Oddziaływanie zakłóceniowe i niebezpieczne linii kablowych 110 kV na kolejową infrastrukturę telekomunikacyjną

Interference of railway telecommunications infrastructure caused by 110 kV power cable lines
Rozkład natężenia pola magnetycznego na powierzchni ziemi, nad trasą 1-torowej linii kablowej 110 kV, podczas zwarcia 1-fazowego (1,5 m, 9,05 kA, T2)
Rozkład natężenia pola magnetycznego na powierzchni ziemi, nad trasą 1-torowej linii kablowej 110 kV, podczas zwarcia 1-fazowego (1,5 m, 9,05 kA, T2)
Rys. autorzy (Rynkowski, Mazurek, Szatkowski)

Wprowadzenie pociągów dużych prędkości do polskiej sieci kolejowej spowodowało dynamiczny rozwój infrastruktury kolejowej. Istniejące linie kolejowe zaczęły podlegać gruntownej modernizacji, również w obszarze infrastruktury elektroenergetycznej. Do zasilania nowo projektowanych podstacji trakcyjnych dość powszechnie zaczęto stosować linie wysokiego napięcia 110 kV, których trasa bardzo często przebiega równolegle do torów kolejowych – w zbliżeniu do kolejowych kabli telekomunikacyjnych i sterowniczych.

W artykule:

• Analiza oddziaływania – parametry wyjściowe
• Zakres prac i wymagania
• Obliczenie SEM i współczynników redukcyjnych

Przedmiotem artykułu jest ocena możliwości powstania zagrożenia zakłóceniowego i niebezpiecznego w podziemnych liniach infrastruktury kolejowej na skutek zbliżenia do linii kablowej 110 kV (dalej LK110), stanowiącej zasilanie Podstacji Trakcyjnej. Analiza dotyczy przykładowej trasy LK110 o długości 8,7 km, przebiegającej równolegle do linii kolejowej, z uwzględnieniem wielu miejsc zbliżeń i skrzyżowań z grupami kabli sygnalizacyjnych i telekomunikacyjnych.

Czytaj też: Wyposażenie rozdzielnic średniego napięcia >>

Analiza oddziaływania – parametry wyjściowe

Jako dane do analizy przyjęto kable typu XRUHAKXS 1240RMC/50 64/110 (123) kV, ułożone w układzie trójkątnym, z obustronnym uziemieniem żył powrotnych. Prąd obciążenia długotrwałego LK110 wynosi ok. 40 A, a prądy zwarcia 1- i 3-fazowego: 13,7 kA. Maksymalny czas zwarcia: 0,5 s. Przyjęto, że odległość kabli i przewodów infrastruktury kolejowej od trasy LK110 zmienia się w szerokich granicach: od ok. 136 m do 0,3 m. Na trasie LK110 występuje pięć typów kabli telekomunikacyjnych, które mogą być poddane oddziaływaniu zakłóceniowemu (tab. 1.). Średnie odległości dla zakłócanych kabli (od K1 do K5) wynoszą odpowiednio: 2,7 m, 2,7 m, 8,3 m, 18,1 m i 10,3 m. Znane są typy kabli, natomiast nie ma informacji o sposobie połączenia i uziemienia metalowych powłok kabli telekomunikacyjnych. Na podstawie otrzymanych informacji założono, że nie są one uziemione, z wyjątkiem jednego, zbrojonego kabla w osłonie włóknistej.

Zakres prac i wymagania

Prace prowadzące do oceny zagrożenia zakłóceniowego obejmują analizę danych dokumentacyjnych dotyczących warunków budowy i wykonania linii kablowej 110 kV oraz określenie jej parametrów eksploatacyjnych w obszarze zbliżeń i skrzyżowań z kablowymi liniami telekomunikacyjnymi. Ustalenie warunków geometrycznych dotyczących lokalnych zbliżeń, przeliczenie ich na równoważny układ równoległy oraz określenie wartości prądów zwarciowych jest niezbędnym elementem w postępowaniu obliczeniowym dotyczącym zagrożenia zakłóceniowego i niebezpiecznego w obszarze sterowniczej i telekomunikacyjnej infrastruktury linii kolejowej [2, 4, 6, 7]. Dla oceny zagrożenia pod uwagę powinny być wzięte napięcia generowane na drodze sprzężeń magnetycznych i galwanicznych oraz oddziaływania na skutek zbliżeń do obszarów rozpływu prądu zwarcia do ziemi (konduktancyjne).

