Kontaktledning/Prosjektering/Autotransformatorsystem med seksjonert kontaktledning

Fra Teknisk regelverk utgitt 1. februar 2017
Hopp til: navigasjon, søk

1 Hensikt og omfang

1.1 Hensikt

Hensikten med autotransformatorsystem (heretter kalt AT-system) med seksjonert kontaktledning, positiv- (heretter kalt PL) og negativleder (heretter kalt NL) er å overføre effekt til togene på et høyrere spenningsnivå enn 15 kV. Dette muliggjør færre og større matestasjoner, samtidig som overføringsevne økes og elektriske tap reduseres. Seksjoneringen av kontaktledningen gjøres for å oppnå ønskede EMC-egenskaper.

NL og PL har en spenning på 30 kV mellom seg, men autotransformatorene sørger for at spenningen mellom kontaktledningen og kjøreskinnene blir 15 kV. Samlet kalles PL og NL for AT-ledere.

Alle vurderinger og beregninger vedrørende AT-system som er grunnlaget for disse kravene har indirekte forutsatt at den maksimale avstanden mellom matestasjoner settes til 120 km. Dette har sammenheng både med spenning for togene, pålitelighet og tilgjenngelighet for vedlikehold. På strekninger med liten og «lett» trafikk (ikke godstrafikk) vil det kunne være mulig å ha enda lengre avstander mellom matestasjoner, dette må vurderes spesielt på aktuelle strekninger.

Tradisjonelt system med sugetransformatorer omtales som BT-system (Booster transformer system).

1.2 Omfang

Dette kapittelet beskrives tekniske krav med veiledning til prosjektering av AT-system.

AT-systemet er en integrert del av kl-anlegget. Kapittelet omfatter ikke komplette krav til alle berørte deler av AT-system som er en del av det overordnede systemet, eksempelvis slik som kontaktledningen som system eller jordingsanlegget. Her er det forutsatt at øvrige krav i Teknisk regelverk gjelder.

Kravene i dette dokumentet gjelder et AT-system som prinsipielt vist i Figur 1.

Figur 1: Prinsipp for AT-system med positivleder (PL), negativleder (NL) og seksjonert kontaktledning (kl)


2 AT-ledere

AT-lederene vil stå for overføringen av effekten fra matestasjon og fram til matepunkt for kl-seksjonen. Impedansen i sløyfen PL-NL vil være dominerende for impedansen fra matepunkt til tog, men impedansen på selve kl-seksjonen der toget befinner seg vil også bidra, spesielt når toget er på enden av en slik seksjon. Tverrsnitt og plassering av lederne vil bestemme impedansen.

I de mange tilfeller vil ledere av typen 400 mm² Al for AT-lederne være overdimensjonert i forhold til termisk belastning, men passende ut fra ønsket spenning for togene.

a) Tverrsnitt: AT-lederne skal dimensjoneres ut fra overføringsevne og termisk belastningsevne.

  1. Utførelse: Spenningsforholdene for togene skal tilfredsstille kravene gitt Banestrømforsyning/Prosjektering/Energiforsyning
  2. Utførelse: AT-systemet bør standardiseres for 120 km mellom matestasjoner og et ledertverrsnitt for NL og PL på 400 mm² Al.[1]
  3. Utførelse: Ledertverrsnitt større enn 400 mm² Al bør av praktiske hensyn ikke benyttes.[1]
  4. Utførelse: Belastningsstrømmen i PL og NL skal ikke føre til skadelig oppvarming av lederne ved de påregnelige driftsstrømmer og feilstrømmer (kortslutningsstrømmer) som kan oppstå i anlegget.[1]
  5. Utførelse: Det skal ved beregninger tas høyde for spenningsfall på den aktuelle kl-seksjonen i tillegg til spenningsfallet i AT-lederne.[1]
BLX-belagt line for AT-lederne har fordeler som mindre faseavstand uten at konsekvenser ved fasesammenslag og jordslutninger blir større.[2] Dette vil kunne bety mer kompakt kl-anlegg og enklere fremføring langs banetraseene fordi en kan ha mindre avstand til terrenget (trær, vegetasjon og skjæringer). Imidlertid betyr BLX-line en økning av materialprisen, dessuten vil strømføringsevnen gå ned. BLX-line gir også utfordringer med tanke på jording ved arbeid på anlegget da det må etableres egne jordingspunkter der jordingsutstyr kan kobles til. Ved arbeid på og i anlegget skal BLX-line betraktes som blank line. Ved svekkelse av isolasjonen på BLX-line kan det over tid oppstå problemer med lekkstrømmer og vanninntrengning som igjen gir en svekkelse av isolasjonen. En annen ulempe er større vekt og vindfang slik at dimensjonering av master og fundamenter må vurderes spesielt.[1] I prosjekter der en av praktiske årsaker vil benytte BLX-belakte liner må alle disse forholdene vurderes. Teknologi ønsker å bli involvert.

2.1 Plassering og oppheng av ledere

Faseavstanden er avgjørende for impedansen i systemet og ønskes derfor minst mulig. Dette står i motsetning til ønsket om minst mulig sannsynlighet for sammenslag av lederne ved vind. Det er funnet at 1 m mellom NL og PL når disse fremføres som blanke ledere vil være et kompromiss mellom disse to motstridende ønskene.[1][2]

2.1.1 Luftledninger

Plassering av PL- og NL har liten eller ingen betydning for systemets EMC-egenskaper så lenge avstanden mellom lederne er relativt liten, altså at maksimalt normal faseavstand ikke overstiger (1000 mm). Lederne kan plasseres på mange ulike måter uten at det risikeres dårligere forhold.

a) Plassering av AT-ledere:PL- og NL skal plasseres horisontalt symmetrisk om toppen av kl-mast.

  1. Unntak: Lederne kan om nødvendig føres som kabler, flyttes lenger ut fra sporet (på egne masterekker) eller inn over sporet i skjæringer.[1]

b) Avstand mellom AT-ledere: Minste faseavstand for PL og NL i opphengspunkt for spenn med horisontalt oppheng skal være 800 mm for å hindre sammenslag ved sterk vind.

  1. Utførelse: Ved spesielt korte spennlengder kan kortere faseavstand vurderes.
  2. Utførelse: Normal faseavstand bør være 1000 mm for standardisering og for større marginer mot sammenslag.[1][2]
  3. Utførelse: Større faseavstand enn 1000 mm bør begrenses til så korte strekninger som mulig, av hensyn til impedans og EMC.[3]
  4. Unntak: Minste faseavstand i tunnel kan være mindre slik som krav i Felles elektro/Prosjektering og bygging/Isolasjonskoordinering og overspenningsbeskyttelse angir.
I spesielle tilfeller vil det kunne bli behov for å fremføre AT-ledere på egen masterekke eller spesielt høye kl-master med lengre avstand mellom dem. Eksempler på slike tilfeller er forsering av en elv, spesielt trange skjæringer eller fremføring av AT-ledere på utsiden av snø- eller rasoverbygg. Trafikksimuleringer vil vise om økt impedans som følge av større faseavstand fører til redusert ytelse for kraftsystemet.

c) Høyde for AT-lederne: PL- og NL skal monteres minimum 10,0 m over SOK.[1]

I tilfeller der det vurderes å bygge om eksisterende kl-anlegg fra BT-system til AT-system, og det anses at både eksisterende fundamenter og master har lang restlevetid, er det normalt å forhøye disse mastene for å tilfredsstille høydekravet. I spesielle tilfeller hvor dette er svært ugunstig, kan montasje av AT-ledere i lavere høyde vurderes. Dette vil imidlertid medføre et annet risikobilde ved arbeid på eller nær ved kontaktledningsanlegget, som kan medføre behov for hyppigere frakobling av PL og NL. Dette vil igjen bety ensidig mating og lavere spenning for togene. Egne simuleringer og vurderinger vedrørende tilgjengelighet for arbeid må derfor utføres ved søknad om dispensasjon fra dette kravet.

d) Avstand mellom AT-ledere og kontaktledning: Normalt skal avstanden mellom AT-ledere og kontaktledning være minst 2,0 m.[1]

  1. Utførelse: Ved kryssing av sporet skal det kontrolleres at avstanden mellom bæreline og AT-lederne er minst 2,0 m hensyntatt miljølaster.[1]

e) Indentifisering av AT-ledere: Positivlederen (PL) skal alltid være lengst mot høyre sett i stigende km-angivelse («ryggen mot Oslo»).[1]

  1. Unntak: For dobbeltspor gjelder ikke dette, se AT-system på dobbeltspor.

f) Merking av AT-ledere: NL og PL skal merkes med varig og godt synlig skilt.[1]

  1. Utførelse: Merking skal minimum gjøres ved følgende steder:
  • alle tilkoblinger eller avgreininger til lederne i AT-systemet
  • alle overganger mellom luftledning og kabel
  • alle brytere
  • alle autotransformatorer
  1. Utførelse: Det skal benyttes godkjente skilt merket med «PL» og «NL».
Ved normale spennlengder for kl-master og normalt montasjestrekk/pilhøyde, Kontaktledning, Prosjektering, Kontaktledningssystemer, vedlegg b (Tabeller), tabell 73, vil 1000 mm være tilstrekkelig faseavstand i henhold til forskriftenes krav for å sikre en sikker drift av ledningene.

