Til høring/Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Mate- og returforbindelser

OBS: Dette er en høringsversjon for utgivelse 2018-01-01.
Høringsfrist 2017-10-01.
For gjeldende krav, gå til 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 følgende banestrømforsyningsanlegg til kontaktledningsanlegget og til returkretsen:

  • Koblingsanlegg i matestasjoner og koblingshus
  • Autotransformatorstasjoner
  • Sonegrensebrytere

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

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, og i et slikt tilfelle må egne krav framskaffes.

Systemdefinisjon og anvendelsesbetingelser

Mateforbindelser er faseledere som går mellom banestrømforsyningsanlegg og tilkobling til kontaktledningsanlegget, inkludert forbindelser mellom autotransformator og AT-ledere/kontaktledning.

Returforbindelse er ledere som går mellom banestrømforsyningsanlegg og returkretsen, samt i tillegg til forbindelse mellom autotransformator og skinner/returleder. I noen tilfeller går ikke driftsstrømmer i denne forbindelsen, og da fungerer den kun som en utjevningsforbindelse.

Robusthet

Beskyttelse og redundans

Brudd på returforbindelser og utjevningsforbindelser 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.

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

b) Sikker forlegning: Returforbindelser direkte forlagt i grøft kan forlegges mellom mateforbindelsene for å øke sannsynligheten for deteksjon ved overgraving.

c) Ledertype for returforbindelse: Returforbindelse skal være utført med isolerte kabler eller med uisolerte kobberledere.

  1. Utførelse: Dersom returforbindelse av uisolerte kobberledere føres i kabelkanal, skal lederne forlegges i termisk isolerende rør for å beskytte øvrige kabler i kabelkanalen mot oppvarming og skade.
Uisolert kobberleder forlagt direkte i jord er fordelaktig fordi:
  • lederen fungerer som en svært god jordelektrode,
  • lederen har stor overbelastbarhet og tåler høy temperatur før den tar skade,
  • lederen har lav kostnad.

Ulempen med uisolert kobberleder er:

  • lederen kan ikke forlegges direkte i kabelkanal på grunn av fare for oppvarming av øvrige kabler i kabelkanalen,
  • skrittspenning.

Isolert returkabel har fordel ved at:

  • galvanisk overført spenning fra returlederen til jordoverflaten (skrittspenning) begrenses
  • isolert kabel kan forlegges i kabelkanal uten egne tiltak.
Isolasjon av returforbindelse i aluminium har til hensikt å beskytte mot korrosjon og ikke for å isolere mot spenning. Det er derfor ikke krav til spenningsnivå for isolasjonen. NEK 440, EN 50522:2010 Tillegg C, har krav til ledere som forlegges direkte i jord for å beskytte mot korrosjon.

d) Kabelendebryter: Matekabler skal utstyres med skillebryter ved tilkobling til kontaktledningsanlegget.

  1. Utførelse: Dersom avgang i koblingsanlegg ikke har fjernstyrt skillefunksjon, jf. Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Koblingsanlegg #Systemkrav/Egenskaper d) Bestykning av avgang, 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 angitt Felles elektro/Prosjektering og bygging/Jording og utjevning

a) Elektromagnetisk sameksistens: Mate- og returforbindelse skal forlegges slik at galvanisk og induktivt overført spenning til eksterne anlegg ikke medfører fare.

Spenning overføres galvanisk ved at returlederen øker overflatepotensialet i jordsmonnet nær lederen.

Spenning overføres induktivt ved magnetisk kobling mellom kabeltraseen og parallelle ledende deler slik som telekabler og gjerder.

Kapasitivt overført spenning er håndtert ved utjevning av kabelskjermen til returkretsen.

Bruk av isolerte returforbindelser eliminerer faren for galvanisk overført spenning i jordsmonn.

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

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

c) 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 returlederen kan etablerers uten redundans.
  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, der 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 sporet trenger ikke egen returleder, da sporet fungerer som returkrets.

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.

Dimensjonering

Mate- og returforbindelser dimensjoneres for påregnelig drifts- og kortslutningsstrøm som angitt i Banestrømforsyning/Prosjektering og bygging/Kraftsystem# Påregnelige påkjenninger 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 konsekvens. Kontaktledning/Prosjektering/Seksjonering#Død-seksjoner angir grenseverdier for maksimal tillatt spenningsforskjell for forskjellige seksjonsdeler. Mulige tiltak er kraftigere dimensjonering av forbindelsene eller bruk av dødseksjoner.

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

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

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

c) Dimensjonering av returforbindelse for adskilte mateforbindelser: Returlederen skal ha like stor strømføringsevne som mateforbindelsen den tilhører, se krav c) i avsnittet Elektromagnetisk sameksistens – EMC over

  1. Utførelse: Denne lederen 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.