsoverspenninger og atmosfæriske overspenninger i elektriske anlegg.
Skader unngås ved å tilpasse spenningsholdfasthet for utstyr med anleggets utførelse, slik at utstyret ikke utsettes for større overspenninger enn det som det er dimensjonert for.
Deler av anlegg som er eksponert for atmosfæriske overspenninger og koblingsoverspenninger, kan beskyttes ved isolasjonskoordinering og/eller ved bruk av beskyttelseskomponenter.
Til dette kapittelet 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 siden alle kravene er inkludert i dette kapittelet.
Krav til isolasjon
TRV:02925
a) Isolasjonskrav: 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
Generelt
Forskrift for elektriske forsyningsanlegg (FEF) har krav til isolasjon for høyspenningsanlegg:
- §4-2: høyspenningsinstallasjoner
- §6-3: høyspenningsluftlinjer
- §8-3: jernbaneanlegg
§4-2 og §6-3 er unntatt for jernbane, men i henhold til Bane NORs kommentarer til FEF forstår Bane NOR at unntaket kun gjelder for de anleggene som er omfattet av §8-3.
FEF henviser til følgende standarder for:
- dimensjonering for driftsspenning i 15 kV-anleggene: EN 50163
- dimensjonering for temporære overspenninger: EN 50124-1 og EN 50124-2
- bevegelig avspente ledninger i kontaktledningsanlegget: EN 50119
- fast avspente ledninger: EN 50341.
Isolasjonsnivå i kontaktledningsnettet og tilhørende anlegg med nominell spenning på 15 kV
Definerte spenningsbegreper:
- Nominell spenning Un: Nominell spenning for kontaktledningsnettet og tilknyttede anlegg er ifølge Banestrømforsyning, Prosjektering og bygging, Kraftsystem 15 kV.
- Merkeisolasjonsspenning UNm: EN 50124-1 anviser at laveste merkeisolasjonsspenning UNm mellom fase og jord for kontaktledningsnettet og tilknyttede anlegg, settes lik maksimal kontinuerlig driftsspenning, Umax1. I henhold til EN 50163 er Umax1 = 17,25 kV.
- Impulsholdespenning UNi: For kontaktlendingsnettet og tilknyttede anlegg er impulsholdespenningen UNi mellom fase og jord eller mellom forskjellige faser.
TRV:02926
a) Impulsholdespenning: Impulsholdespenning skal være UNi = 125 kV.
- Utførelse: For spesielt sårbare anleggsdeler bør impulsholdespenningen settes til 170 kV, eller minst ett nivå høyere enn overspenningsavlederens restspenning for å oppnå margin, med referanse til de opplistede nivåene i krav c) (TRV:02928).
- Utførelse: Krav til impulsholdespenning for en anleggsdel kan reduseres ved bruk av overspenningsavleder som begrenser restspenningen til et definert nivå.
TRV:02927
b) Impulsholdespenning over bryterkontakter: Minste impulsholdespenning over bryterkontakter skal i henhold til EN 50124-1 økes ett nivå, til 145 kV.
TRV:02928
c) Klaringer i luft: Minste klaring mot jord i luft skal i samsvar med EN 50124-1 settes lik:
- 150 mm ved impulsholdespenning UNi = 75 kV,
- 180 mm ved impulsholdespenning UNi = 95 kV,
- 235 mm ved impulsholdespenning UNi = 125 kV,
- 270 mm ved impulsholdespenning UNi = 145 kV,
- 310 mm ved impulsholdespenning UNi = 170 kV, og
- 380 mm ved impulsholdespenning UNi = 200 kV.
- Utførelse: Der tilstrekkelig klaring ikke kan oppnås, kan det benyttes tilleggsbeskyttelse for å hindre lysbuedannelse.
- Verifikasjon: Verifikasjon av tilstrekkelig klaring skal gjennomføres ved måling av klaringen, eller ved test.
- Verifikasjon: Der tilstrekkelig klaring for komponenter verifiseres med test, skal lynimpulstest i henhold til EN 50124-1 utføres som typetest hos produsent eller tredjepart, og kraftfrekvenstest i henhold til EN 50124-1 utføres som rutinetest.
- Verifikasjon: Der tilstrekkelig klaring for et sammensatt anlegg verifiseres med test, skal testen utføres som en kraftfrekvenstest i henhold til EN 50124-1.
TRV:02929
d) Klaringer i luft for bevegelig avspente liner: For bevegelig avspente liner i kontaktledningsanlegget kan følgende klaringer benyttes, i henhold til EN 50119:
- 150 mm (statisk klaring) og
- 100 mm (dynamisk klaring).