W zakres prac wchodzi analiza rozkładów pola magnetycznego (PM) w warunkach pracy ciągłej i zwarciowej, a także analiza oddziaływania i obliczenia sumarycznej wartości napięć (SEM) indukowanych w liniowej infrastrukturze telekomunikacyjnej dla najostrzejszych warunków generacji zakłóceń. Analiza obejmuje również wybór i obliczenia związane z zastosowaniem środków zapobiegawczych oddziaływaniom zakłóceniowym i niebezpiecznym. Analiza dotyczy głównie wpływu oddziaływania magnetycznego rozpatrywanego w obwodach telekomunikacyjnych znajdujących się w odległości do 50 m, względem osi trasy linii kablowej 110 kV.

Tab. 1. Grupy kabli zakłócanych i podstawowe dane wyjściowe do obliczeń

Zgodnie z wymaganiami (PN-IEC 60364) i ewentualnymi zagrożeniami porażeniowymi przyjęto, że sumaryczna wartość napięcia indukowanego w liniach telekomunikacyjnych (SEM) nie powinna przekroczyć 65 V w pracy ciągłej oraz 200 V podczas krótkotrwałego (tz ≤ 0,5 s) 1-fazowego zwarcia z ziemią. Wartość dopuszczalnego napięcia konduktancyjnego określono na poziomie 4 kV. Pod uwagę wzięto też wartości napięć probierczych przypisanych poszczególnym rodzajom kabli. Napięcia dopuszczalne dla kabli z uwagi na wytrzymałość elektryczną nie powinny przekroczyć 1200 V. Wymagania te, przytoczono z literatury przedmiotowej oraz wymagań VDE [2].

Obliczenia i analiza indukowanej wartości sumarycznej SEM poprzedzone zostały określeniem podstawowych parametrów linii kablowej, koniecznych do obliczenia współczynnika redukcyjnego linii z uwagi na proponowane zastosowanie kabli jednożyłowych typu XRUHAKXS 64/110 kV z żyłami powrotnymi o przekroju 50 mm2. Obliczenia i określenia podstawowych parametrów linii wyznaczano wykorzystując metody związane z obwodami o składowych symetrycznych oraz z pojęciem obwodu ziemnopowrotnego [6]. Korzystano też z danych podanych w specyfikacji technicznej kabla 110 kV. Wyniki tych obliczeń porównywano z wynikami obliczeń uproszczonych, często stosowanych w praktyce. Pod uwagę brano wpływ systemu uziemieniowego znajdującego się w obszarze zbliżenia i oddziaływania.

Biorąc pod uwagę parametry elektryczne linii kablowej oraz założenia uzupełniające wykonano obliczenia sieciowe, na podstawie których obliczono prądy zwarciowe decydujące o wartości indukowanych napięć wzdłuż całej linii ze zbliżeniami i skrzyżowaniami. Na podstawie obliczeń sieciowych określono przewidywane zmiany 1-fazowego prądu zwarciowego o wartości początkowej 13,7 kA i czasie zwarcia 0,5 s.Na podstawie obliczeń rozkładów PM (rys. 1.) stwierdzono, że wartość maksymalna natężenia pola magnetycznego na powierzchni ziemi, dla 1,5 m głębokości ułożenia linii, nie przekracza 60 A/m, a szerokość pasa oddziaływania pola o wartości większej od 3 A/m zamyka się w granicach 20 – 50 m. Obliczenia szerokości pasa oddziaływania pola magnetycznego były jedną z podstaw do określenia zakresu odległości kabli telekomunikacyjnych branych pod uwagę w obliczeniach napięć zakłóceniowych.

Przeprowadzona analiza i szacunkowe obliczenia prądów uziomowych i napięć wywołanych oddziaływaniem konduktancyjnym pozwoliły na stwierdzenie, że odległość kabli telekomunikacyjnych i przewodów od miejsca uziemienia na końcach LK110, a wiec w Głównym Punkcie Zasilającym i Podstacji Trakcyjnej jest wystarczająco duża, aby oddziaływanie prądu zwarcia płynącego do ziemi można uznać za bezpieczne.