9,5 m mastehøyde (over SOK) og vanlige isolatorer (om lag 500 mm lengde) gir en direkte målt avstand mellom opphengspunktet for AT-ledere og øverste punkt i kl-anlegget på om lag 2,8 m ved masten (forutsetninger er system S20 med kontakttrådhøyde 5,6 m og systemhøyde 1,6 m og AT-ledere montert horisontalt symmetrisk om toppen av kl-mast). Maksimal pilhøyde midt i spenn finnes for AT-ledningene når aluminiumsliner er innspent i henhold til Kontaktledning, Prosjektering, Kontaktledningssystemer, vedlegg b (Tabeller) (tabell 73) når det tas hensyn til sig av ledningen. Den maksimale pilhøyden oppstår enten ved høy temperatur eller ved 0 °C med snø og islast på ledningen. Maksimal pilhøyde ved 50 °C ansees derfor å være tilstrekkelig i vurderingene her.

60 m spennlengde er normalt maksimal spennlengde og den maksimale pilhøyden etter tabell 73 bl. 6 og 8 er om lag 2,0 m. Direkte avstand mellom PL/NL og bæreline midt i spenn blir da om lag 3,8 m. Ved kryssing av sporet vil den direkte avstanden bli mindre og det skal kontrolleres om avstanden mellom nærmeste AT-leder og kl-anlegget er minst 2,0 m målt i rett linje. Eventuelle tiltak for å oppnå dette skal iverksettes.

Eksempel 1, kryssing: 45 m spennlengde gir for AT-ledere maksimalt 1,4 m pilhøyde. Pilhøyde for bæreline (BL) er om lag 0,35 m. Det gir høyde for AT-ledere på ca. 8,6 m, høyde BL ca. 6,9 m målt i rett avstand til kryssiningspunktet om lag 1,7 m.

Eksempel 2, kryssing: 35 m spennlengde gir for AT-ledere maksimalt om lag 1,0 m pilhøyde. Pilhøyde for bæreline (BL) er om lag 0,21 m. Det gir høyde PL/NL ca 9,0 m, høyde BL om lag 7,0 m og en målt avstand i rett linje til kryssiningspunktet om lag 2 m.

Generelt vil den maksimale pilhøyden for både PL/NL og bærelinen minke ved kortere spennlengder.

For å sikre tilstrekkelig avstand mellom systemene (AT-ledere og kl-system) ved kryssing kan følgende tiltak iverksettes:

  • høyere master slik at PL og NL kommer høyere
  • lavere kontakttrådhøyde slik at bærelinen også kommer lavere
  • mindre systemhøyde i kl-anlegget som også gir lavere bæreline
  • kortere spennlengder i spennet der kryssing skjer.

Når ledningene er innspent med strekk i henhold til Kontaktledning, Prosjektering, Kontaktledningssystemer, vedlegg b (Tabeller) (tabell 73) vil det for de aktuelle ledertverrsnitt (240 og 400 mm2) ikke være fare for at ledningene overbelastes mekanisk.

Maksimalt strekk som kan tillates for fast innspente ledninger på kl-master begrenses av kurvekreftene (vinkelrett på sporet). Kl-master og fundamenter dimensjoneres normalt med tanke på dette. Økning av strekket i ledningene utover tabellene nevnt ovenfor, for å få mindre pilhøyde kan ikke gjøres uten at det medfører bruk av kurvebarduner eller kraftigere dimensjonerte master og fundamenter.

Det bør unngås å krysse i spenn med vekslingsfelt eller seksjonsfelt. I tilfelle dette må gjøres vil man måtte benytte høyere kl-master for å oppnå tilstrekkelig avstand til den «løftede» ledningen i vekslingsfeltet.

For å unngå mange kryssinger av AT-ledningene bør det vurderes om man kan ha noen flere

kl-master i innerkurve enn det som er vanlig ved konvensjonelt kl-anlegg. På denne måten kan flere kryssinger med PL- og NL-lederne unngås.

g) Forsterket oppheng: Ved kryssing over kl-anlegget, samt ved kryssing over veier og beferdede områder skal AT-ledningene ha forsterket oppheng. Se for øvrig avsnitt Elsikkerhet.

h) Isolasjonskoordinering for AT-ledere: Koordineringen skal gjøres på samme måte som for kontaktledningsanlegget, se Felles elektro, Prosjektering og bygging, Isolasjonskoordinering og overspenningsbeskyttelse.

i) Fremføring av AT-ledere i tunneler: Så langt mulig skal uisolerte ledere benyttes i tunneler.

  1. Utførelse: Uisolerte ledere kan settes opp på isolatorer i passende høyde på tunnelens vegg eller i tak (heng).
  2. Betingelse: Krav til avstander mellom ledere, samt mellom ledere og omgivelser skal tilfredsstilles kravene i Felles elektro, Prosjektering og bygging, Isolasjonskoordinering og overspenningsbeskyttelse, Isolasjonsnivå i kontaktledningsanlegget, 15 kV.
  3. Unntak: I tunneler vil kravet om avstand mellom AT-ledere og kontaktledning på minst 2,0 m ikke gjelde.
  4. Vurdering: Blanke ledere vil kunne resultere i at spenningen på AT-ledere alltid må frakobles ved arbeid i kontaktledningsanlegget, det skal vurderes om slike tilfeller reelt sett gir uakseptabel påvirkning på trafikkavvikling.

2.1.2 Kabler

Kabler benyttes så lite som mulig. Der det ikke er mulig å fremføre AT-lederne som blanke ledere vurders kabler, men den totale mengden kabler må vurderes, se avsnitt Stabilitet i banestrømforsyningen som omtaler problemer som kan oppstå. Steder der kabler vil kunne komme til anvendelse er i tunneler, under overgangsbruer og i spesielle tilfeller på stasjoner eller andre områder der blanke ledere ikke er egnet av el-sikkerhetsmessige årsaker (avstander til terreng, bygninger, vegetasjon og lignende). Blanke ledere i tunneler vil kunne kreve at spenningen frakobles for enkelte typer vedlikeholdsarbeid. Egen RAM-analyse for strekningen må belyse dette.

a) Forlegning: Kablene for PL og NL skal forlegges sammen, men med minst en kabeldiameters avstand for å sikre tilstrekkelig kjøling av kablene.[1]

  1. Utførelse: Maksimal avstand mellom kabel for PL og NL kan være større enn én kabeldiameter, men bør ikke overstige faseavstanden for NL og PL fremført som luftledninger (normalt 1000 mm).
  2. Utførelse: Ved behov for korte kabler, slik som under overgangsbruer, i kulverter etc. kan én av følgende forlegningsmetode brukes:
  • Kabler med høy strekkfasthet
  • Kabelkanal mellom kl-mastene
  • Kabler henges på ikke-strømførende wire innspent mellom kl-mastene

b) Bruk av blanke ledere for AT-ledere istedenfor kabel: For å redusere mulige problemer med elektrisk resonansstabilitet, skal uisolerte ledere i tunneler og andre steder som hovedregel benyttes.

  1. Utførelse: Se krav for fremføring av AT-ledere i tunneler i avsnitt Luftledninger.
  2. Dokumentasjon: Valg av kabel skal begrunnes.

c) Strømføringsevne: Kabeltverrsnitt skal velges for å tilfredsstille nødvendig strømføringsevne for forventet belastningsstrøm på strekningen[1].

  1. Betingelse: Kabeltverrsnittet bør i tillegg velges slik at impedansen i sløyfen PL-NL totalt på strekningen mellom to matestasjoner ikke øker mer enn 10 % i forhold til om strekningen besto av kun blanke luftliner.
  2. Betingelse: Maksimal strømføringsevne for kabler er oppgitt i Tabell 1.

