JERNBANEVERKET. Leksjon om Banestrømforsyning og kontaktledningsanlegg

Transkript

1 JERNBANEVERKET Leksjon om Banestrømforsyning og kontaktledningsanlegg

2 Mål for leksjonen Hvorfor det er omforming av elektrisk energi til togfremføring Hvordan banestrømforsyningen og kontaktledningsanlegget (KL) er bygget opp Hvordan går strømmen i et kontaktledningsanlegg Hvordan banestrømforsyningen driftes Hvordan banestrømforsyningen sikres Energimåling

3 Strømforsyning Signal-og teleanlegg Omgivelser/miljø Underbygning Kontaktledningsanlegg Overbygning Lavspenningsanlegg Brukere og togselkaper

4 Energiforsyning i Jernbaneverket Energi leverer omformet elektrisk energi til hele jernbanenettet i Norge Energi planlegger, bygger, drifter og forvalter eierskapet til energiforsynings-anleggene i Jernbaneverket Energi kjøper og selger elektrisk kraft til alle togselskap i Norge

5 Energi er en resultatenhet i Infrastrukturdivisjonen

6 Organisering av Energi Drift Teknisk/operativ støtte Spesialist-team Omformerdrift Operativ styring Systemdrift

7 Kort om Energi 557 mill. kr. i omsetning (2013) 166 mill. kr. kr omsatt i prosjekter (invensteringer/fornyelser) (2013) 66 ansatte 700 GWh omsatt 100% fornybar energi (2011)

8 Energiforsyning i Jernbaneverket

9 Energiforsyning av Jernbanenettet

10 Energiforsyning i Jernbaneverket 35 omformerstasjoner 5 mobile statiske 73 installerte aggregater 5 transformatorstasjoner 1 kraftstasjon 246 km høyspent tilførselsnett Landsdekkende driftssentral

11 4114 km jernbane i Norge 2562 elektrifiserte Første private elektrifiserte strekning Thamshavn-Svorkmo 1908 Første offentlige elektrifiserte strekning Oslo-Brakerøya 1922 Første høyhastighetsbane i Norge åpnet i 1998 (Gardermobanen)

12 Tekniske anlegg i Energi

13 Tekniske anlegg i Energi

14 Generator stator 14 av 46

15 Motor stator

16 Generatorpoler

17 Motorpoler

18

19

20

21 Energiforsyning i Jernbaneverket Fjernovervåking: Alle elkraftanlegg er fjernstyrbart fra elkraftsentraler. Omformerstasjoner, transformatorstasjoner og kraftstasjon Koblingshus Kontaktledningsbrytere (om lag halvparten) Sonegrensebrytere Kondensatorbatteri Kraftforskyningsanleggene styres fra/via Energis driftssentral på Stortorvet (Oslo) Alt øvrig anlegg styres fra regionenes elkraftsentraler, lokalisert i Oslo S, Drammen, Kristiansand, Bergen og Trondheim (Fron)

22 Energiforsyning i Jernbaneverket Sikring av strømforsyningen Samkjøring Hele det elektrifiserte jernbanenettet i Norge er samkjørt. Dette krever at også samkjøring på trefasesiden. Fordeler: 3 fasenettet : * sammenlagring av effektuttak * redundans 1 fasenettet : samme som for 3 ~ * jevnere spenningsnivå på kontaktledningen * redusert strømvarmetap i kontaktledningen

23 Energiforsyning i Jernbanenettet Prinsipp for mating mellom 2 omformerstasjoner Omformerstasjon 1 Omformerstajon 2 Hovedsamleskinne Hovedsamleskinne X - samleskinne X - samleskinne 1. Linjeavgang Reservefelt Sonegrensebryter 1. Linjeavgang Reservefelt 2. linjeavgang M 2. linjeavgang M M

24 Energiforsyning i Jernbaneverket Vern for beskyttelse ved feil i omformerstasjoner Overstrømsvern Underspenningsvern Tilbakematingsvern Temperaturovervåking m.m. Vern for beskyttelse ved feil i kontaktledningsanlegget Overstrømsvern Underspenningsvern Distansevern (trigger på lav impedans) Kombinasjon høy strøm og lav spenning (kun sonegrensebrytere) Nødfrakobling

25 Energiforsyning i Jernbaneverket Nødfrakobling Hensikt Dersom togleder (i driftssentral) eller togekspeditør (ute på en stasjon) oppdager en farlig situasjon skal vedkommende ha mulighet til å fjerne kontaktledningsspenningen/ kjørestrømmen raskt og effektivt.

