Jording i jernbaneanlegg

Transkript

1 Jording i jernbaneanlegg Jernbaneverket Teknologi Jernbaneteknikk Øyvind Stensby, 5. februar 2016

2 Plan for presentasjonen Introduksjon til elektrisk jernbane og ulike kontaktledningssystemer Lovgrunnlag Lover, forskrifter, TSI-er og standarder Noen viktige forskriftskrav Fareidentifikasjon hvilke spesielle forhold må håndteres ved elektrisk jernbane? Det er listet opp 7 forhold Gjennomgang av farer lysark for hver fare Kort om grensesnitt mellom jernbanens returkrets og nettselskapenes jordingsanlegg Nytt Teknisk regelverk

3 Elektrisk jernbane

4 Elektrisk jernbane - Kjøreskinnene Returvei for strøm fra tog Referansepotensial for utjevninger Jordingselektrode Togdeteksjon I tillegg må skinnene ha mekaniske egenskaper for å tåle kreftene fra tog.

5 Kontaktledningssystemer Enkelt kontaktledningssystem Sugetransformatorsystem med retur i kjøreskinner

6 Flere kontaktledningssystemer Sugetransformatorsystem med returleder Autotransformatorsystem med PL, NL og seksjonert kl

7 Hva styrer oss? Lover Lov om tilsyn med elektriske anlegg og elektrisk utstyr (eltilsynsloven) Lov om anlegg og drift av jernbane, herunder sporvei, tunnelbane og forstadsbane m.m. (jernbaneloven) Forskrifter Forskrift om elektriske forsyningsanlegg (FEF) Forskrift om elektriske lavspenningsanlegg (FEL) Forskrift om samtrafikkevnen i jernbanesystemet (samtrafikkforskriften) Tekniske spesifikasjoner for interoperabilitet (TSI-er) Standarder NEK 900 (EN ) NEK 440 NEK 400 Bedriftskrav Jernbaneverket: Teknisk regelverk

8 Et viktig forskriftskrav FEF 8-6 Anlegg skal utformes slik at tilgjengelige potensialforskjeller, berøringsspenninger og strømmer i jord og jordledere ikke representerer personfare eller fare for skade på utstyr eller materiell.

9 Fareidentifikasjon Identifikasjon Type Beskrivelse Fare 1 Berøringsfare Isolasjonssvikt i banestrømforsyningsanlegget Fare 2 Fare 3 Fare 4 Fare 5 Fare 6 Berøringsfare Berøringsfare Berøringsfare Skade på utstyr Driftsforstyrrelse; togulykke Kontaktledningen kan komme i berøring med ledende deler og sette disse under spenning Togs strømavtaker kan komme i berøring med ledende deler og sette disse under spenning Belastning og kortslutning kan medføre potensialforskjell mellom returkretsen og omgivelsene Retur- og kortslutningsstrøm kan gå gjennom ledere som er koplet parallelt med returkretsen Feilfunksjon på togdeteksjon Fare 7 Skade på utstyr Lynspenninger

10 Fare 1: Isolasjonssvikt i banestrømforsyningen Faren håndteres ved å utjevne alle utsatte ledende deler til returkretsen. Da går alle kortslutninger som følge av isolasjonssvikt direkte til returkretsen: berøringsspenning minimeres feil detekteres av vernutrustning og medfører (nesten) umiddelbar frakopling av feilen.

11 Fare 2 og 3: Kontaktledning og spenningssatt strømavtaker i kontakt med ledende deler EN : «sone for kontaktledning»: risikosone der kontaktledningen kan falle ned «sone for strømavtaker»: risikosone der spenningssatt strømavtaker kan komme ved feil.

12 Fare 2 og 3: Ledende deler i «sone for kontaktledning» og i «sone for strømavtaker» Ledende deler som er plassert i «sone for kontaktledning» og i «sone for strømavtaker» skal være beskyttet slik at spenningssetting via nedfalt kontaktledning eller via strømavtaker ikke medfører fare for personer. Normal beskyttelse: Utjevning til returkretsen Der dette er upraktisk kan andre tiltak i stedet vurderes: hinder beskyttelsesskjerm tilkoplet returkretsen plassering utenfor rekkevidde adgangsbegrensning

13 Fare 4: Potensialstigning i returkretsen

14 Fare 4 Potensialstigning i returkretsen Tillatt tilgjengelig berøringsspenning er angitt i NEK 900: Varighet inntil 5 minutter: Varighet inntil 0,3 sekunder: Varighet inntil 0,1 sekund: 65 V 480 V 785 V Dette kan håndteres ved å: vise at berøringsspenning som følge av potensialstigning i returkretsen ikke overstiger kravene (beregning, måling) gjennomføre tiltak for å begrense fare som følge av spenningsstigning i returkretsen

15 Fare 4 Beskyttelse mot returpotensiale Bruk av utjevninger Bruk av hindre Isolasjon av ståplass fra jord (eks. tørr pukk) Plassering utenfor rekkevidde Plassering av ledende deler tilkoplet returkretsen i armlengdes avstand fra andre ledende deler Bruk av adgangskontroll (instruert personell) Reduksjon av returpotensialet ved bedre jordforbindelser