- Betingelse: Disse klaringene tillates ikke benyttet uten tilleggsbeskyttelse i brannfarlige omgivelser.
- Utførelse: Ved seksjonering med bruk av seksjonsisolator skal isolasjonsavstanden mellom spenningssatt del og frakoblet/jordet del i henhold til veiledningen til FEF §8-3 være minst 150 mm.
- Utførelse: Krav til dynamisk klaring skal overholdes ved en kraft på 200 N mellom strømavtaker og kontakttråd.
TRV:02930
e) Klaringer i AT-system: Minste klaring mellom ledende deler i AT-system skal være som angitt i EN 50119, det vil si:
- 300 mm (statisk klaring) og
- 200 mm (dynamisk klaring).
TRV:02931
f) Luftspenn med AT-system: Faseavstanden mellom PL og NL i luftspenn skal være stor nok til at sammenslag unngås ved normale driftsforhold.
- Utførelse: Normal faseavstand skal være 1000 mm.
- Utførelse: For spesifikke spenn og i tunneler og kulverter kan mindre faseavstand benyttes etter en dokumentert vurdering og beregning som viser en lav risiko for sammenslag.
- Utførelse: Større faseavstand enn 1000 mm kan benyttes der en risikovurdering tilsier behov for det, for eksempel på vindutsatte strekninger eller ved lange spenn.
TRV:02932
g) Krypstrømsavstand: Minste krypstrømsavstand for isolatorer skal dimensjoneres i henhold til EN 50124-1 basert på høyeste kontinuerlige driftsspenning UNm = 17,25 kV og relevante miljøbetingelser.
- Utførelse: Krypstrømsavstanden kan overdimensjoneres uten at det gir negative konsekvenser for det elektriske anlegget.
De viktigste karakteristiske miljøbetingelsene i jernbaneanlegg er:
- innendørs: rent miljø
- utendørs: forurenset, men med naturlig vask
- tunneler: sterkt forurenset uten naturlig vask
Krypstrømavstand | Beskrivelse | Kommentar |
---|---|---|
Minimum 414 mm | Beskyttet miljø eller ved planlagt regelmessig vask av isolatorer | Benyttes normalt kun i innendørs anlegg, for eksempel koplingsanlegg, med ventilasjon av ren eller filtrert luft. |
Minimum 621 mm Anbefalt 690 mm |
Ugunstige forhold (forurensning, industri, tåke, tettbygde områder) | Normalt valg i utendørs anlegg med lav forurensning. |
Mer enn 828 mm | Ekstremt ugunstige forhold (kraftig forurensning, tåke i kombinasjon med sjø eller forurensning) | Velges ved sterk forurensning, fare for sjøsprøyt, og i tunneler/kulverter/overbygg der isolatorene ikke får naturlig vask. |
TRV:02933
h) Avstand til konstruksjoner over jernbanen: Faste konstruksjoner over jernbanen, for eksempel bruer, bygninger, kulverter, osv., bør ikke bygges nærmere enn 400 mm fra spenningsførende deler i kontaktledningsanlegget av hensyn til fremtidige justeringsmuligheter, og for å hindre at fugler kortslutter mellom kontaktledningsanlegget og konstruksjonen.
TRV:02934
i) Kabler: Kabler for 15 kV-anlegg skal ha et isolasjonsnivå, i henhold til IEC 60502-2, på U0/U(Um ) = 18/30 (36) kV.
Isolasjonsnivå for returledere
TRV:02935
a) Returledning: Returledning som er seriekoblet med sugetransformator, skal ha et isolasjonsnivå på 1000 V mot jord.
Øvrige høyspenningsanlegg
TRV:02936
a) Isolasjonskrav: Krav til isolasjon i øvrige høyspenningsanlegg skal følge bestemmelsene i FEF (§4.2 og §6.3).
Lavspenningsanlegg
Isolasjonsnivå i lavspenningsanlegg
TRV:02937
a) Isolasjonsnivå: Anlegg, utstyr og komponenter skal bygges slik at isolasjonsnivåene i Tabell: Isolasjonsnivå for lavspenningsanlegg oppfylles.
- Utførelse: Verdiene gjelder for 230/400 V system, og med referanse til NEK 400 skilles det ikke mellom isolasjonsholdfasthet for fase-fase og fase-jord.