Tabell 1: Strømføringsevne for AT-ledere fremført som to en-leder kabler[4]
Beregningstilfelle 1:
Kabelstige i luft i tunnel, 25 °C
Belastningstilfelle 2:
I kabelkanal/rør i tunnel, 15 °C
Belastningstilfelle 3:
I kabelkanal i friluft, 25 °C
Stasjonær [A] Overlast 1 time [A] Overlast 10 min. [A] Stasjonær [A] Overlast 1 time [A] Overlast 10 min. [A] Stasjonær [A] Overlast 1 time [A] Overlast 10 min. [A]
240 mm² Al Lukket skjerm 620 690 1035 542 605 910 505 563 844
Åpen skjerm 622 691 1035 542 605 910 507 564 845
400 mm² Al Lukket skjerm 838 964 1525 722 836 1330 672 777 1234
Åpen skjerm 843 967 1526 727 839 1331 676 780 1235
630 mm² Al Lukket skjerm 1153 1383 2308 975 1188 1999 907 1103 1855
Åpen skjerm 1165 1389 2312 988 1194 2002 918 1110 1857

Forutsetninger for beregningene i tabellen:

  • forutsetninger for transient overlast er 50 % av maksimal last i forkant av overlast
  • maksimal temperatur for PEX kabel er 90 °C både ved stasjonær og transient last
  • kablene ligger for alle beregningstilfellene med en kabeldiameters avstand (dvs c-c 120 mm)
  • for beregningstilfelle 2 og 3 ligger begge kablene i samme kabelkanal/rør
  • beregningene er basert på IEC 60287 for stasjonære strømmer og IEC 60853 for transiente strømmer

3 Autotransformatorer

3.1 Krav til autotransformatorer

Autotransformatorene er viktige komponenter i AT-systemet. Det stilles noen helt spesielle krav til disse for å få systemet til å virke etter hensikten. Et av disse kravene er liten kortslutningsspenning for at returstrømmen hentes opp fra kjøreskinnene. Andre krav er relatert til omsetningsforhold, symmetri, ytelse, lave tap, lavt støynivå, etc. Se forøvrig avsnittet Banestrømforsyning, Prosjektering og bygging, Kraftsystem, Påregnelige påkjenninger i kapittelet om kraftsystemet for mer utdypende krav til system og komponenter. Flere standarder og normer gjelder for konstruksjon av transformatorer, EN 50329 setter spesifikke krav til transformatorer som benyttes i jernbane (også autotransformatorer).

a) Omsetning: Autotransformatorene skal gi en systemspenning i AT-systemet på nominelt 30 kV.[1]

  1. Utførelse: Autotransformatorene skal være symmetriske med tre tilkoblingspunkter med merkespenningene +16,5 kV, 0 og -16,5 kV.[3]

b) Kortslutningsspenning: Autotransformatorene skal ha meget lav kortslutningsspenning.

  1. Utførelse: Autotransformatorene skal ha symmetrisk kortslutningspenning for de to fasene.[1][3]
  • For egne autransformatorer (eller vanlige transformatorer) i forbindelse med omformere i matestasjoner gjelder også kravet om meget lav kortslutnignsspenning.[3]
Teknisk spesifikasjon angir en kortslutningsimpedans på 0,218 Ohm eller relativ verdi 0,4 % for enheter på 5 MVA. For å få lik relativ belastning for autotransformatorer som står montert nært og har forskjellig merkeytelse, vil valg av samme relative kortslutningsimpedans være å foretrekke, altså 0,4 %. Spesielt i prosjekter der utbygging og trafikkvekst skjer i flere trinn over mange år vil dette kunne bli viktig.

c) Ytelse: Autotransformatorene bør ha en nominell ytelse på 5 MVA og ha nøytralpunkt som skal kunne belastes med hele merkeytelsen.[1][3]

  1. Utførelse: Kortvarig er det ønskelig at autotransformatorene skal kunne belastes betydelig mer.[3]
  2. Unntak: I helt spesielle tilfeller kan det velges andre ytelser.[3]
  3. Vurdering: Egne simuleringer i forbindelse med hovedplanen for banen skal dokumentere behov for større eller mindre ytelse.[3]

d) Tap: Autotransformatorene bør ha lave tomgangs- og belastningstap.[1][3]

e) Økonomisk levetidsbetraktninger for autotransformatorer: Ved innkjøp av autotransformatorer skal elektriske tap over forventet drifts-/levetid hensynstas.[1]

  1. Utførelse: Transformatoren skal forutsettes å stå spenningssatt kontinuerlig (8760 timer pr. år) og tomgangs- og belastningstap beregnes ut fra dette.
  2. Utførelse: Kalkulasjonspris for energi innkjøpt til jernbanen bør baseres på historiske priser over flere år.
  3. Utførelse: For fastsettelse av økonomiske parametre som kalkulasjonsrente, levetid, årlig prisvekst, etc. bør «Metodehåndbok – Samfunnsøkonomiske analyser for jernbanen» legges til grunn.
  4. Utførelse: En representativ belastningssyklus bør antas eller belastningssyklus i teknisk spesifikasjon benyttes for beregningene.
  5. Utførelse: Beregnede tapskostnader bør tillegges transformatorens innkjøpskostnad ved sammenligning mellom ulike leverandører.

f) Autotransformatorer ved overgang til BT-system: Ved bygging av AT-systemet på deler av en matestrekning skal det undersøkes om det er behov for to eller flere autotransformatorer i overgangen mellom AT- og BT-system.[1][3]

  1. Verifikasjon: Dette behovet skal verifiseres ved beregninger.

g) Autotransformatorer ved midlertidig overgang fra enkeltsporet strekning med BT-system til dobbeltspor med AT-system: Autotransformatorer skal kobles sammen slik at PL fra begge sporene kobles mot kontaktledningen på sporet med BT-system.[5], i Figur 2 er dette vist for et tilfelle uten koblingshus.

  1. Utførelse: Antall autotransformatorer og brytere skal vurderes i det enkelte tilfelle.
  2. Utførelse: Behov for eget koblingshus skal vurderes i hvert enkelt tilfelle basert på selektivitet og tilgjengelighet.

h) Standardisering: Det bør benyttes samme type autotransformatorer i hele anlegget av hensyn til ombyttbarhet og reserve.

i) Påregnelige innkoblingsstrømmer: Autotransformatorene innkoblingsstrømmer skal hensynstas ved spenningssetting av matestrekninger.

  1. Utførelse: Lastskillebrytere for AT-ledere skal velges slik at de kan tåle innkoblingsstrøm ved spenningssetting av én autotransformator.
  2. Utførelse: Prøvemotstand i omformerstasjon skal ha termisk kapasitet for påregnelige strømmer og tilstrekkelig antall innkoblingsforsøk, se krav i Banestrømforsyning, Prosjektering og bygging, Vern, Prøving ved innkobling.
Ved mindre arbeid som krever at kl-anlegget gjøres spenningsløst, vil det i flere tilfeller være akseptabelt å spenningssette anlegget uten bruk av prøvebryter. Dette for å unngå at en lengre strekning gjøres spenningsløs før innkobling, noe som skaper problemer for tog på strekninger med store stigninger. I slike tilfeller blir det større fleksibilitet om lastskillebryterne for AT-lederne brukes for innkobling. Koblingene gjøres slik at autotransformatorer kobles inn én av gangen, og til slutt legges AT-ledere sammen for samkjøring på strekningen.

j) Kabel for autotransformatorer: Høyspenningskabler til autotransformatorer skal minimum dimensjoneres for nominell belastningsstrøm (referert til autotransformatorens primærspenning (30 kV)).[3]

Figur 2: Overgang mellom dobbeltspor med kl-anlegg med AT-system til enkeltspor med BT-system. Tilfelle uten eget koblingshus.


3.2 Plassering og utforming av arrangement rundt autotransformatorer

Avstanden mellom autotransformatorer er bestemmende for høyeste potensial i returkretsen og for indusert spenning til parallelle ledere (spesielt telekabler, rør, gjerder etc.). Det finnes ingen kjente grenseverdier for hvor mye returstrøm som kan aksepteres å gå i jord. Med økende avstand mellom sted der strømmen injiseres fra tog og der strømmen hentes opp av skinnegang vil andelen strøm i jord øke. Tettere plassering av autotransformatorer gir generelt bedre EMC-egenskaper i AT-systemet.

Avstand mellom autotransformatorer og koblingsanlegg (koblingshus og omformerstasjon) må tilpasses med hennsyn på om anlegget er enfaset eller tofaset, samt om det har belastbart nøytralpunkt (mulig å realisere f. eks. ved innebyggede autotransformatorer). I Figur 3 er det vist et tilfelle der et koblingsanlegg ikke har belastbart nøytralpunkt (ikke innebygget autotransformatorer). Bemerk at det vesentlige her er avstanden mellom autotransformatorene, mens avstand mellom autotransformatorer og koblingasanlegg er underordnet. I Figur 4.er det vist en situasjon med en omformerstasjon som har belastbart nøytralpunkt og her er avstanden ut til autotransformatorene 10 km i hver retning.

Figur 3: Prinsipp for tilknytning mellom koblingsanlegg (omformerstasjon eller koblingshus) uten belastbart nøytralpunkt og AT-system.
Figur 4: Prinsipp for tilknytning mellom omformerstasjon med belastbart nøytralpunkt og AT-system. Det samme gjelder for tilfelle med koblingshus med innebygget autotransformator.


a) Avstand mellom autotransformatorer: Avstand mellom autotransformatorer skal velges slik at potensialet i returkretsen begrenses til akseptabelt nivå i henhold til Lenke: Felles elektro, Prosjektering og bygging, Jording og utjevning, Potensial i returkretsen, og for å begrense indusert spenning til parallelle telekabler til akseptabelt nivå i henhold til Lenke: Felles elektro, Prosjektering og bygging, Jording og utjevning, Kabler for lavspenning.

