Nødfrakobling

__NUMBEREDHEADINGS__

Nødfrakobling

Figur 1 Eksempel på nødfrakoblingsstrekninger og sløyfer

Hensikt med nødfrakobling

Nødfrakoblingen har til oppgave å, i en nødsituasjon, koble bort berørte 15 kV linjer og gjøre disse spenningsløse.

Det finnes to teknikker for nødfrakobling, konvensjonell teknikk med en strømsløyfe i en Cu-kabel, hvilestrømsløyfe, og en teknikk basert på tonesignalering i et fiberoptisk transmisjonsnett, tonesignalsløyfe. Den største forskjellen i kontrollutrustningen mellom de to teknikkene er at DC/DC-omformeren, strømregulatoren og det strømfølsomme reléet er erstattet av en tonesender og en tonemottager. Tonesignalsløyfene er i dag i bruk på strekningen Oslo S - Eidsvoll.

Overordnet beskrivelse av nødfrakobling

I figur 1 er det vist et forslag til oversikt over nødfrakoblingsstrekningene i Oslo-området. Den overordnede beskrivelsen baserer seg på denne figuren i håp om at leseren skal få en oversikt over hvordan nødfrakoblingen fungerer.

Nødfrakoblingen er delt opp i strekninger. Lengden på strekningene er gitt ut i fra vurderinger av trafikksikkerheten. En nødfrakoblingsstrekningen kan bestå av flere nødfrakoblingssløyfer, et eksempel på det er nødfrakoblingsstrekningen Lillestrøm – Eidsvoll i figuren. Denne består av sløyfen fra Lillestrøm til Jessheim og sløyfen fra Jessheim til Eidsvoll. Dersom dette er tilfelle må disse sløyfene være koblet sammen slik at om en sløyfe løses ut, løses hele strekningen. Fordi koblingshuset på Eidsvoll ikke har en egen effektbryter for Eidsvoll stasjon blir også nødfrakoblingsstrekningen Lillestrøm – Eidsvoll koblet ut ved utløsning av nødfrakoblingssløyfen Eidsvoll – Tangen fra CTC-anlegget.

Utløsning av en nødfrakoblingssløyfe fra CTC-anlegget skal også normalt gi utløsning inn mot knutepunktet/stasjonen som sløyfen grenser mot. Dette vises på figuren med stiplet linje fra CTC-knappen, se på strekningen Oslo-Lillestrøm (GMB), her går det stiplet linje både til Oslo S og til Lillestrøm stasjon.

Alle delkomponentene og kabler i koblingsanlegg som inngår i nødfrakoblingssløyfene er merket av hensyn til tilgjengelighet. Dette for å lette feilsøking og reparasjon for å ha minst mulig ute-tid for nødfrakoblingen ved feil.

Hvilestrømsløyfe

Figur 2: Hvilestrømsløyfe med DC/DC omformere, strømfølsomt rele og utløsning fra signalutrustningen

Mellom matestasjoner som mater en bestemt strekningen føres en fysisk strømsløyfe i en parkabel. Sløyfenes strekning bestemmes av beliggenheter til omformerstasjoner og koblingshus. Sløyfestrømmen er 12 mA DC fra en matestasjon.

Funksjon

Brytes en nødfrakoblingssløyfe, skal alle effektbrytere som mater effekt mot den aktuelle banestrekningen løse ut og gjøre strekningen spenningsløs. Dersom det mates for eksempel fra en reservebryter, så skal også denne løses ut. Strømsløyfen skal kunne brytes av operatør på CTC-sentralen og med trykknapper i matestasjoner og på alle betjente jernbanestasjoner på aktuell strekning. Strømsløyfen brytes også ved brudd på kabelen. Nødfrakobling kan utføres uavhengig av tilstanden på omformerstasjonens/kobingshusets LOKAL–FJERN-omkobler. Signal for utført nødfrakobling overføres også til elkraftsentralen.

Nødfrakoblingsutrustningen består av relébasert kontrollutrustning plassert i reléskap. I tillegg finnes det en manøverenhet med nødfrakoblingsknapper for hver sløyfe plassert i kontrollrom.