Impulsholdespenning, UNi | Anleggsbeskrivelse | Kommentar |
---|---|---|
Hovedfordeling, strøminntak, inklusiv måler | Inntak fra lokal netteier [NEK 400:2014, tabell 44C] | |
Inntak fra reservestrømstransformator | ||
Fast opplegg inkl. ledninger og stikkontakter | [NEK 400:2014, tabell 44C] | |
Signal og telekommunikasjon | [EN 50121-4] | |
Vanlig utstyr | [NEK 400:2014, tabell 44C] | |
(fase-fase: 1 kV) |
Vanlig utstyr | [EN 50121-5] |
Spesielt beskyttet utstyr | [NEK 400:2014, tabell 44C] | |
[NEK 400:2014, tabell 44C] har også andre spenningsverdier (400/690 V, 1000 V). [EN 50121-serien] anvendes for faste jernbaneinstallasjoner (inkludert rullende materiell). |
Isolasjonsavstander i lavspenningsanlegg
TRV:02938
a) Med bakgrunn i verdien for impulsholdespenning i Tabell: Isolasjonsnivå for lavspenningsanlegg skal isolasjonsavstander i luft være i henhold til Tabell: Minimum avstand i luft for ulike impulsholdespenninger i lavspenningsanlegg.
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 | — |
*) 1,6 mm i PD4 |
Krav til overspenningsbeskyttelse
TRV:02939
a) Krav til vern: Anlegg med overspenningsvern bør ha beskyttelse mot serielyn.
TRV:02940
b) Overvåking: Vern for spesielt viktige og utsatte installasjoner bør ha alarmkontakt for melding ved defekte vern.
Overspenningsvern
Funksjonskrav
TRV:02941
a) Normal drift: Overspenningsvernet skal være høyohmig og ikke representere en feilkilde ved nominell driftsspenning.
TRV:02942
b) Ved overspenninger: Vernet skal være anleggets “svakeste punkt”, dvs. at vernet skal uskadeliggjøre overspenninger før isolasjonen skades.
TRV:02943
c) Ved havari: Havarerte/defekte vern skal ha varsel som er godt synlig ved inspeksjon.
- Defekte vern skal skiftes ut snarest.
TRV:02944
d) Egenskaper: 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
TRV:02945
a) Plassering: Overspenningsvern skal plasseres foran og så nær som mulig det objektet som skal beskyttes.
Se også Felles elektro, Prosjektering og bygging, Jording og utjevning, Beskyttelse mot lynspenninger.
Krav til overspenningsvern i anlegg med 15 kV og 11/22 kV
TRV:02946
a) Overspenningsvern: Det skal monteres overspenningsvern (metalloksidavleder) ved punkter i nettet der det er risiko for skade på utstyr eller kabler som følge av overspenninger.
- Utførelse: Som et minimum skal det monteres overspenningsvern ved de stedene som er beskrevet i avsnittene 3.2.1 - 3.2.4 nedenfor.
TRV:02947
b) Krav til overspenningsvern: Ved valg av overspenningsvern i anlegg med 15 kV, 11 kV eller 22 kV skal de dimensjonerende spenninger gitt i Tabell: Dimensjonerende spenninger for valg av overspenningsvern følges.
Parameter (EN 60099-4) | KL-anlegg, 15 kV | 11 kV | 22 kV |
---|---|---|---|
Kontinuerlig driftsspenning Uc | 17,25 kV | 12 kV | 24 kV |
Merkespenning Ur | > 22,0 kV | 15 kV | 30 kV |
Vernenivå Upl | 0,5*UNi < Upl < 0,7*UNi | ||
Impulsholdespenning UNi | 125 kV | Vurderes: 60/75/95 kV | Vurderes: 95/125/145 kV |
TRV:02948
c) Verifikasjon av metalloksidavledere: Ved bruk av metalloksidavleder skal beskyttelsen simuleres som spesifisert i EN 50124-2.
- Utførelse: Simuleringen kan utføres som del av type- eller systemdokumentasjonen av produsent eller av tredjepart.
Overspenningsvern ved sugetransformator
TRV:02949
a) Plassering: Det skal installeres overspenningsvern på begge sider av hver sugetransformator mellom kontaktledningen og en felles jordingselektrode.
- Unntak: For sugetransformator i tunneler installeres overspenningsvern i kontaktledningsanlegget utenfor begge tunnelmunningene.
Overspenningsvern ved reservestrømstransformator
TRV:02950
a) Reservestrømstransformatorer skal beskyttes med overspenningsvern.
- Vernet bør tilkobles kontaktledningen mellom eventuell skillebryter og sikring for enklere utskifting av defekt avleder.
- Unntak: For reservestrømstransformator i tunneler installeres overspenningsvern i kontaktledningsanlegget utenfor begge tunnelmunningene.