  1. Utførelse: Det kan alltid velges en avstand mellom autotransformatorer inntil 10 km. for enkeltspor og 15 km. for dobbeltspor.
  2. Utførelse: For vurdering av økt autotransformatoravstand utover verdiene angitt i (1) kan potensial i returkretsen og indusert spenning til parallelle ledere ved ulik avstand mellom autotransformatorer og ved ulik avledning mellom returkrets og jord, som angitt i [1] legges til grunn.
  3. Unntak: På strekninger som ikke har parallelle telekabler med gjennomgående metalliske elementer nærmere enn 100 m til hver side for jernbanetraseen, er det ikke nødvendig å vurdere indusert spenning.
  4. Utførelse: Autotransformatorer skal plasseres ved hver avgang for enfaset koblingsanlegg.[5]
  5. Utførelse: Tofaset koblingsanlegg med belastbart nullpunkt kan erstatte autotransformator(er).[5]
  • Tofaset koblingsanlegg uten belastbart nullpunkt påvirker ikke plassering av autotransformatorer.[5]
  • Antall autotransformatorer og belastnignsevne må vurderes.[5]
I spesielle tilfeller kan andre AT-systemer med sugetransformatorer og egne returledere vurderes om det settes uvanlig strenge krav til EMC-forhold. Egne utredninger for dette må i så fall gjøres.

b) Utfall av autotransformator: Fordi utfall av en autotransformator vil føre til økt potensial i returkretsen og økt induksjon til parallelle telekabler, skal det finnes operative rutiner for å håndtere slike utfall.

  1. Operative tiltak: Det skal finnes rutiner for raskt bytte av autotransformator slik at situasjonen med økte berøringsspenninger i anlegget blir mest mulig kortvarig.
  2. Operative tiltak: Det bør finnes rutiner som begrenser berøring av returkretsen i aktuelt AT-vindu ved utfall av en autotransformator.
  3. Operative tiltak: Rutiner for å begrense berøringsspenning ved utfall av en autotransformator kan omfatte begrenset strømtrekk fra tog i aktuelt AT-vindu ved utfall av en autotransformator.

c) Avstand til kl-anlegg: Kabel fra kl-mast til autotransformator bør maksimalt være 60 m.[1]

  1. Utførelse: Ved lengre kabler vil det være behov for overspenningsvern i begge ender, se Lenke: Felles elektro, Prosjektering og bygging, Isolasjonskoordinering og overspenningsbeskyttelse, Overspenningsvern ved autotransformatorer.

d) Plassering av autotransformator: Autotransformatorer skal installeres slik at følgende funksjonskrav ivaretas:

  • hindre adgang for uvedkommende
  • beskytte mot klimatiske påkjenninger
  • ha tilstrekkelig ventilasjon
  1. Utførelse: Installasjoner for autotransformator skal utformes i henhold til NEK 440 og Felles elektro, Prosjektering og bygging, Elektrotekniske bygninger og rom.
Signaloverføring fra sensorer eller lignende er normalt ikke nødvendig. Mobil lyskilde (hodelykt) brukes for vedlikeholdsarbeid der det ikke er tilgjengelig lokal elektrisk forsyning.

e) Tilgang til autotransformatorene: Autotransformatorene bør plassere nær kjørbar vei slik at det ved bygging, inspeksjon og vedlikehold er mulig å komme til uten bruk av skinnegående kjøretøy.[1].

I praksis vil det være mest hensiktsmessig å plassere autotransformatorene i kiosk i utkanten av stasjonsområdene. Her vil det normalt være atkomst via vei og tilstrekkelig tomt/grunn eid av Bane NOR til at transformatoren kan plasseres på egen grunn. I tillegg vil det på stasjonene normalt være størst samtidig belastning fra to kryssende tog (med samtidig akselerasjon) slik at det ut fra elektrisk dimensjonering er mest gunstig å plassere transformatorene her.
I spesielle tilfeller der flere autotransformatorer skal stå tett sammen kan egne bygg som kan romme flere enheter vurderes. Det er således ikke nødvendig å plassere flere enheter i hver sin separate kiosk.

f) Hensyn til bebyggelse: kiosken med autotransformatoren skal stå lengst mulig unna andre tekniske viktige anlegg, bebyggelse, steder der folk oppholder seg og antennelige bygninger.[1]

  1. Unntak: Om ikke dette kan gjøres skal egne vern for autotransformatorene vurderes, se e).
  2. Utførelse: Ved plassering av autotransformatoren nær oppholdssteder for personer skal bygning eller kiosk utformes slik at installasjonen ved brann eller eksplosjon ikke representerer noen personrisiko.[3]
  3. Utførelse: Ved plasseringen av autotransformatoren skal det også tas hensyn til akustisk støy som kan virke sjenerende på beboere i nærheten.[3]
Erfaring så langt med autotransformator type KYRU 36 NC 3250 fra ABB er at den gir knapt hørbar støy utenfor kiosken. Ved målinger er det påvist at støyen (Mean sound level) fra denne autotransformatoren (uten kiosk) er på 44 dB. Dette tilsvarer lydnivå i området mellom viskning og normal tale.

g) Plassering av autotransformator i forhold til spor: Ved utsetting av kiosk for autotransformator skal det tas hensyn til plassering i forhold til spor.

  1. Utførelse: Der utformingen av autotransformator, kiosk og fundament er planlagt med detaljer som for eksempel kabelinnføring, dørplassering, plassering av jordskinne i fundament og inspeksjons- og pumperør, skal det tas hensyn til dette ved plassering i forhold til spor.
  2. Utførelse: Døren til kiosken bør vende bort fra spor.
  3. Utførelse: Tilgang til instalasjonen bør planlegges slik at det ikke kreves sportilgang for å inspisere autotransformatoren.
Det er gunstig om døren vender bort fra sporet slik at ikke snø og is ved brøyting sperrer døren. For å gjøre fremtidig tilsyn enkelt og minst mulig ressurskrevende vil kort avstand fra bilvei gi lettvint tilgang.

h) Tunneler: Autotransformatorer skal i henhold til veiledning til FEF så langt det er praktisk mulig ikke plasseres i tunnel.

  1. Utførelse: For tunneler opp til 12 km skal autotransformatoravstanden tilpasses mellom 6 og 12 km slik at autotransformatorene plasseres på utsiden av tunnelen.
  2. Utførelse: For tunneler over 12 km skal veiledningen til FEF følges, som krever at oljefylte transformatorer plasseres i rom for høyspenningsanlegg som har trykkavlastning atskilt fra adkomst og rømningsveier.
  3. Betingelse til 2: Teknologi skal konfereres ved plassering av autotransformator i tunneler.[3]

i) Vern for autotransformatorene: Impedansrele i mateenhetene skal normalt fungere som hovedvern for autotransformatorene.[1][6]

  1. Unntak: Om autotransformatorene av noen spesiell grunn plasseres i eget rom for transformator i bygning skal alle de vern og utstyr som er vanlig for slike installasjoner vurderes.
  2. Dokumentasjon: Alle vurderinger skal dokumenteres og begrunnes.
Autotransformatorer i kiosk er ikke planlagt utstyrt med egne vern (Buchholtz-relé, differensialvern eller overtemperaturvern) eller effektbrytere for selektiv og hurtig utkobling. Årsaken til dette er lav risiko for feil, samt at kostnadene for denne typen vern og effektbrytere i tilknytning til hver autotransformatorer vil bli meget store.

j) Berøringssikre terminaler: Det skal benyttes berøringssikre termineringer og kabelavslutninger på autotransformatorene for økt sikkerhet.

k) Påregnelige kortslutningsstrømmer: Dette skal hensyntas at autotransformatorene har en definert høyeste tillattelig kortslutningsstrøm ved dimensjonering av anlegget.

  1. Utførelse: Om nødvendig skal to autotransformatorer (eventuelt flere) kobles i parallell der kortslutningsstrømmen er større enn hva autotransformatorene vil kunne tåle.
  2. Utførelse: Andre tiltak for harmonisering kan vurderes, og eksempler er bruk av autotransformatorer som tåler større kortslutningsstrøm eller at det planlegges med statiske omformere i banestrømforsyningen som reduserer total kortslutningsstrøm.
I henhold til teknisk spesifikasjon for autotransformatorer kreves det at disse konstrueres for en kortslutningsstrøm på 12 kA gjennom nøytralpunktet og 6 kA gjennom hver av viklingene. Med andre ord har autotransformatorene en definert høyeste tillate kortslutningsstrøm som i noen tilfeler er lavere enn kortslutningsytelsen i kraftsystemet.