Ved nødfrakobling gir et strømfølsomt relé i sløyfen ordre til utløsningskretsen om å løse ut 15 kV linjebryteren(e). For å få sikker funksjon på utkoblingen i aktuelle stasjoner skal utløsningsbruddet holdes i 5 sekunder. Når en nødfrakoblingssløyfe er brutt med mer enn 10 sekunder indikeres dette med feilsignal.

Dersom nødfrakoblingssløyfen er utløst, legges en utløsningspuls på 15 kV linjebryteren(e) i 5 minutter. I løpet av denne tiden er 15 kV linjebryteren(e) blokkert for innkobling. Innkobling blir først mulig når denne tiden har gått ut.

Kontrollutrustning

Figur 3: Nødfrakoblingssløyfe med hvilestrøm

Systemet bygger på en hvilestrømsløyfe mellom stasjoner. Hvilestrømmen holder et relé i de aktuelle stasjonene inne. En regulator mater ut hvilestrømmen på 12 mA på nødfrakoblingssløyfen gjennom en aktiv regulering. I gamle sløyfer må spenningen regnes ut på bakgrunn av impedansen i kretsen slik at sløyfestrømmen blir 12 mA. DC/DC omformere mater via en diodekobling, på den måten blir det et galvanisk skille mellom stasjonsbatteriet og nødfrakoblingssløyfen. DC/DC omformerne mates med 110 V DC fra egen sikring.

Regulatoren er bare innkoblet om sløyfen står i tilstand MATENDE og IKKE PASSERENDE. I tilstand GJENNOMGÅENDE eller PASSERENDE kobles regulatoren bort og en annen stasjon i sløyfen sender ut hvilestrømmen. På denne stasjonen må funksjon stå i tilstand MATENDE, og IKKE PASSERENDE kan ikke være innkoblet.

Feil på hvilestrømsløyfe

Mulige feil på hvilestrømsløyfen er kortslutning og jordfeil. En kortslutning kan skje like ved utmatingspunktet på nødfrakoblingssløyfen eller i den andre enden av sløyfen. Skjer kortslutningen nær utmatingspunktet vil det bli en stor strømøkning, maksimalt 20 mA. Dersom kortslutningen skjer lengst borte fra utmatingen blir det en liten strømøkning.

Dersom det konstateres økende hvilestrøm ved uforklarlige bryterutløsninger og eventuelt signal ”Nødfrakobling”, må dette oppfattes som feil på nødfrakoblingsutstyret. Det er da stor fare for at det har skjedd en kortslutning på hvilestrømsløyfen. Nødfrakoblingssløyfen settes da ut av drift og elkraftsentralen varsler beredskapsvakt hos Tele og togleder.

Ved jordfeil på en av trådene i nødfrakoblingssløyfen vil det i de aller fleste tilfellene oppstå jordfeilsindikering i det matepunktet som forsyner nødfrakoblingssløyfen. De fleste jordfeil vi gi strømøkning, men likevel vil ikke alle jordfeilene registreres i mA-meteret fordi det bare er strømmen i den ene tråden i nødfrakoblingssløyfen som blir registrert. Ved kortslutning vil høyst sannsynlig effektbryter(e) i omformerstasjoner som ikke har strømregulator , løse ut for nødfrakobling.

Tonesignalsløyfe

Figur 4: Prinsipp, nødfrakobling med tonesløyfe

Ved utbygging av tele- og datatransmisjonsnett benyttes det i dag digitalteknikk og optokabler. Dette gjør det naturlig å erstatte strømsløyfene i nødfrakoblingen med tonesignalsløyfer som kan kommunisere over optofibernett med PCM utrustning. Tonesignalsløyfer gir høyere tilgjengelighet ved redundans i fibernettet enn strømsløyfer. Dersom kabelen til strømsløyfen blir ødelagt finnes det ikke noen omkoblingsmuligheter, men om fiberen blir defekt kan tonesignalene raskt kobles over på en annen sløyfe.

Nødfrakoblingssløyfe med tonesignal over digitalt nett med PCM-teknikk gir flere muligheter for backup av kanaler og justering/trimming av signalnivåer til og fra transmisjonsnettet. For hver tilkobling av enheter i sløyfen, som innkobles i kaskade (seriekobles), må signalene omdannes til et analogt signal.

PCM-teknikken gir mulighet til automatisk omkobling til alternative talekanaler, såkalt rerouting, om en talekanal ikke fungerer. Omkobling til alternativ kanal må skje uten at mottagerens relékontakt i tonesløyfen rekker å bryte.

