Post on 10-Feb-2021
1 av 46
KONTAKTLEDNINGSANLEGG
av
Bjørn Ivar Olsen, ETE
bygger på tidligere forelesning av Frode Nilsen, (versjon: TI02a),
senere revidert av Hege Sveaas Fadum og Thorleif Pedersen.
2 av 46
INNHOLD:
• Introduksjon/hensikt
• Hva er et kl-anlegg?
• Komponenter/begreper
• Viktige tekniske
fagdisipliner
• Grensesnitt
3 av 46
4114 km jernbane i Norge
2562 elektrifiserte
Første private
elektrifiserte strekning
Thamshavn-Svorkmo 1908
Første offentlige
elektrifiserte strekning
Oslo-Brakerøya 1922
4 av 46
Hvorfor kontaktledningsanlegg?
• Overordnet: Elektrisk togdrift
• Økonomi/politisk: Økonomiske og
miljømessige gevinster
• Teknisk: Energioverføring
5 av 46
Kontaktledningsanleggets tekniske mål:
Anlegget skal være best mulig i stand til å kunne overføre
strøm mellom kontakttråd og strøm-avtaker i de vandrende
kontaktpunkter
6 av 46
Komponenter/begreper
7 av 46
8 av 46
AVSPENNING
• Fast avspenning
• Lodd avspenning
• Fix avspenning
9 av 46
SIKK-SAKK
• For å redusere slitasjen på strømavtakeren monteres
kontaktledningen i sikksakk
10 av 46
DELSYSTEMER
• Fundamenter i bakken - Geologi
• Master og åk - Statikk
• Vi skal kjøre tog på anlegget - Dynamikk
• Overføring av elektrisk energi - Elektro
11 av 46
DELSYSTEMER
Geologi
Grunnforhold
Statikk
Konstruksjoner i ro
Dynamikk
Det svingende delsystem
ElektroStrømmer og spenninger
Det totale kl-system
12 av 46
GEOTEKNISKE KRAV
Fundament-deformasjoner
og setninger må være
innenfor det akseptable med
de laster/påkjenninger som
kan opptre
13 av 46
FUNDAMENTERING
• Grunnforhold
• Fundamentdybde
• Såleutforming
• Pakking/støtte
• Forsterkninger
• Frostsikring
Plasstøpte
Nedborede
14 av 46
DELSYSTEMER
Geologi
Grunnforhold
Statikk
Konstruksjoner i ro
Dynamikk
Det svingende delsystem
ElektroStrømmer og spenninger
Det totale kl-system
15 av 46
STATISKE KRAV
MASTER OG ÅK SKAL STÅ I RO!