4 Seksjonering av nettet

4.1 Seksjonering av kontaktledningsnettet

Grunnprinsippet for AT-systemet er at kontaktledningen seksjoneres slik at denne ikke bidrar med en gjennomgående last- eller tomgangsstrøm på matestrekninger. Dette har å gjøre med returstrøm i jord og EMC-egenskapene. Av hensyn til spenningsforskjellene som vil oppstå mellom de ulike seksjonene må lengden av den enkelte kl-seksjon begrenses. I tillegg til kravene som er gitt her har Kontaktledning, Prosjektering, Seksjonering ytterligere krav.

a) Seksjonering av kontaktledningen: Seksjonering av kontaktledningen bør gjøres med maksimalt 6 km avstand mellom hvert seksjonsdele slik som Figur 1 viser.[1]

  1. Utførelse: Hver kl-seksjon skal mates via en skillebryter fra PL midt på seksjonen (T-mating).[1]
  2. Utførelse: I tilfeller der matingen fra PL ikke kan skje midt på seksjonen kan forskyvninger tillates, og endematede seksjoner tillates.
  3. Utførelse: For endematede kl-seksjoner bør lengden være maksimalt 3 km.[1]
  4. Utførelse: Det skal ikke være seriekoplede brytere i kontaktledningen som gjør det mulig å sammenkoble to kontaktledningsseksjoner som hver for seg mates fra PL.[1]
  5. Utførelse: Seriekoblede brytere kan benyttes fra en kontaktledningsseksjon mot sidespor, buttspor, industrispor eller lignede.[1]

b) Spenning over seksjoner av kontaktledningen: Det skal ikke være mer enn 1200 V mellom to kontaktledningsseksjoner ved de belastningsstrømmer som normalt opptrer i anlegget.[1][7][8]

  1. Vurdering: På strekninger med liten belastning der det forventes å være bare ett tog inne på en kl-seksjonen av gangen og avstanden mellom togene normalt utgjør to seksjoner mellom autotransformatorer (20 – 24 km) kan kl-seksjonene tillates å være opp til 10 km lange (midtmatet).[1]
Dagens praksis med forbigangsledning over stasjoner videreføres med AT-systemtet ved at AT-lderene har denne funksjonen.

c) Uavhengig seksjonering av stasjoner: Kontaktledningen på stasjoner (fra innkjør A til innkjør B) skal kunne seksjoneres uavhengig av det øvrige kl-nettet.[1]

  1. Utførelse: Kontaktledningen for stasjoner utføres som en egen T-matet seksjon, se Figur 5.

d) Seksjonsfelt: Skille mellom de ulike seksjonene i kl-nettet skal utføres som seksjonsfelt, se Kontaktledning, Prosjektering, Seksjonering.

e) Seksjonering av kontaktledningen i forbindelse med koblingshus og matestasjoner: Kontaktledningsseksjon skal normalt plasseres rett utenfor koblingshus eller matestasjon slik som Figur 3 og Figur 4 viser.

  1. Unntak: På stasjonsområder følges krav gitt i Kontaktledning, Prosjektering, Seksjonering, Plasering av seksjonsfelt ved hovedsignal.

f) Elektriske tilkoblinger i seksjonsfelt: skal utføres som beskrevet for parallellfelt, se lenke: Kontaktledning, Prosjektering, Seksjonering, Elektrisk tilkobling i seksjonsfelt.

4.2 Seksjonering av AT-ledere

Driftsforstyrelser som fører til brudd på AT-ledere eller kl-nett må gi minst mulig forstyrrelser for togtrafikken på strekningen. Dessuten må nødvendig drift- og vedlikehold av kl-anlegget kunne gjennomføres uten omfattende forstyrrelser på togtrafikken.

a) Seksjonering ved autotransformatorer: AT-lederne skal kunne seksjoneres ved hver autotransformator, og for AT-leder i begge retninger, seFigur 5.[1]

  1. Utførelse: Normalt skal bryterne for seksjonering plasseres i masten nærmest autotransformatoren.[3]
  2. Unntak: Bryterne kan, der stasjonsutforming gjør det hensiktsmessig for frakobling, være plassert ved innkjørsignalene.[3]
Når bryterne plasseres rett ved autotransformatorene vil ikke AT-lederne over stasjoner kunne kobles ut separat slik som kl-anlegget kan. Ønskes dette må bryterne være plassert ved innkjør A og B. Imidlertid vil dette bli kostbart ved at styre- og hjelpestrøm for manøvermaskin må framførs til disse stedene. Ulempen ved ikke å plassere bryterne ved autotransformatorene er at hele kl-anlegget mot neste autotransformator må kobles ut de gangene det er behov for å koble ut AT-lederne over en stasjon. Imidlertid forventes det å være sjeldent at AT-lederne over en stasjon må kobles ut.

b) Samtidig utkobling av AT-ledere: Det skal benyttes 2-polede lastskillebrytere som gir samtidig brudd i PL og NL.[1]

c) Fjernstyrte brytere: Alle brytere i PL og NL bør være fjernstyrt.[1]

Ved oppdeling av nettet må seksjoner som mates ensidig fra kun en autotransformator ikke være lengre enn at den induserte støyspenningen på langsgående kabler holdes under aksepterte grenseverdier. Dersom slike ensidige kl-seksjoner blir for lange eller dersom varigheten av denne type unormale driftssituasjoner blir langvarig, kan det være nødvendig med operative tiltak for å begrense togtrafikken eller belastningen på banestrømforsyningen. Normalt vil ensidig matede seksjoner opp til 6 km kunne være akseptabelt i et begrenset tidsrom. Ensidig mating fra en autotransformator gir også større spenningsfall enn normalt.

d) Maksimumsavstand ved ensidig mating fra en autotransformator: Ved utkobling av AT-ledninger mellom to autotransformatorer bør det alltid være en autotransformator på enden av den siste spenningssatte seksjonen mellom autotransformatorene.[1]

  1. Utførelse: Ensidig matede seksjoner bør ikke være lengre enn 6 km totalt, regnet fra nærmeste autotransformator.

e) Brytere for AT-ledere ved matestasjoner: Ved en matestasjon med AT-system i flere retninger (mer enn én linjeavgang til AT-system) skal alle AT-lederne kunne sammenkobles ved feil på en samleskinneseksjon eller ved feil på effektbryter på linjeavgangene fra samleskinneanlegget.[1]

Behov for å slå av spenningen for en autotransformator ansees for å være meget lite. Autotransformatorene trenger normalt bare tilsyn og spenningen trenger ikke å være avslått for å gå inn i en kiosk for autotransformator for inspeksjon. Spesielt ved bruk av berøringssikre termineringer for AT-ledningene, blir ingen deler av autotransformatoren og kiosken berøringsfarlige. I sjeldne tilfeller der en autotransformator havarerer, vil tilkoblingene like godt kunne skrues av manuelt. Skillebrytere for hver autotransformator representerer dermed bare et unødvendig vedlikehold. Se forøvrig Figur 5.
Figur 5: Illustrasjon av AT-system på enkeltspor. Autotransformatorene er plassert i forbindelse med stasjonene. Tegningen er ikke i målestokk.


5 AT-system på dobbeltspor

Stort sett gjelder de samme reglene for bygging av AT-system for enkeltspor også for dobbeltspor. Avsnittet her beskriver forskjellene.

a) AT-system på dobbeltspor: Det skal bygges kl-anlegg med AT-system med seksjonert kontaktledning på dobbeltsporede strekninger.[9]

b) Separate AT-systemer: Det skal være separate AT-systemer for de to sporene med negativ (NL)- og positivleder (PL) på mastetopp for hvert av kl-anleggene.[9]

c) Separate autotransformatorer: Det skal være separate autotransformatorer for hvert av sporene.[9]

d) Autotransformatorer på samme sted: Autotransformatorene for de to sporene skal normalt plasseres på samme sted (samme km) og på hver sin side av traseen.[10]

  1. Utførelse: Autotransformatorer kan stå hvor som helst i forhold til stasjoner og sporsløyfer.[9]
  2. Unntak: Autotransformatorene kan unntaksvis plasseres på samme side av sporet om praktiske forhold tilsier det.[10]
  3. Utførelse: Ved plassering av autotransformatorer på samme side av sporet skal god og entydig merking av hvilken enhet som tilhører hvilket spor settes opp.[10]

e) Positivleder nærmest kl- anlegget: Positivlederen (PL) for begge sporene skal være nærmest kl-anlegget for begge spor.[10]

For tilfeller med sporgrupper og fremføring av flere sett med positiv- og negativleder på åk kan det være problematisk å indentifisere lederne. I slike tilfeller vil konsekvent fremføring av positivlederen til høyre sett mot stigende km kunne forenkle indentifiseringen.
  1. Utførsel: Hver gruppe bør holdes adskilt for å forenkle vedlikeholdsarbeidet.[10]
  2. Utførsel: På sporområder skal entydig og hensiktsmessig merking av hver gruppe av AT-ledere og den enkelte leder utføres.[10]

f) AT-ledere i samsvar med aktuelt spor: AT-ledere over stasjoner skal plasseres/forlegges slik at vedlikeholdsarbeid på disse kan utføres uten å påvirke trafikk i nabospor (frakobling eller disponering).