W celu obliczenia napięć zakłóceniowych, generowanych w kablach infrastruktury kolejowej, określano długość zbliżenia d i wyznaczano odległości a1 i a2 dla każdego [3,4] kilku metrowego odcinka zbliżenia, będącego częścią całego zbliżenia trasy linii kablowej do określonego kabla telekomunikacyjnego. Odległości te zostały przeliczone na równoległe odległości równoważne ‘a’ (rys. 2.). W dalszych obliczeniach przyjęto odcinki d o długości 5 m i 10 m. Przestrzegano zasady, aby iloraz odległości a1 i a2 był większy od 0,3 i mniejszy od 3. Dla każdej odległości równoważnej obliczano indukcyjność (reaktancję) wzajemną między obwodami ziemnopowrotnymi.

Zmiany odległości kabla telekomunikacyjnego
Rys. 2. Zmiany odległości kabla telekomunikacyjnego K1, przewodu kompensacyjnego z K2 i 1. szyny linii kolejowej od trasy LK110 kV. Na wykresie uwidoczniono zmiany rezystywności ziemi roZ w obszarze trasy linii kablowej 110 kV, a także przebieg zmian 1-fazowego prądu zwarciowego Iz1 w kierunku PT

Obliczenia wykonano dla rezystywności elektrycznej ziemi równej 50, 200 i 500 Ωm. Do obliczeń wynikowych brano pod uwagę rezystywność 100 Ωm. Ostateczne przeliczenia wykonano dla pomierzonej rezystywności ziemi w obszarze trasy i zbliżeń, o średniej wartości 1083 Ωm. Różnice w oddziaływaniu, napięciu indukowanym, w zależności od rezystywności elektrycznej ziemi w zakresie 50 – 1083 Ωm dochodzą do rzędu 20%.

Obliczenie SEM i współczynników redukcyjnych

Określnie indukowanego napięcia (SEM) w żyłach narażanych kabli wykonano początkowo dla symetrycznego obciążenia żył roboczych kabla XRUHAKXS 64/110 kV z żyłami powrotnymi 50 mm2, tzn. dla obciążenia długotrwałego w zakresie 32 – 400 A oraz dla obciążenia 3-fazowym prądem zwarciowym o wartości 13,7 kA. Następne obliczenia dotyczyły przede wszystkim, wpływu 1-fazowego prądu zwarciowego o wartości 13,7 kA przy założeniu maksymalnej długości oddziaływania tzn. przy założeniu, że zwarcie wystąpi na końcu linii kablowej, w podstacji trakcyjnej. Może to być mało prawdopodobne, ale możliwe. W założonym przypadku indukowana SEM będzie największa. Natomiast zwarcia w każdym punkcie trasy, odległym od końca LK110, skutkować będą zawsze mniejszą wartością napięć zakłóceniowych w kolejowej infrastrukturze sygnalizacyjno-telekomunikacyjnej.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[oddziaływanie zakłóceniowe, infrastruktura kolejowa, kable, zakłócenia, linie kablowe, polska sieć kolejowa, kable sterownicze, kable, sieci elektroenergetyczne, infrastruktura energetyczna]

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 6/2019

Wybrane dla Ciebie


Inżynier w lesie - zobacz video! »

Inżynier w lesie Materiały stworzone przez inżynierów dla inżynierów. Testy produktów od kluczowych dostawców (...) chcę zobaczyć »


Jednoobwodowy licznik energii - jaki wybrać?»

Czy znasz, ekologiczną alternatywę dla agregatów »

Licznik energii jaki wybrać systemy zasilania
Zasilacze awaryjne trzeciej generacji z bardzo wysoką sprawnością 96% w trybie On-Line oraz ze znakomitym współczynnikiem mocy 1(...) czytam więcej » W połączeniu z elektroniką prezentuje ona szczyt nowoczesnej technologii agregatów prądotwórczych (...) czytam dalej »

 


Specjalne ramki do specjalnych wnętrz »

Kamery termowizyjne Perfekcyjne dopełnienie nowoczesnego wnętrza.
Prosta, ponadczasowa forma, jakość wykonania, niezawodny system, to tylko niektóre (...)
czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Jak zmniejszyć swój rachunek za energię »

automatyka przemysłowa zmniejsz rachunki za prąd
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Oszczędzaj na rachunkach za prąd w domu lub firmie. Wystarczy Po Prostu Energia (...) zobacz ile możesz oszczędzić »

 


Gdzie znajduje zastosowanie współczesna termowizja?