En sløyfe kobles opp for tonesignaler via talekanaler i kommunikasjonsnettet med tonegenerering fra en tonesignalsender til en eller flere tonesignalmottagere. Signal mellom sender og mottager kan brytes med hjelp av nødfrakoblingstrykknapper. For å etablere en nødfrakoblingssløyfe med talekanaler i ett digitalt transmisjonsnett anvendes en utrustning utviklet av Banverket i Sverige. Denne består av

• Sender, som genererer et signal bestående av to sammenlagrede tonefrekvenser
• Mottager, med relékontaktutgang

Funksjonaliteten for nødfrakoblingssløyfe med tonesignalering oppfyller samme krav som strømmatede sløyfer og begge sløyfetypene kan tilkobles reléautomatikk. Funksjonsmessig kan senderen sammenlignes med DC/DC-omformeren og strømregulatoren, og mottageren med det strømfølsomme reléet i den konvensjonelle nødfrakoblingsutrustningen.

Funksjon

Gjennom å sende et tonesignal bestående av to sammenlagrede toner i talekanaler via det optiske transmisjonsnettet (PCM-nett) mellom tilgrensende stasjoner dannes en nødfrakoblingssløyfe. Denne holdes aktiv gjennom eksistens av tonene. Dersom tonene blir borte aktiveres nødfrakoblings-automatikken i stasjonene samtidig og løser ut aktuelle 15 kV brytere for aktuell nødfrakoblingsstrekning.

Tonekretsen kan bli brutt enten fra togdriftsentralen, ved hjelp av lokal nødfrakoblingsknapp eller ved feil på PCM-nettet. Nødfrakoblingen kan skje uavhengig av tilstand for LOKAL-FJERN-venderen. Ved utløst nødfrakobling sendes signal til elkraftsentralen.

Utrustningen for nødfrakobling består av relébasert kontrollutrustning plassert i reléskap i tillegg til manøverenhet med nødfrakoblingsknapp for hver sløyfe plassert i kontrollrommet.

Tonesignalene i sløyfene indikeres delvis på senderenheten med to lysdioder og på mottagerenheten med to lysdioder. I tillegg indikeres det med en diode om utgangsreléet i mottageren er inne. Både sender og mottager indikerer om hjelpespenningen er tilstede ved hjelp av lysdioder. Mottager og sender er plassert i reléskap sammen med reléutrustningen. For å se om tonesignalet er aktivt indikeres samtlige sløyfer på kontrollrommet og elkraftsentralen med signalet NØDFRAKOBLINGSSLØYFE OK.

Ved nødfrakobling gir mottageren i sløyfen ordre til utløsningskretsen om å løse ut 15 kV linjebryteren. For å få sikker funksjon i aktuelle stasjoner holdes utløsningsbruddet i 5 sekunder. Når en nødfrakoblingssløyfe er brutt med mer enn 10 sekunder indikeres dette med feilsignal.

Dersom nødfrakoblingssløyfen er utløst, legges en utløsningspuls på 15 kV linjebryteren(e) i 5 minutter. I løpet av denne tiden er 15 kV linjebryteren(e) blokkert for innkobling. Innkobling blir først mulig når denne tiden har gått ut.

Kontrollutrustning

Figur 5: Nødfrakoblingssløyfe med tonesignal

Nødfrakobling med tonesignal bygger på at et tonesignal sendes mellom stasjonene i nødfrakoblingssløyfen. En sender mater ut tonesignalet i nødfrakoblingssløyfen. En mottager i stasjonene ”lytter” på tonesignalet og løser ut berørte brytere om tonesignalet brytes. Senderen og mottageren mates med 110 V DC fra egen sikring.

Senderen er bare innkoblet om sløyfen er i tilstand MATENDE og IKKE PASSERENDE. I tilstandene GJENNOMGÅENDE og PASSERENDE kobles senderes bort, og en annen stasjon i sløyfen sender ut tonesignalet. I stasjonen som sender, må tilsvarende funksjon stå i tilstand MATENDE og IKKE PASSERENDE skal ikke være innkoblet.