  1. Utførelse: AT-ledere skal som hovedregel plasseres i topp av master nærmes spore de tilhører.
  2. Utførelse: På stasjoner med flere grupper av AT-ledere kan disse, så langt mekaniske krefter tillater det, plasseres nærmest det spor de tilhører.[10]
  3. Utførelse: Der en må begrense mekaniske krefter på åk, skal AT-ledere plasseres på mastene og merkes tydelig med hvilket KL-anlegg/spor de hører sammen med.
  4. Utførelse: Fører plasseringen av AT-ledere i master til at disse føres over publikumsområder på stasjoner skal disse forlegges som kabel i kabelkanal forbi disse områdene.

g) Fjernbetjente brytere mellom positivleder (PL) og kontaktledning: Det skal være fjernstyrte skillebrytere for forbindelsen mellom positivleder og kontaktledning.[10]

På enkeltsporet strekninger velges seksjoneringen av kontaktledningen slik at det passer med stasjonsavstand og signalplassering, se avsnitt 2 i 540 kapittel 6 om seksjonering. Med dobbeltspor på nye strekninger vil det ikke lenger være ca. 10 km mellom stasjonene, som tidligere var vanlig, og andre forhold gjelder. Seksjoneringen og oppdelingen av kontaktledningen skal derfor gjøres mest mulig som den ideelle anbefalte i Figur 6.

h) Seksjonering av kontaktledningen: Seksjonering av kontaktledningen bør gjøres med maksimalt 5 km avstand slik som Figur 1 viser.

  1. Unntak: kortere seksjoner kan velges om belastningen tilsier det.

i) Seksjonering av kontaktledning må tilfredsstille trafikkreglene: Seksjoneringen skal utformes slik at krav i Kontaktledning/Prosjektering/Seksjonering pkt. 2.6.3 - Plassering av seksjonsfelt ved hovedsignal, blir oppfylt for begge signalene. Se for øvrig i Figur 6.

5.1 Oppdeling og seksjonering av negativ- (NL) og positivleder (PL) med brytere

For AT-system på dobbeltspor er det ikke nødvendig med seksjonsbrytere for NL og PL ved autotransformatorene som for enkeltsporet bane. Det er kun ved omkjøringssløyfene at seksjonsbrytere er nødvendig. Dette fordi at det ikke vil gå tog mellom to omkjøringssløyfer når disse er utkoblet, se Figur 6. Plassering av brytere for seksjonering av PL og NL skal koordineres med overkjøringsmulighetene som vil bli på dobbeltsporet.

a) Seksjonering med brytere i sporsløyfer: Det skal være mulighet for seksjonering med fjernbetjente 2-polet lastskillebrytere for NL og PL ved signalene i forbindelse med sporsløyfe.[9]

  1. Utførelse: Seksjonering av kontaktledningen skal gjøres som vist i Figur 6.

b) Brytere mellom positivleder (PL) og kontaktledningen i sporsløyfer: Mating fra positivleder til kontaktledningen skal skje via fjernstyrte skillebrytere.[10]

Figur 6: Illustrasjon av AT-system på dobbeltspor. Tegningen er ikke i målestokk og antallet autotransformatorer langs banen kan være større.


5.2 Sonegrensebrytere på dobbeltspor

a) Sonegrensebrytere utføres som for enkeltspor: Sonegrensebrytere skal utføres på samme måte som for enkeltsporede strekninger, se avsnitt Sonegrensebryter.

  1. Unntak: Imidlertid kan det isteden settes opp enkle koblingshus med felles to-polet samleskinne for de to sporene. Dette vil bli en parallellkobling mellom de to kl-anleggene som øker overføringsevnene.[9]

6 Elsikkerhet

Dersom anlegget bygges med minst 2,0 m avstand mellom AT-system og kl-anlegg vil det bli enklere å gjøre vedlikeholdsarbeid på kl-anlegget. Spenningen kobles ut på kl-anlegget ved arbeid, mens spenningen på AT-lederne i mange tilfeller tillates påslått. Med fortsatt spenning og samkjøring via AT-systemet påvirkes ikke driftsforholdene for tog utenfor den aktuelle kl-seksjonen som det arbeides på. Dette kan gi både flere muligheter og lengre tid for å arbeide på kl-anlegget.

Avstanden på 2,0 m er den samme som er vanlig ved bygging av konvensjonelt kl-anlegg med mateledning på topp av kl-mast. Se for øvrig også krav til dimensjonering av master i avsnitt Luftledninger

a) Avstand til omgivelsene: FEF § 8-4 krever at kontaktledningsanlegg skal ha tilstrekkelig avstand til omgivelsene eller hindere for å unngå fare for personer og for materielle verdier.

b) Påvirkning på andre ledningsanlegg: FEF §7-5 krever at fellesføringer av ledningsanlegg skal utføres slik at det ikke oppstår unødig fare ved overførte spenninger, induserte påvirkninger eller sammenslag.

c) Avstand innbyrdes: FEF § 6-4 krever at spenningssatte deler skal ha tilstrekkelig avstand innbyrdes og til anleggsdeler med jordpotensiale for sikker drift.

d) Uavhengig AT-ledere: Alle anlegg på enkeltsporet bane skal planlegges og bygges slik at det teknisk er mulig å frakoble og jorde kl-anlegget samtidig som AT-ledere er spenningssatt.[1]

  1. Unntak: Dette gjelder ikke for tunneler der AT-ledere fremføres som uisolerte ledere.

e) Forberedelse for jordingskule: Alle kl-master for anlegg med AT-system skal ha hull for jordingskule på egnet sted, beskrevet i Bane NORs systemtegninger for kontaktledningsmaster.

  1. Utførelse: Jordingskule og -krok skal monteres på utvalgte kl-master etter behov på den enkelte strekning
Det bør vurderes om det er nødvendig med egne retningslinjer og krav til arbeid på kl-anlegg i nærheten av AT-ledere for enkelte arbeidsoperasjoner. Det vil alltid være Leder for elsikkerhet som i hvert enkelt tilfelle har ansvaret for å vurdere om arbeid kan utføres med spenningssatt AT-ledere.

7 AT-system i tunneler med lengde over 5 km

TSI-sikkerhet i jernbanetunneler krever at kontaktledningen seksjoneres og at det settes inn fjernstyrte brytere i tunneler med en lengde over 5 km. Denne seksjonering av kontaktledningen gjøres for å gi mulighet for energiforsyning til tog som er inne i tunnelen samtidig som en såkalt varm hendelse inntreffer. En slik hendelse kan medføre at kontaktledningen enten kortsluttes eller ødelegges, og i slike tilfeller har en mulighet for utkobling av den berørte delen slik at andre tog kan kjøres ut. AT-system med seksjonert kontaktledning er oppdelt i seksjoner med lengde på ca. 5 km og med brytere, dermed er det bare mindre endringer som må gjøres for å tilpasse kravene i TSI-en. Følgende krav er Bane NORs måte å tilfredsstille TSI-kravene på. For tunneler under 5 km har ikke TSI-en noen spesielle krav. For tunneler over 20 km krever at det utføres egne sikkerhetsanalyser. Egne sikkerhetstiltak kan dermed komme i tillegg.

a) Seksjonering av kontaktledningen: Kontaktledningen skal i henhold til TSI-sikkerhet i jernbanetunneler være seksjonert i seksjoner ikke lengre enn 5 km.

  1. Utførelse: Det skal være så få brytere som mulig.
  2. Utførelse: Seksjonsskillene skal samordnes med plasseringen av signaler, avstand mellom togene i normal drift og antallet tog i tunnelen samtidig.[11][12]
  3. Utførelse: Seksjonene bør være like lange.[12]
  4. Utførelse: Det skal ikke være flere brytere for NL og PL enn det som regelverket for øvrig stiller krav om.[12]
  5. Utførsel: På dobbeltspor skal kl-anleggene for hvert av sporene kunne seksjoneres og jordes uavhengig av hverandre.
  6. Unntak: I tunneler der signalsystemet ikke tillater mer enn ett tog av gangen, trenger en ikke ta spesielt hensyn til seksjonering.
  7. Unntak: Tunneler etter hverandre skal defineres som én tunnel om begge disse forholdene er oppfylt:
    1. Det er kortere enn 500 m i fri luft mellom tunnelene.
    2. Det ikke er mulighet for å komme inn på sikkert område mellom de to tunnelene.
Med sikkert område menes her område der personer kan løpe unna jernbanesporet. Er det en bru over en elv mellom de to tunnelene er ikke dette et sikkert område.

b) Brytere for seksjonene: Det skal i henhold til TSI-sikkerhet i jernbanetunneler være mulighet for både fjernstyring og manuell betjening av brytere for hver seksjon av kontaktledningen.

  1. Utførelse: Plasseringen av brytere mellom PL og kontaktledningen midt på hver seksjon av kontaktledningen skal være som for AT-systemet generelt.[11][12]
  2. Utførelse: Det skal brukes lastskillebrytere.[11][12]
  3. Utførelse: Det skal være lys og komunikasjonsmuligheter ved bryteren for seksjonene.

c) Jording av AT-systemet (og indirekte jording av kontaktledningen – seriejord): Det skal i henhold til TSI-sikkerhet i jernbanetunneler kunne foretas fjernstyrt frakobling og jording av kontaktledningsanlegg i tunneler.

  1. Utførelse: I matestasjoner og koblingshus skal det være muligheter for frakobling og endepunktsjording av NL og PL for alle avganger til matestrekninger med tunneler.[11][12]
  2. Utførelse: Frakobling og jording skal skje for alle innmatepunkter for den aktuelle tunnelstrekningen.[11][12]
  3. Utførelse: Jordbryterne skal ha stillingsindikering for signal som bekrefter at jordingen er lagt inn.[11][12]
  4. Utførelse: Brannmannskaper skal være instruert til å benytte spenningstester og jordingsutstyr som de selv bærer med seg til ulykkesstedet.[11][12]
Lokale brann- og redningsetater må være med på utarbeidelse av prosedyrer for hvordan de skal forholde seg til hendelser i tunneler med banestrømforsyning. Dette gjelder spesielt kommunikasjon mellom elkraftsentral og brannmannskaper, samt bruk av jordingsutstyr. Løsningen med endepunktjording vil gi samtidig utkobling av spenningen for alle tunneler på en matestrekning. Dette kan gjøres meget raskt i motsetning til om sakkyndig personale skal foreta feillokalisering, utkobling og jording. En unngår derved å sette opp fjernstyrte brytere ved hvert aksesspunkt og for hver seksjon av KL-anlegget, men tog som ikke er berørt av hendelsen blir spenningsløse. Imidlertid er bruk av systemet bare tiltenkt for katastrofesituasjoner.[11]

8 Mekanisk dimensjonering av master

Kl-anlegget og AT-lederne må være separert med minst 2,0 m, dette setter krav til dimensjonering av master og fundamenter.

a) Dimensjonering for minimumsavstand mellom AT-ledere og kl-anlegg: Ved beregning skal det tas hensyn til maksimal pilhøyde og maksimal (dimensjonerende) vindutblåsning for de fast innspente ledningene.[1]

  1. Utførelse: Det skal tas hensyn til den tilleggsbelastning som AT-ledningene påfører mastene.[1]
  2. Utførelse: Det skal gjøres en vurdering av om mastene bør dimensjoneres for ytterligere belastning med flere ledere som eksempelvis langsgående jordleder i mast.[1]
  3. Utførelse: Dimensjonering av master og fundamenter skal gjøres i henhold til Kontaktledning, Prosjektering, Konstruksjoner.

b) Kurvebardun: Det bør unngås å benytte kurvebardun.[1]

9 Vern på utgående linjeavganger

Relevern på utgående linjeavganger vil fungere som vern for alle kortslutninger i kl-anlegget og AT-lederne, samt også være hovedvern for autotransformatorene. Innstillingen av vernene (distanse- og overstrømsvern) gjøres i henhold til Banestrømforsyning, Prosjektering og bygging, Vern.

"Avstand til feil-funksjonen” i distansevern vil ikke kunne gi like god avstandsindikering som i BT-system. Dette fordi det eksisterer to kortslutningsnivåer i AT-systemet, samt at kl er oppdelt i seksjoner. Funksjonen vil allikevel kunne gi en god pekepinn på hvor feilen befinner seg og dermed bidra til raskere feilsøking i anleggene.

10 Automatisk seksjonering av matestrekninger ved feil

10.1 Sonegrensebryter

Sonegrensebryteren vil bidra til en automatisk seksjonering av nettet ved kortslutninger og redusere nedetiden for den feilfrie halvdelen av strekningen.

Sonegrensebryter for AT-system bygges i hovedsak opp på samme måte som i BT-system. En vesentlig forskjell er at både NL, PL og kontaktledningen må brytes samtidig. Sonegrensebryteren vil bidra til en automatisk seksjonering av nettet ved kortslutninger og redusere nedetiden for den feilfrie halvdelen av strekningen. Med AT-system vil det kunne bli lengre avstander mellom matestasjonen, samt at det er flere ledninger og komponenter i systemet. Uten sonegrensebryter i AT-system vil det dermed kunne forventes en nedetid for den feilfrie delen av nettet som ville bli betydelig høyre enn med BT-system. Dette om en forutsetter at BT-systemet har 80 km mellom matestasjoner og én sonegrensebryter mellom disse.

a) Sonegrensebryter: Der avstanden mellom to matestasjoner er 60 km eller lengre, skal det etableres en sonegrensebryter mellom matestasjonene, se figur Figur 7.

  1. Utførelse: Sonegrensebryteren skal være utrustet som beskrevet i Banestrømforsyning, Prosjektering, Sonegrensebryter.
  2. Utførelse: Sonegrensebryteren skal bryte PL og NL samt koble fra dødseksjonen for kontaktledningen, se Dødseksjoner.
Figur 7: Prinsipp med en sonegrensebryter midt på en om lag 120 km lang matestrekning


10.2 Dødseksjoner

a) Behov for dødseksjoner: I AT-system skal det være dødseksjon ved hver sonegrensebryter.[1]

  1. Effektbryteren i sonegrensebryteren skal i tillegg til å bryte forbindelsen til å bryte PL og NL også etablere enn dødseksjon i kl-anlegget.[1]
  2. Dødseksjon i kl-nettet skal utføres som vist i Figur 8.
  3. Dødseksjonen skal normalt ligge innkoblet.[1]
  4. Lengden på selve dødseksjonen i kl-anlegget skal være minst 402 m og utføres i henhold til Kontaktledning, Prosjektering, Seksjonering.
Figur 8: Prinsipp for dødseksjon i AT-system med tre polet effektbryter.


11 Stabilitet i banestrømforsyningen

a) Kompatibilitetstudie:Analyser av lavfrekvent stabilitet og elektrisk resonansstabilitet skal gjøres i henhold til Banestrømforsyning, Prosjektering og bygging, Kraftsystem, Overharmoniske og dynamiske fenoméner.

  1. Utførelse: Dersom det er sannsynlig at det oppstår resonansfrekvenser i området mindre enn 250 Hz skal stabilitetsanalyser gjennomføres.
  2. Betingelse til 1: Teknologi skal konfereres ved kabelandel over 10 % på en matestrekning.
Følgende forhold tilsier resonansfrekvenser lavere enn 250 Hz:
  • lange seksjoner mellom to matestasjoner med andel kabel over om lag 10 % av strekningen
  • ensidig matede seksjoner på omlag 40 km eller mer med kun ett omformeraggregat i drift
  • ensidig matede lange seksjoner over om lag 80 km

b) Spenningsregulatorens statikk: På grunn av den lave overføringsimpedansen gitt av AT-system skal det vurderes en fallende spenningskarakteristikk i matestasjonene for å stabilisere disse mot hverandre og redusere effektflyten mellom dem, se også Banestrømforsyning, Vedlikehold, Energiforsyning.

Ved innkobling av lange linjer er det fare for koblingsoverspenninger. Med linjer som har lave resonansfrekvenser (stort innslag av kabler) er sannsynligheten for store overspenninger større. Ved innkobling med effektbryter og prøvemotstand er dette uproblematisk, men ved innkobling uten prøvemotstand (med lastskillebryter eller effektbryter i sonegrensebryter) kan det gi uakseptabelt høye koblingsoverspenninger.

c) Prøvemotstand: Innkobling av lange linjer uten bruk av prøvemotstand bør begrenses.

  1. Utførelse: kravene til vern ved innkobling i Banestrømforsyning, Prosjektering, Energiforsyning, Vern ved innkobling skal følges.

12 Forberedelse til AT-system

a) Forberedelse: Ved fornyelse av kl-anlegg (nye master og nytt ledningsanlegg) på strekninger der AT-system senere kan være aktuelt å bygge ut, skal det ved planleggingen og gjennomføringen av kl-fornyelsen forberedes for AT-system.[1]

1. Utførelse: Master og fundamenter skal tilpasses AT-system.[3]

Vanlig i dag er ca. 8,0 m gittermaster for BT-system. For AT-system bør mastene være minst 9,5 m + isolator på toppen som gir AT-ledninger 10 m over SOK. En kan sette spir på alle gittermaster og bjelkemaster slik at en mulighet er å dimensjonere mast og fundament for AT-ledninger på 10 m, men faktisk bygge bare den mastelengden som trengs (eksempelvis 8,5 m) for senere å foreta ettermontering spir. Systemtegninger/skisser finnes for spir både på gitter- og bjelkemaster.

2. Utførelse: Det bør prosjekteres med færrest mulig kryssinger av sporet.[3]

Kryssing av sporet/sidebytte for kl-master bør ikke skje ved ordinære vekslingsfelt da en ved fremtidige AT-ledninger som krysser sporet vil kunne få for liten avstanden mellom løftet ledning/avspenningsliner og AT-ledningene. En bør sette opp kl-master i innerkurve oftere enn normalt for å etterstrebe færrest mulig kryssinger av sporet. Eksempelvis i en S-kurve der kurveradiusen tillater det, kan en spare to kryssinger av sporet ved å bygge kl-mastene i innerkurve.

3. Utførelse: Ved kryssing av sporet (sidebytte) skal systemtegning for kryssing med AT-leder benyttes slik at krav til utnyttelse og utbøying overholdes.[3]

Ved lengre spenn der kryssing av sporet skjer bør det tas høyde for høyere kl-master slik at en sikrer minst 2 m mellom KL og NL/PL i krysningspunktet.