når de belastes med
kontaktledningsstrekk,
strekk i returledning og andre
ledninger,
samt belastninger fra
vind, snø og is
0M
0F
16 av 46
MASTETYPER
• B-master
• H-master
• GMB-master
• Tremaster
17 av 46
18 av 46
19 av 46
20 av 46
21 av 46
ÅK
Åk benyttes dersom sporene er såpass nær hverandre at det
ikke er plass til enkeltmaster
22 av 46
UTLIGGERE
Dobbeltutliggere Enkeltutliggere
23 av 46
UTLIGGERE
• Strekkutligger
24 av 46
UTLIGGERE
• Trykkutligger
25 av 46
DELSYSTEMER
Geologi
Grunnforhold
Statikk
Konstruksjoner i ro
Dynamikk
Det svingende delsystem
ElektroStrømmer og spenninger
Det totale kl-system
26 av 46
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
27 av 46
DYNAMISKE KRAV
• Kontinuerlig
kontaktkraft
mellom 40 og
125 N.
• Normalfordelt
28 av 46
29 av 46
Strømavtaker
30 av 46
Fritt profil for strømavtaker
Spormidt vinkelrett på
skinneoverkantplanet
900
1150
1250
250
150
31 av 46
Klemmefritt rom
32 av 46
SVINGEKRETSEN
33 av 46
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
Vmaks 1 [km/t] 140 160 200 250
Vmaks 2 [km/t] 120* 120 160 210
Strekk kontakttråd [kN] 7 10 10 15
Strekk bæreline [kN] 7 10 10 15
Strekk y-line [kN] - - 2,3 3,5
Max spennlengde [m] 60 70 70 65
KL-part [m] 1600 1500 1500 1200
* usikker
34 av 46
DELSYSTEMER
Geologi
Grunnforhold
Statikk
Konstruksjoner i ro
Dynamikk
Det svingende delsystem
ElektroStrømmer og spenninger
Det totale kl-system
35 av 46
ELEKTRISKE KRAV
• Strømkretsen --”HEL VED”
• Sikkerhet mot direkte og
indirekte berøring
• Isolasjonsavstander
• Sikker utkobling ved feil
36 av 46
STRØMVEIER
Returleder: Strømflyt i skinner, jord og returledning fra lok tilbake til
omformer
Fremleder: Strømflyt i kontaktledningen fra omformer til lok
37 av 46
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
38 av 46
SUGETRANSFORMATORER
skinner Isolerte skjøter
Kontaktledningspart 1
a b 0
B Kontaktledningspart 2 A
39 av 46
DEN ELEKTRISKE KRETS
Uten returledning
3 km
sugetransformatorer
tog
omformerstasjon
kontaktledning
skinner
kontaktledningsstrøm
returstrøm
40 av 46
DEN ELEKTRISKE KRETS
Med returledning - to ulike systemer
41 av 46
INDUKSJON
• Strømførende ledninger
induserer magnetiske felter
• Felter med motsatt polaritet
opphever hverandre
• Dette prinsippet utnyttes i
anlegg med returledning
Autotransformatorsystem +/- 15 kV
PL + NL - prinsipp - seksjonert KL
Skinnegang
15 kV samleskinne
returstrøm samleskinne
Omformerstasjon
100 %
100 %
100 %
100 %
50 %
50 % 50 %
50 %
Negativledning – NL -15 kV
1o km 1o km 1o km
Kontaktledning KL + 15 kV
Positivledning PL + 15 kV 100 % 100 %
100 %
50 %
50 %
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
95
00
1000
56
00
71
00
44 av 46
SYSTEMPARAMETRE ELEKTRO
Spenning [V] 15000
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
250/150
Kortslutningsstrømmer [kA] Ik,maks Ik,min
10/20 1) 2-3 2)
1) Termisk dimensjonering, beregning av berøringsspenninger
2) Dimensjonerende for innstilling av vern, verdiene er sterkt avhengig av systemkonfigurasjon!
45 av 46
GRENSESNITT
Kontaktledningsanlegg
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
Omgivelser/miljø: •Urbane strøk
•Naturlandskap
•EMC (jording/induksjon
Overbygning: •Horisontal/vertikal-trase
•Sporveksler/kryss
•Skinner
•Ballast
Underbygning: •Bruer
•Tunneler/skjæringer
•Kabelkanaler
•Gjerder
•Plattformer
•Drenering
Operatørene: •Togmateriell
•Strømavtaker
46 av 46
Hva har dere lært?
• Komponenter og begreper
• 4 ulike fagdisipliner
• Grensesnitt til annen infrastruktur og omgivelser
OPPSUMMERING
47 av 46
REFERANSER
Nilsen, F: Kontaktledning -- En overordet innføring, , (versjon: TI02a)
Jernbaneverkets tekniske regelverk: Kontaktledning, Felles elektro (https://trv.jbv.no/wiki/Hovedside)
Slik fungerer Jernbanen, se internett: http://www.jernbaneverket.no/jernbanenettet/slik_fungerer_jernbanen/article.jhtml?articleID=1238261
Jernbanestatistikk 2007, Jernbaneverket
48 av 46
49 av 46
50 av 46