Kamery termowizyjne Zadbaj o bezpieczeństwo i uniknij awarii. Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można (...) czytam dalej »

 


Potrzebujesz pomocy w wyborze UPS-a? Sprawdź ten przewodnik »

Bezpanelowe pozyskiwanie energii słonecznej - jak to zrobić?

UPS zasilacze bezpanelowa energia słoneczna
Urządzenia elektroniczne, których używasz do codziennej komunikacji, rozrywki i zapewnienia rodzinie bezpieczeństwa, są narażone na uszkodzenia spowodowane nieoczekiwanymi przerwami w dostawach energii elektrycznej, (...) czytam więcej » Innowacje i technologia przeszły długą drogę. Rzeczywiście wkroczyliśmy w nową generację nowoczesnych udogodnień, które nie tylko sprawiają, że nasz styl życia jest bardziej luksusowy i komfortowy, ale... czytam dalej »

Szybki i łatwy sposób na budowę Twojego indywidualnego systemu wizyjnego»

zasilanie gwarantowane Badania przeprowadzone przez Computer Business Review wykazały, że od 2013 roku mamy do czynienia z dynamicznym wzrostem przenoszenia przez przedsiębiorców zasobów danych do tzw. chmury obliczeniowej (cloud computing). W związku z tym stale wzrastają wydatki przeznaczan ... czytam dalej »


Automatyka przemysłowa - zobacz najlepsze rozwiązania »

Kontenerowa stacja transformatorowa Minibox »

Czujniki i automatyka Rozdzielnice kontenerowe
Zarówno w sektorze energetyki tradycyjnej jak i odnawialnej, czujniki oraz automatyka muszą być odporne na oddziaływaniu warunków środowiskowych. Ekstremalne ... czytam więcej » Zasilane są najczęściej z sieci SN o napięciu znamionowym od 6 do 36 kV. Ze względu na budowę stacje mogą być wnętrzowe lub napowietrzne. Funkcją stacji transformatorowej SN/nn jest transformacja ... czytam dalej »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Osprzęt elektroinstalacyjny dla elektryka »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - jakie wybrać
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Zobacz jaki osprzęt wybrać i porównaj parametry... czytam dalej »


Transformatory oraz dławiki dostosowane do indywidualnych wymagań »

transformatory ei Mają zastosowanie w sieciach przesyłowych i rozdzielczych. Stosowane są do zasilania układów trakcyjnych w pojazdach szynowych, w instalacjach wykorzystujących napędy (...) czytam dalej »


Liczniki energii elektrycznej - poznaj nowe »

Switch zarządzalny – czy warto? Jaki wybrać?

Liczniki energii jakie wybrać Switche niezarządzalne
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Switch zarządzalny daje możliwość nie tylko stworzenia siecilokalnej, ale daje wiele innicf możliwości. Między innymi pozwala także dostosować porty, a więc i parametry sieci do... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
7-8/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 7-8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Obciążalność prądowa ciągła przewodów szynowych wielkoprądowych SN
  • - Instalacje elektryczne w osiedlowych budynkach wielorodzinnych
Zobacz szczegóły

Inteligentne liczniki od innogy

innogy instaluje w Warszawie innowacyjne liczniki energii elektrycznej, które podnoszą skuteczność zdalnych pomiarów zużycia energii. Rozwiązania zastosowane w licznikach pozwalają na...

MITRA LED

Właściwe oświetlenie drogowo-parkowe pozwala znacznie zredukować koszty eksploatacji, będąc rozwiązaniem zarówno ekonomicznym, estetycznym, jak i ekologicznym. Lena Lighting S.A. oferuje...
Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów komunikacji. Wydajność standardu Fast Ethernet,...
Cantoni Motor S.A. Cantoni Motor S.A.
Grupa Cantoni została pionierem w produkcji silników elektrycznych już w XIX wieku i od tego czasu kontynuuje misję wdrażania...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl