KONTAKTLEDNINGSANLEGG

Transkript

1 KONTAKTLEDNINGSANLEGG av Bjørn Ivar Olsen, ETE bygger på tidligere forelesning av Frode Nilsen, (versjon: TI02a), senere revidert av Hege Sveaas Fadum og Thorleif Pedersen. 1 av 46

2 INNHOLD: Introduksjon/hensikt Hva er et kl-anlegg? Komponenter/begreper Viktige tekniske fagdisipliner Grensesnitt 2 av 46

3 4114 km jernbane i Norge 2562 elektrifiserte Første private elektrifiserte strekning Thamshavn-Svorkmo 1908 Første offentlige elektrifiserte strekning Oslo-Brakerøya av 46

4 Hvorfor kontaktledningsanlegg? Overordnet: Elektrisk togdrift Økonomi/politisk: Økonomiske og miljømessige gevinster Teknisk: Energioverføring 4 av 46

5 Kontaktledningsanleggets tekniske mål: Anlegget skal være best mulig i stand til å kunne overføre strøm mellom kontakttråd og strøm-avtaker i de vandrende kontaktpunkter 5 av 46

6 Komponenter/begreper 6 av 46

7 7 av 46

8 AVSPENNING Fast avspenning Lodd avspenning Fix avspenning 8 av 46

9 SIKK-SAKK For å redusere slitasjen på strømavtakeren monteres kontaktledningen i sikksakk 9 av 46

10 DELSYSTEMER Fundamenter i bakken - Geologi Master og åk - Statikk Vi skal kjøre tog på anlegget - Dynamikk Overføring av elektrisk energi - Elektro 10 av 46

11 DELSYSTEMER Det totale kl-system Geologi Grunnforhold Dynamikk Det svingende delsystem Statikk Konstruksjoner i ro Elektro Strømmer og spenninger 11 av 46

12 GEOTEKNISKE KRAV Fundament-deformasjoner og setninger må være innenfor det akseptable med de laster/påkjenninger som kan opptre 12 av 46

13 FUNDAMENTERING Grunnforhold Fundamentdybde Såleutforming Pakking/støtte Forsterkninger Frostsikring Plasstøpte Nedborede 13 av 46

14 DELSYSTEMER Det totale kl-system Geologi Grunnforhold Dynamikk Det svingende delsystem Statikk Konstruksjoner i ro Elektro Strømmer og spenninger 14 av 46

15 STATISKE KRAV MASTER OG ÅK SKAL STÅ I RO! når de belastes med kontaktledningsstrekk, strekk i returledning og andre ledninger, F 0 M 0 samt belastninger fra vind, snø og is 15 av 46

16 MASTETYPER B-master H-master GMB-master Tremaster 16 av 46

17 17 av 46

18 18 av 46

19 19 av 46

20 20 av 46

21 ÅK Åk benyttes dersom sporene er såpass nær hverandre at det ikke er plass til enkeltmaster 21 av 46

22 UTLIGGERE Enkeltutliggere Dobbeltutliggere 22 av 46

23 UTLIGGERE Strekkutligger 23 av 46

24 UTLIGGERE Trykkutligger 24 av 46

25 DELSYSTEMER Det totale kl-system Geologi Grunnforhold Dynamikk Det svingende delsystem Statikk Konstruksjoner i ro Elektro Strømmer og spenninger 25 av 46

26 KONTAKTKRAFT Den kraft som opptrer mellom strømavtaker og kontakttråd en vandrekraft som vandrer med togets hastighet gir et løft i ledningen øker med hastigheten genererer bølger 26 av 46

27 DYNAMISKE KRAV Kontinuerlig kontaktkraft mellom 40 og 125 N. Normalfordelt 27 av 46

28 28 av 46

29 Strømavtaker 29 av 46

30 Fritt profil for strømavtaker Spormidt vinkelrett på skinneoverkantplanet 30 av 46

31 Klemmefritt rom 31 av 46

32 SVINGEKRETSEN 32 av 46

33 SYSTEMPARAMETRE S35 S20B S20A S25 Kontakttrådhøyde [m] 5,60 5,60 5,60 5,30 Systemhøyde [m] 1,60 1,60 1,60 1,80 V maks 1 [km/t] V maks 2 [km/t] 120* Strekk kontakttråd [kn] Strekk bæreline [kn] Strekk y-line [kn] - - 2,3 3,5 Max spennlengde [m] KL-part [m] * usikker 33 av 46