16 Fare 4 Om jordingselektroder Kjøreskinnene er i seg selv svært gode jordforbindelser. Som verste tilfelle er følgende motstander beregnet: Frekvens Hz Impedans ohm 16,7 2, ,0 35 Tilknyttede mastefundamenter o.l. gir en ytterligere stor reduksjon i motstanden Impedans (3 km) ohm Ekstra jordingselektroder vil kun i liten grad påvirke motstanden mot sann jord Ekstra jordingselektroder er normalt ikke hensiktsmessig

17 Fare 5 Strøm i ledere parallelt med returkretsen Termisk oppvarming som følge av strøm i langsgående ledende deler: Gjerder og autovern Håndløpere Vannrør og fjernvarmerør Kabelskjermer Jordledere og nøytralledere for lavspenningsnett Fare som følge av spenningsforskjell i seksjoneringspunkter og ved brudd må vurderes. Hvis delen er dimensjonert for strømmen, kan den utjevnes til returkretsen i flere punkter. Hvis delen ikke er dimensjonert for strømmen, skal den seksjoneres mellom hvert tilkoplingspunkt.

18 Fare 5 strøm i langsgående ledende deler kabelskjermer

19 Fare 5 strøm i langsgående ledende deler lavspenningsnett

20 Fare 6 Forstyrrelse på togdeteksjon Togdeteksjonssystemer i bruk i Jernbaneverket: Akseltellere Sporfelter Dobbeltisolert 95/105 Hz Enkeltisolert 95/105 Hz TI 21 audiofrekvent sporfelt (2 4 khz) FTG S audiofrekvent sporfelt (4 17 khz) Planoverganger: 10 / 50 khz

21 Fare 6 sporfelter dobbeltisolert 95/105 Hz Mulige løsninger: Utjevning via filterimpedans Bruk av langsgående jordleder Utjevning via spenningsbegrensende komponent (VLD, NEK 900) Isolering av utjevnede deler fra jord

22 Fare 6 sporfelter Jordingsanlegg og returstrøm skal ikke føre til at skinnebrudd kan medføre sikkerhetsfeil. Dette er en fare ved skinnebrudd på stasjoner, og det er en grunn til at Jernbaneverket utarbeider egne krav for utforming av returkrets på stasjoner. Eksempelet er en av tre tillatte prinsippløsninger for stasjoner med dobbeltisolert sporfelt.

23 Fare 7: Lynspenninger Lynspenning ledes inn i returkretsen via overspenningsavleder. Dette fører til stor potensialstigning, og kan bryte ned isolasjon i kabler og ledere, og starte brann. Signalanlegg er sårbare Tiltak for bedret immunitet for sårbare anlegg: bruk av skilletransformatorer for ledere tilknyttet kjøreskinner begrenset lengde for kabler tilknyttet kjøreskinner potensialutjevning av kabelskjerm og utstyr til kjøreskinner Tiltak for redusert emisjon fra overspenningsavledere: etablering av impulselektrode ved overspenningsavleder tilkobling av overspenningsavleder til returkretsen via en stor høyfrekvent impedans: filterimpedans hensiktsmessig forlegning og koplinger

24 Grensesnitt mellom returkrets og jordingsanlegg for nettselskap Ved sammenkopling kan følgende farer oppstå: Fare 4: Potensialet fra returkretsen kan overføres til nettselskapets jordingsanlegg Faren er normalt håndterbar Fare 5: Ved sammenkopling flere steder mellom nettselskapets jordingsanlegg og returkretsen, vil returstrøm gå gjennom jordingsanlegget Faren er håndterbar ved å sikre tilstrekkelig dimensjonering av jordledere Ofte er det mest praktisk å separere returkretsen fra nettselskapenes jordingsanlegg, men: Sammenkopling er tillatt under forutsetning at det utarbeides en avtale med aktuelt nettselskap om hvordan farene håndteres (NEK 900)

25 Nytt Teknisk regelverk Jernbaneverkets tekniske regelverk for jording har krav til utførelse for å håndtere spesielle utfordringer rundt jording i jernbaneanlegg. Regelverket er publisert fullstendig revidert:

26 Teknisk regelverk hva er nytt? Fokus på farer og risikovurderinger Mindre fokus på konkret utførelse Tiltak benyttes kun i den grad det er nødvendig for å håndtere farene. Bruken av tiltak skal begrunnes Det betyr: Færre jordforbindelser og utjevningsforbindelser enn tidligere Mer bruk av alternative beskyttelsestiltak Mindre fokus på «kontroll» på hvor returstrømmen går Det betyr også: Større behov for beregning av tilgjengelige spenningsforskjeller på konkrete strekninger Mer bruk av NEK 900 og NEK 440 Beregningsforutsetninger er angitt i standardene

27 Vurdering av risiko Forskrift om elektriske forsyningsanlegg 2-2: Det skal gjennomføres en risikovurdering for å kartlegge risiko i og i tilknytning til det elektriske anlegget. Ved utførelsen skal risikovurderingen legges til grunn for valg av løsninger. Dette skal dokumenteres. Jernbaneverket forventer derfor at bakgrunnen for alle valg av løsninger i prosjekter er begrunnet i en dokumentert risikovurdering Valg av løsning i henhold til valgte standarder og Teknisk regelverk anses som en tilstrekkelig risikovurdering Der standarder og Teknisk regelverk åpner for flere løsninger, skal begrunnelse for valg dokumenteres

28 Takk for meg