Driftstilstander for nødfrakobling

Nødfrakoblingen har flere driftstilstander. Her kommer en oversikt over disse og hva de representerer. Tilstandene er vist i figur 3, hvilestrømsløyfe og 5, tonesignalsløyfe.

Driftstilstand NORMAL / UNORMAL

Om nødfrakoblingssløyfen brytes i driftstilstand NORMAL, løses nødfrakoblingssløyfens ordinære 15 kV-linjebryter og reservebryter (dersom en X-skillebryter er innkoblet) i stasjonen ut.

Om nødfrakobling gjøres i UNORMAL driftstilstand løser samtlige nødfrakoblingssløyfer i stasjonen. Dette gir utkobling av samtlige 15 kV-linjebrytere og eventuelle reservebrytere som er innkoblet i tilgrensende stasjoner til aktuelle nødfrakoblingssløyfer.

Vanligste årsak til at nødfrakoblingsutrustningen står i tilstand UNORMAL er sammenkobling av 15 kV-linjeavganger i kontaktledningsanlegget.

Driftstilstanden kan kobles inn/ut og indikeres både lokalt i kontrollrommet, samt i elkraftsentralen, avhengig av tilstand på LOKAL/FJERN-venderen.

Driftstilstand I DRIFT / UTE AV DRIFT

Driftstilstand I DRIFT er normal driftstilstand når nødfrakoblingsutrustningen er i drift.

Ved driftstilstanden UTE AV DRIFT er nødfrakoblingen ikke i funksjon og et eventuelt brudd på nødfrakoblingssløyfen vil ikke medføre at utgående linjeavganger løser ut. Denne driftstilstanden anvendes ved vedlikehold og reparasjon av nødfrakoblingsutrustningen.

Ved driftstilstand UTE AV DRIFT i nye anlegg er utløsningspulsen til 15 kV-linjebryteren blokkert, for øvrig er nødfrakoblingsutrustningen i funksjon. I de nye anleggene anvendes denne driftstilstanden også ved testing av nødfrakoblingsutrustningen uten å løse ut 15 kV-linjebryteren.

Driftstilstanden kan kobles inn/ut og indikeres både lokalt i kontrollrommet samt i elkraftsentralen, avhengig av tilstand på LOKAL/FJERN-venderen.

Driftstilstand STRØM PÅ / STRØM AV og TONE PÅ / TONE AV

Driftstilstanden STRØM PÅ / TONE PÅ er normal driftstilstand hvor hvilestrømmen / tonesignalet i nødfrakoblingssløyfen er i drift.

Ved driftstilstanden STRØM AV / TONE AV er hvilestrømmen/tonesignalet i nødfrakoblingssløyfen avstengt. Denne driftstilstanden benyttes ved vedlikehold/reparasjon av nødfrakoblingssløyfen. Før man kobler inn denne driftstilstanden må først driftstilstanden UTE AV DRIFT være innkoblet for å hindre at bryterne løser ut når sløyfestrømmen / tonesignalet avstenges.

Driftstilstanden kan kobles inn/ut og indikeres både lokalt i kontrollrommet samt i elkraftsentralen, avhengig av tilstand på LOKAL-FJERN-venderen.

Driftstilstand MATENDE/ GJENNOMGÅENDE

Denne driftstilstanden finnes bare i enkelte nye koblingsanlegg.

Er stasjonen i driftstilstanden MATENDE generer / sender den hvilestrømmen / tonesignalet i nødfrakoblingssløyfen. Andre stasjoner som er koblet til denne nødfrakoblingssløyfen skal være i driftstilstand GJENNOMGÅENDE.

Ved driftstilstanden GJENNOMGÅENDE mottar stasjonen hvilestrømmen / tonesignalet i nødfrakoblingssløyfen. En av de andre stasjonene i sløyfen er i driftstilstand MATENDE.

Driftstilstanden kan kobles inn/ut og indikeres både lokalt i kontrollrommet samt i elkraftsentralen, avhengig av tilstand på LOKAL-FJERN-venderen.

Hensikten med å kunne mate sløyfene fra begge ender er redundans. Hvis strømforsyningen blir borte, kan sløyfen mates fra en annen.

Driftstilstand PASSERENDE / IKKE PASSERENDE

Denne driftstilstanden finnes bare i enkelte nye koblingsanlegg.