34 DELSYSTEMER Det totale kl-system Geologi Grunnforhold Dynamikk Det svingende delsystem Statikk Konstruksjoner i ro Elektro Strømmer og spenninger 34 av 46

35 ELEKTRISKE KRAV Strømkretsen -- HEL VED Sikkerhet mot direkte og indirekte berøring Isolasjonsavstander Sikker utkobling ved feil 35 av 46

36 STRØMVEIER Fremleder: Strømflyt i kontaktledningen fra omformer til lok Returleder: Strømflyt i skinner, jord og returledning fra lok tilbake til omformer 36 av 46

37 RETURSTRØM Strømmen fra lokomotivet til omformerstasjonen vil dels flyte i skinnene og dels i jord Der vi har returledning vil en vesentlig andel flyte i denne For å sikre at strømmene i jord ikke blir for store eller kommer på avveie, benyttes sugetransformatorer 37 av 46

38 SUGETRANSFORMATORER Kontaktledningspart 1 A B Kontaktledningspart 2 a 0 b skinner Isolerte skjøter 38 av 46

39 DEN ELEKTRISKE KRETS Uten returledning omformerstasjon kontaktledning skinner 3 km sugetransformatorer kontaktledningsstrøm tog returstrøm 39 av 46

40 DEN ELEKTRISKE KRETS Med returledning - to ulike systemer 40 av 46

41 INDUKSJON Strømførende ledninger induserer magnetiske felter Felter med motsatt polaritet opphever hverandre Dette prinsippet utnyttes i anlegg med returledning 41 av 46

42 Autotransformatorsystem +/- 15 kv PL + NL - prinsipp - seksjonert KL Omformerstasjon 15 kv samleskinne returstrøm samleskinne 1o km 1o km 1o km 50 % Negativledning NL -15 kv 50 % 50 % 100 % 100 % 100 % 50 % 50 % 50 % 100 % 100 % Positivledning PL + 15 kv 100 % Kontaktledning KL + 15 kv 100 % Skinnegang

43 JBV - AT med NL + PL - 9,5 m mast Plassering på topp av mast Minimum 2 m mellom KL og AT-systemet Kan ha frakobling på KL og jobbe på denne (vedlikehold, tilsyn, mindre feilretting) med spenning på NL og PL => Alltid tosidig mating / samkjøring mellom omformere PL- og NL - lederne som kabel: I tunneler Under kryssende bruer Under kryssende høyspentlinjer 1000

44 SYSTEMPARAMETRE ELEKTRO Spenning [V] Frekvens [Hz] 16 ⅔ Maks kontinuerlig strøm [A] 600 / 800 Impedans min/maks [ohm pr. km] 0,14 / 0,33 Sugetransformatoravstand [km] 3 Isolasjonsavstander [mm] statisk/dynamisk Kortslutningsstrømmer [ka] I k,maks I k,min 250/150 10/20 1) 2-3 2) 1) Termisk dimensjonering, beregning av berøringsspenninger 2) Dimensjonerende for innstilling av vern, verdiene er sterkt avhengig av systemkonfigurasjon! 44 av 46

45 GRENSESNITT Signal- og teleanlegg: Signalplassering Felleskomponenter (filterimpedanser, skinner, ) Sporfelter Kabler (kryss/nær-føring) EMC (jording/induksjon) Tekniske hus/rom/skap Lavspenningsanlegg: Biforbruk/reservestrøm Jording Tekniske hus/rom/skap Kontaktledningsanlegg Omgivelser/miljø: Urbane strøk Naturlandskap EMC (jording/induksjon Underbygning: Bruer Tunneler/skjæringer Kabelkanaler Operatørene: Gjerder Togmateriell Plattformer Strømavtaker Drenering Overbygning: Horisontal/vertikal-trase Sporveksler/kryss Skinner Ballast 45 av 46

46 OPPSUMMERING Hva har dere lært? Komponenter og begreper 4 ulike fagdisipliner Grensesnitt til annen infrastruktur og omgivelser 46 av 46

47 REFERANSER Nilsen, F: Kontaktledning -- En overordet innføring,, (versjon: TI02a) Jernbaneverkets tekniske regelverk: Kontaktledning, Felles elektro ( Slik fungerer Jernbanen, se internett: Jernbanestatistikk 2007, Jernbaneverket 47 av 46

48 48 av 46

49 49 av 46

50 50 av 46