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


Weź udział w konkursie, zdobywaj wiedzę i atrakcyjne nagrody! »

Liga specjalistów - konkurs

Jesteś profesjonalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Jesteś uczniem lub studentem kierunku technicznego?
czytam dalej »

 


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania »?

Słupy oswietlenia zewnętrznego - na co zwrócić uwagę przy wyborze? »

Ranki łączniki gniazdka Szynoprzewody - małe i średnie instalacje
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia ulicznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

automatyka przemysłowa elektronika
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Dobór ograniczników przepięć typu 1 »

Energetyka wiatrowa w Polsce wady i zalety?

ograniczniki konwersja energii elektryczne
Kombinowane ograniczniki przepięć jako urządzenia do ograniczania przepięć mają za zadanie zmniejszenie do bezpiecznych poziomów napięcia w instalacji elektrycznej oraz na wejściu zasilanych urządzeń: podczas operacji łączeniowych ń (...) czytam więcej » Udział odnawialnych źródeł energii w Polsce stanowi około 14% całkowitej produkcji energii elektrycznej, z czego energetyka wiatrowa stanowi obecnie ponad... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

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?

Pobierz darmowy ebook i usprawnij instalacje przewodów »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - przewodnik
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Poznaj najskuteczniejsze sposoby oznaczania kabli i komponentów wykorzystywanych w branżach elektrycznych i telekomunikacyjnych... czytam dalej »


Odczyty cyfrowe - przyrządy przeznaczone do wyświetlania położenia »

czytniki cyfrowe Współpracują z przetwornikami przemieszczeń liniowych (liniały) i kątowych (enkodery). Wykonywane są w różnych wersjach dostosowanych do (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Inteligentny system dystrybucji mocy »

Liczniki energii jakie wybrać szafy sterownicze
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Uniwersalne zastosowanie, w pojedynczych szafach sterowniczych, jak też w kompletnych systemach... 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 »
9/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Metody badania funkcji zabezpieczeń nadprądowych przekaźników elektroenergetycznych
  • - Fotowoltaika szansą rozwoju dla komunikacji miejskiej
Zobacz szczegóły

Zmiany w programie Mój Prąd

Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Morskiej poinformował, że został skorygowany wzór wniosku o dofinansowanie w ramach programu Mój Prąd. Wprowadzona zmiana umożliwia...

Przekaźnik instalacyjny o wysokiej odporności na prąd udarowy

RPI-1ZI-U24A firmy Relpol, to nowy przekaźnik instalacyjny, który wytrzymuje prąd załączania 120 A w czasie 20 ms. Przekaźnik ten przeznaczony jest do załączania obwodów o wysokim...
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

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