4. Utførelse: Forberedelse for fremtidig seksjonering av AT-ledninger og kontaktledning bør utføres for det fremtidige AT-systemet.[3]

Fremtidig koblingsbilde for AT-systemet bør utarbeides. Dersom det er behov for seksjonsfelt på blokkstrekning mellom to stasjoner bør vekslingsfelt i nytt kl-anlegg forsøkes plassert der dette fremtidige skillet blir. Dette vekslingsfeltet utføres som et seksjonsfelt (dvs. større isolasjonsavstander). Seksjonsfelt ved innkjørsignalene vil bli som før.[1]

5. Utførelse: Dimensjonering av beskyttelsesjording skal gjøres slik at den tilfredsstiller kravene når det bygges AT-system.[3]

Det må tas høyde for økt kortslutningsstrøm på strekningen, se Felles elektro/Prosjektering og bygging/Jording. Med AT-system vil det bli færre og større omformerstasjoner enn med BT-system, om det vil bli benyttet roterende omformere vil kortslutningsstrømmen kunne bli større. Et annet forhold er at bidraget til kortslutningsstrømmen fra andre fjerntliggende omformerstasjoner vil bli større når impedansen i overføringen blir mindre.

b) AT-ledere som returledere: Dersom det bygges kl-anlegg forberedt for AT-system, så kan AT-lederne (midlertidig) benyttes som returledere i et BT-system.[3]

  1. Utførelse: Sugetransformatorer skal da benyttes som vanlig.[3]

13 Spesielle regler for bygging av kl-anlegg med AT-system

Ved fornyelse av kl-anlegg med AT-system på eksisterende strekninger vil det være svært begrenset tid for arbeid i sporet. Normalt vil man klare å koble om maksimalt en ledningspart i løpet av ett langt skift.

a) Overgang fra BT- og AT-system: For å kunne drifte et kl-anlegg (også i en anleggsperiode) skal det enten være et operativt konvensjonelt kl-system med sugetransformatorer (BT-system) der minst halvparten av sugetransformatorene er i drift, eller et AT-system i henhold til kravene gitt her.

Ved bygging av AT-system foreslås følgende fremgangsmåte:
  1. Eksisterende kl-anlegg beholdes uforandret i ombyggingsperioden.
  2. Nye kl-master etableres mellom de gamle.
  3. AT-ledninger strekkes og seksjoneres som for planlagt ferdige anlegg. Det bør om mulig bygges minst 30 – 40 km med AT-system før omkobling av kontaktledningen gjennomføres.
  4. Alle RTU’er med nødvendig kabling, og oppkobling mot elkraftsentraler må etableres.
  5. Ny reléplan for planlagt ferdig AT-system må utarbeides (eksisterende revideres). Denne reléplanen bør også inneholde eventuelle midlertidige faser ved omkoblingen fra konvensjonelt kl-anlegg til kl-anlegg med AT-system. Nye vern må evt. anskaffes, monteres og driftsettelse ut fra dagens reléplan.
  6. Autotransformatorer med kiosker etableres med minst to parallelle transformatorer ved mating fra 15 kV-nivå (omformer/koblingshus) og én eller to transformatorer i enden av AT-system ved overgang til BT-system.
  7. Bryterarrangement for avgreining (T-mating) til kontaktledning bygges som for planlagt ferdig anlegg.
  8. AT-systemets komponenter (PL, NL og autotransformatorer) spenningssettes og testes. (Ytterligere beskrivelse av fremgangsmåte vil komme.)
  9. Omkobling fra drift med BT-system til drift med AT-system, men fortsatt gammelt kl-anlegg.

Generelt bør alle omkoblinger fra BT- til ATsystem gjøres slik at man kan koble tilbake til opprinnelig system. Det vil si at alle komponenter som frakobles eller kortsluttes (eksempelvis brytere, transformatorer, skjøter i spor) ikke fjernes fysisk før anlegg er testet og ”godkjent”. Omkobling må gjøres i løpet av en lengre togfri periode. Nødvendig tid til dette bestemmes av den totale strekningen som skal kobles om. Ved innkobling av AT-system til kontaktledningen foreslås følgende fremgangsmåte:

  1. Alle sugetransformatorer kortsluttes primært og sekundært (med bryter om denne finnes).
  2. Midlertidig loop/drop fra nye brytere til gammel kontaktledning etableres. Alle gamle seriekoplede kl-brytere åpnes og låses/sperres fysisk.
  3. Dersom det er langt mellom seksjonsfelt i det gamle kl-anlegget kan det være behov for å dele/seksjonere dette ytterligere. Da kan vekslingsfelt nærmest planlagt ny permanent seksjonering benyttes. Kontaktledningen ”åpnes” ved at drop/loop fjernes og benyttes midlertidig som seksjonering mellom to kl-seksjoner.

Dersom dette nye vekslingsfeltet skal benyttes som dele ved arbeid mot spenningssatt kontaktledning må det kontrolleres og evt. bygges om slik at det er tilstrekkelige avstander som i et seksjonsfelt.

  1. Kontaktledningen spenningssettes fra AT-systemet. Verifiserende tester av AT-systemet med belastning gjennomføres om ønskelig.
  2. Evt. andre tester for verifisering/godkjenning av AT-system gjøres nå.
  3. Bygging av nytt kl-anlegg vil kunne gjøres nå ved at nye utliggere monteres. Ledningspart for ledningspart erstattes med nytt kl-anlegg på allerede etablerte nye master.

Se også vedlegg som viser eksempel på sjekkliste før spenningssetting av kl-anlegg med AT-system.

14 Referenser

  1. 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,19 1,20 1,21 1,22 1,23 1,24 1,25 1,26 1,27 1,28 1,29 1,30 1,31 1,32 1,33 1,34 1,35 1,36 1,37 1,38 1,39 1,40 1,41 1,42 1,43 1,44 1,45 1,46 1,47 1,48 Magne Nordgård: Autotransformatorsystem for norske forhold – Teknisk godkjenning og krav til utførelse – Autotransformator-system med seksjonert kontaktledning. Jernbaneverket 24.06.2013. Dokument nr.: EK.800118-000.
  2. 2,0 2,1 2,2 Knut Karijord: Faseavstander og belastningsstrømmer i nytt kontaktledningsnett, Statnett, 18.05.2005. Dokument nr.: EB.800032-000.
  3. 3,00 3,01 3,02 3,03 3,04 3,05 3,06 3,07 3,08 3,09 3,10 3,11 3,12 3,13 3,14 3,15 3,16 3,17 3,18 3,19 3,20 3,21 3,22 Møtereferat: Oppsummering etter diskusjoner og høringsrunde – Regelverkskrav for AT-system – Konvertering av dagens krav til ny mal og noen regelverksendringer. Saksarkiv nr.: 201302483-5.
  4. Frode Redulfsen: Beregning av termisk belastbarhet for høyspentkabler – AT-system i jernbanetunneler, Norconsult, 02-05-2005. Dokument nr.: EB.800032-000.
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 Møtereferat: Arbeidsgruppe for gjennomgang av Teknisk regelverk for koblingsanlegg - Notat fra særarbeidsgruppe for gjennomgang av krav til autotransformatorer ved koblingsanlegg. Saksarkiv nr.: 201302483-7.
  6. György Varju: Further investigation of AT-system for the Norwegian railway, Part 1, Ammended version, Short-circuit impedance seen by the protection relay. Varju EMC Bt, 2005, Dokument nr.: EB.800037-000.
  7. György Varju: Further investigation of AT-system for the Norwegian railway, part 2 EMC study for ATPLNL system in Norway, Varju EMC Bt, 2005, Dokument nr. : EB.800038-000.
  8. Notat: Vurdering av spenningsfall over seksjonert KL. Saksarkiv nr.: 200300285-17.
  9. 9,0 9,1 9,2 9,3 9,4 9,5 Magne Nordgård: Banestrømforsyning på dobbeltspor - Vurdering av alternative systemer for banestrømforsyning på dobbeltspor. Jernbaneverket, 17.03.2010. Dokument nr. EB.800101-000.
  10. 10,0 10,1 10,2 10,3 10,4 10,5 10,6 10,7 10,8 Møtereferat:Møtereferat fra møte 20.04.2012 angående kravformulering i Teknisk regelverk for kl-anlegg med AT-system med dobbeltspor. Saksarkiv nr.: 201101543-9.
  11. 11,0 11,1 11,2 11,3 11,4 11,5 11,6 11,7 Møtereferat: Oppsummering av møter og diskusjoner i forbindelse med TSI-sikkerhet i tunneler. Saksarkiv nr.: 201101543-14.
  12. 12,0 12,1 12,2 12,3 12,4 12,5 12,6 12,7 12,8 Nye krav i Teknisk regelverk angående AT-system og sikkerhet i tunneler ihht krav stilt i TSI. Saksarkiv nr.:Sak201101543-15.

15 Vedlegg