I driftstilstanden PASSERENDE passerer hvilestrømmen / tonesignalet videre til en tilstøtende nødfrakoblingssløyfe som også må være i driftstilstand PASSERENDE. Dette får som konsekvens at disse to eller flere sløyfer er sammenkoblet og opptrer som én nødfrakoblingssløyfe. Nødfrakobling i denne driftstilstanden vil løse ut alle sammenkoblede sløyfer. Nødfrakoblingssløyfer med tonesignal og nødfrakoblingssløyfer med hvilestrøm kan ikke kobles sammen som PASSERENDE.

Hensikten med denne koblingsmuligheten er å kunne koble to nødfrakoblingssløyfer sammen til en nødfrakoblingsstrekning.

Driftstilstanden IKKE PASSERENDE indikerer at nødfrakoblingssløyfen ikke er koblet sammen med en tilstøtende sløyfe.

Driftstilstanden kan kobles inn/ut og indikeres både lokalt i kontrollrommet samt i elkraftsentralen, avhengig av tilstand på LOKAL-FJERN-venderen.

Koblinger

Inn og utkobling av nødfrakobling

For å unngå utilsiktet nødfrakobling er det viktig at driftstilstandene kobles i riktig rekkefølge.

Rekkefølge ved utkobling

1. Nødfrakoblingsutstyret i matestasjon(er) som ikke mater nødfrakoblingssløyfen settes først UT AV DRIFT.

2. Nødfrakoblingsutstyret i matestasjon som mater nødfrakoblingssløyfen settes deretter UT AV DRIFT.

3. Etter at nødfrakoblingsutstyret er satt UT AV DRIFT, kan sløyfestrøm/tonesignal slås av, SLØYFESTRØM AV /TONE AV.

Rekkefølge ved innkobling

1. Før nødfrakoblingsutstyret settes i drift må sløyfestrøm/tonesignal være slått på, SLØYFESTRØM PÅ / TONE PÅ.

2. Nødfrakoblingsutstyret i matestasjon som mater nødfrakoblingssløyfen settes først I DRIFT.

3. Nødfrakoblingsutstyret i matestasjon(er) som ikke mater nødfrakoblingssløyfen settes deretter I DRIFT.

Meldingsrutiner

Meldingsrutiner ved nødfrakobling

Nødfrakobling kan skje ved ordresending (CTC) fra togleder eller ved bruk av nødfrakoblingsknapper som er installert i matestasjoner/koblingshus og på enkelte stasjoner.

Ved nødfrakobling skal elkraftsentralen underrettes snarest av utkobler. Elkraftsentralen skal bekrefte til utkobler at nødfrakoblingen har virket. Togledelsen og elkraftsentralen skal holdes orientert om den videre utviklingen og gis beskjed om når normal drift kan gjenopptas. Dersom ingen annen melding blir mottatt kan spenningen bli påsatt etter 5 minutter av elkraftsentralen i samråd med togledelsen.

Ved nødfrakobling som grenser mot annen elkraftsentral skal denne varsles snarest etter at elkraftsentralen har mottatt melding om nødfrakobling.

All utløsning av nødfrakoblingen skal rapporteres skriftlig til elkraftsentralen i ettertid. Denne rapporten skal inneholde opplysninger om hvorfor og av hvem nødfrakoblingen er foretatt.

Meldingsrutiner ved vedlikehold

Ved vedlikehold og reparasjon skal nødfrakoblingsutrustningen settes UT AV DRIFT. Dette blir gjort av elkraftsentralen.

1. Det gis beskjed til elkraftsentralen om at det skal utføres vedlikeholdsarbeid på nødfrakoblingssløyfen.

2. Elkraftsentralen gir beskjed til togleder. Anmerkning føres i protokollen.

3. Togleder sender nødvendige telegram.

4. Elkraftsentralen kobler ut nødfrakoblingssløyfen, og det arbeides på anlegget.

5. Elkraftsentralen kobler inn igjen nødfrakoblingssløyfen, og gir melding til togleder snarest mulig etter dette.

Litteraturhenvisning

1. P. Lindgren. Opplæring Jessheim omformerstasjon, Adtranz, (okt. 1993)

2. Jernbaneverket Region Øst. Nødfrakobling i Region Øst, beskrivelse og instruks, Jernbaneverket Region Øst (1998)