26 Nye mobile omformere

27 European Railway Energy Settlement System ERESS avregningssystem satt i drift 1. januar 2007

28 European Railway Energy Settlement System (ERESS) Energimålinger samt togets GPS posisjon samles inn for 5 minutters intervaller. Målingene sendes fra toget til en sentral server i Belgia, overføres via GSM nettverk. Togselskapene logger seg på avregningssystemet via en Webside og får tilgang til måleverdier fra sine tog. Energi kan fakturere togselskapene etter faktisk energiforbruk. Et godt verktøy for å analysere energiforbruk og måle nytten av energieffektiviseringstiltak Energimåleren registrerer også tilbakemating av energi, togsett/lok bygget senere enn ca 1980 har mulighet for tilbakemating av energi.

29 European Railway Energy Settlement System

30 Kontaktledning Introduksjon/hensikt Hva er et kl-anlegg? Komponenter/begreper Viktige tekniske fagdisipliner Grensesnitt

31 Hvorfor kontaktledningsanlegg? Overordnet: Elektrisk togdrift Økonomi/politisk: Økonomiske og miljømessige gevinster Teknisk: Energioverføring 31 av 46

32 Kontaktledningsanleggets tekniske mål Anlegget skal være best mulig i stand til å kunne overføre strøm mellom kontakttråd og strøm-avtaker i de vandrende kontaktpunkter 32 av 46

33 Komponenter/begreper

34

35 AVSPENNING Fast avspenning Lodd avspenning Fix avspenning

36 SIKK-SAKK For å redusere slitasjen på strømavtakeren monteres kontaktledningen i sikksakk

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

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

39 MASTERTYPER B-master H-master GMB-master Tremaster

40 FUNDAMENTERING Grunnforhold Fundamentdybde Såleutforming Pakking/støtte Forsterkninger Frostsikring Plasstøpte Nedborede

41

42

43

44 ÅK Åk benyttes dersom sporene er såpass nær hverandre at det ikke er plass til enkeltmaster

45 UTLIGGERE Enkeltutliggere Dobbeltutliggere

46 Strekkutligger UTLIGGERE

47 Trykkutligger UTLIGGERE

48 KONTAKTKRAFT Den kraft som opptrer mellom strømavtaker og kontakttråd En vandrekraft som vandrer med togets hastighet Gir et løft i ledningen Øker med hastigheten Generer bølger

49 DYNAMISKE KRAV Kontinuerlig kontaktkraft mellom 40 og 125 N Normalfordelt

50

51 Fritt profil for strømavtaker Spormidt vinkelrett på skinneoverkantplanet

52 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

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

54 Strømflyt i kontaktledningen fra omformer til lok Strømflyt i skinner, jord og returledning fra lok tilbake til omformer

55 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 sugestransformatorer

56 SUGETRANSFORMATORER Kontaktledningspart 1 A B Kontaktledningspart 2 a 0 b skinner Isolerte skjøter 56 av 46

57 DEN ELEKTRISKE KRETS Uten returledning omformerstasjon 3 km sugetransformatorer kontaktledningsstrøm kontaktledning skinner tog returstrøm

58 DEN ELEKTRISKE KRETS Med returledning-to ulike systemer

59 Autotransformatorsystem +/- 15 kv PL+NL-prinsipp-sekjsonert KL

60 JBV-AT med NL+PL-9,5 m mast 1000 Plassering på topp av mast Minimum 2 m mellom KL og ATsystemet 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

61 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!

62 REFERANSER Nilsen, F: Kontaktledning -- En overordet innføring,, (versjon: TI02a) Jernbaneverkets tekniske regelverk: Kontaktledning, Felles elektro ( Slik fungerer Jernbanen, se internett: 61 Jernbanestatistikk 2007, Jernbaneverket

63

64 Mål for leksjonen Hvorfor det er omforming av elektrisk energi til togfremføring Hvordan banestrømforsyningen og kontaktledningsanlegget (KL) er bygget opp Hvordan går strømmen i et kontaktledningsanlegg Hvordan banestrømforsyningen driftes Hvordan banestrømforsyningen sikres Energimåling

65 TAKK FOR OPPMERKSOMHETEN!