For utførelse, se Felles elektro, Prosjektering og bygging, Jording og utjevning, Beskyttelse mot lynspenning.
Se også Felles elektro, Prosjektering og bygging, Lavspent strømforsyning.
Overspenningsvern ved høyspenningskabler
TRV:02951
Overspenningsvern: Høyspenningskabler skal beskyttes mot overspenninger med overspenningsvern i overgang til utendørs opphengt line.
- Utførelse: Kabler ≥ 70 m skal ha overspenningsvern i begge ender.
- Utførelse: Kabler < 70 m skal ha overspenningsvern i en ende.
- Utførelse: Kabler ut fra omformerstasjoner skal ha overspenningsvern i begge ender, uavhengig av lengde på kabel.
- Unntak: En kort kabel lokalt i KL-mast/åk kan installeres uten vernekomponenter dersom kabelen har en spenningsfasthet på minimum Um = 52 kV.
U0 = 26 kV, U = 45 kV, Um = 52 kV, UNi = 250 kV
Forklaring:
U0 = merkespenning mellom faseledere og skjerm
U = merkespenning mellom faseledere gitt et flerfasesystem
Um = høyeste kontinuerlige spenning mellom faseledere gitt et flerfasesystem
UNi = impulsholdespenning mellom faseleder og skjerm, det vil si hvor stor lynimpuls som kabelen er typetestet for.
TRV:02952
b) Jording: Kabelens skjerm skal jordes og utjevnes til returkretsen i minst en ende, fortrinnsvis i den enden der det er overspenningsvern for faselederen.
- Vurdering: Dersom kabelens skjerm ikke har tilstrekkelig strømføringsevne, skal skjermen i den andre enden enten utisoleres eller ha en åpen jording – i motsatt fall kan skjermen jordes og utjevnes til returkretsen.
- Utførelse: Åpen jording utføres med et overspenningsvern mellom kabelskjerm og jord, se Figur: Eksempel på overspenningsbeskyttelse av en lang matekabel. Se verdier for merkespenning i Tabell: Overspenningsvern for kabelskjerm for overspenningsvernet brukt i åpen jording.
- Utførelse: Ved utisolering eller åpen jording skal skjermen skjermes mot berøring.
- Utførelse: Ved utisolering eller åpen jording skal kabelen merkes med varsel om farlig spenning på kabelskjermen.
- Utførelse: Ved utisolering eller åpen jording kan kabelskjermen brettes tilbake over ytterkappen og beskyttes/isoleres med en strømpe.
Kabellengde m |
Merkespenning (12,5 kA kortslutningsstrøm) |
Merkespenning (31,5 kA kortslutningsstrøm) | ||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
under 70 | ---- | ---- | ||||||||||||||||||||||||||||||
70 til 100 | 3 kV | 3 kV | ||||||||||||||||||||||||||||||
101 til 500 | 3 kV | 6 kV | ||||||||||||||||||||||||||||||
501 til 1 000 | 6 kV | 9 kV | ||||||||||||||||||||||||||||||
1 001 til 2 000 | 6 kV | 10 kV | ||||||||||||||||||||||||||||||
2 001 til 3 000 | 9 kV | 10 kV | ||||||||||||||||||||||||||||||
3 001 til 4 000 | 9 kV | ---- | ||||||||||||||||||||||||||||||
4 001 til 5 000 | 10 kV | ---- | ||||||||||||||||||||||||||||||
5 001 til 6 000 | 10 kV | ---- | ||||||||||||||||||||||||||||||
6 001 til 7 000 | 10 kV | ----
Overspenningsvern ved autotransformatorerDet brukes kabel mellom autotransformator og tilkopling til luftkurs med NL og PL. TRV:02953 TRV:02954
Krav til overspenningsavledere i lavspenningsanleggAvsnittet omhandler vern mot overspenninger fra strømforsyningssiden til teknisk utstyr. Klassebetegnelsen angir hvor stor påkjenning vernene skal testes etter, ref. [RENblad 8021]
Grovvernert avleder størstedelen av den innkommende overspenningen. Finvernet skal avlede det som slipper forbi grovvernet og ikke dempes i tilledningene.
TRV:02955 TRV:02956
TRV:02957
TRV:02958 TRV:02959 TRV:02960 TRV:02961 TRV:02962 TRV:02963
Overspenningsvern for kommunikasjons- og signalutstyrTRV:02964 TRV:02965
TRV:02966 VedleggVedlegg 7a - Isolasjonskoordinering 15 kV, installasjoner og luftlinjer |