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