| dc.description.abstract | Denne oppgaven studerte AC forsyningssystemer i Norge og sammenlignet BTRC- og AT-systemene. Spesifikt ble skinnepotensialet og strømmen i jordsmonnet i returkretsen studert siden disse kan være farlige for mennesker eller forårsake skade på utstyr.
Denne oppgaven brukte ATPDraw-programmet til å simulere BTRC- og AT-systemene. Som forberedelse til simuleringen ble de nødvendige serieimpedanser beregnet og verifisert i ATPDraw-programmet. Fire modeller ble simulert i denne oppgaven: to for BTRC-systemet med 3 km og 6 km avstand mellom sugetransformatorer og to for AT-systemet med 12 km og 14 km avstand mellom autotransformatorer. Parameterne til modellene var nivåene for avledningskonduktansen (gE), togets posisjon på strekningen og avstanden mellom suge-transformatorer (BT-er) og autotransformatorer (AT-er). Studien ble delt inn i tre deler: Del 1 var ved driftsstrøm og hadde togets posisjon og gE (0.05 S/km - 2 S/km) som parametere. Avstanden mellom transformatorene for del 1 er 3 km for BTRC-systemet og 12 km for AT-systemet. Del 2 varierte dessuten økt avstand mellom BT-er til 6 km og AT-er til 14 km. Del 3 var ved kortslutningsstrøm og hadde gE og avstand mellom BT-er (3 km og 6 km) og AT-er (12 km og 14 km) som parametere.
For BTRC-systemet ble det observert at de maksimale skinnepotensialet og strømmen i jordsmonnet oppstår når toget er ved den første eller siste sugetransformatoren, mens de for AT-systemet oppstår når toget er på midt av strekningen mellom to autotransformatorer. Det ble også observert at skinnepotensialet reduserte mens strømmen i jordsmonnet økte når avledningskonduktansen (gE) varierte fra 0.05 S/km til 2 S/km. Videre økning av avstanden mellom BT-er og AT-er gir økt skinnepotensialet og strømmen i jordsmonnet nivåer. For eksempel, ved driftsstrøm, skinnepotensialet til AT-systemet (12 km) reduserte med en faktor på 0.29, mens strømmen i jordsmonnet økte med 6.75 når gE varierte fra 0.05 S/km til 2 S/km. Skinnepotensialet og strømmen i jordsmonnet økte med en faktor på 1.1 når avstanden mellom autotransformatorene økte fra 12 km til 14 km.
Varju har mange studier på de norske forsyningssystemene som sammenligner mellom BTRR-, BTRC- og AT-systemene og undersøkelser av AT-systemet og kombinasjon av BT- og AT-systemene. Derfor sammenlignet oppgavens resultater med Varjus resultater for verifikasjonsformål. Sammenligningen viser at oppgavens resultater hadde et godt samsvar med disse, med en viss variasjon på grunn av de forskjellige simuleringsmetodene og data som ble brukt i denne oppgaven.
Videre ble resultatene av skinnepotensialet verifisert i samsvar med EN 50122-1 standarden. De fleste resultatene av skinnepotensialet oppfylte EN 50122-1 kravene bortsett fra noen verdier ved lave nivåer av gE, spesielt ved 0.05 S/km. For strømmen i jordsmonnet, er det ingen krav til nivåer av strømmen i returkretsen. Resultatene av strømmen i jordsmonnet kan være nyttige for andre studier som for eksempel EMC-plan og induksjonseffekt på nabolinjer og systemer.
Resultatene viste at gE nivåer, togets posisjon og avstanden mellom transformatorene har en betydelig effekt på nivåene av skinnepotensialet og strømmen i jordsmonnet. De viste også at avstanden mellom transformatorene kan økes fra anbefalte avstander i Bane NORs tekniske regelverk, som er 3 km for BT-systemet og 10 km for AT-systemet (enkeltspor).
Til slutt, ga ATPDraw-programmet en god mulighet til å simulere AC forsyningssystemene, men det var nødvendig å anta noen simuleringsmetoder og verdier. For eksempel, ble det antatt at gE og skinneimpedansen var konstante verdier for hele systemet. | |
| dc.description.abstract | This master’s thesis studied AC traction feeding systems in Norway and compared the BTRC and AT systems. Particularly, rail potential and earth current levels in the return circuit were studied since these can be dangerous for people or cause damage to neighbouring equipment.
This thesis used the ATPDraw program to simulate the BTRC and AT systems. In preparation for the simulation, the necessary values of series impedances were calculated and verified in the ATPDraw program. Four models were simulated in this thesis: two for the BTRC system with 3 km and 6 km spacing between booster transformers and two for the AT system with 12 km and 14 km spacing between autotransformers. The parameters of the models were the levels of rail-to-earth leakage conductance (gE), train position on the track line, and the spacing between booster transformers (BTs) and autotransformers (ATs). The study was divided into three case studies: Case Study 1 was conducted during normal operation and had the train position and gE (0.05 S/km - 2 S/km) as parameters. The transformer spacing in Case Study 1 is 3 km for the BTRC system and 12 km for the AT system. Case Study 2 is varied transformer spacing between BTs to 6 km and ATs to 14 km. Case Study 3 was during short-circuit conditions and had gE and spacing between BTs (3 km and 6 km) and ATs (12 km and 14 km) as parameters.
For the BTRC system, it was observed that the maximum levels of rail potential and earth current occur when the train is at the first or last booster transformer, while for the AT system, they occur when the train is in the middle of the track line between two ATs. It was also observed that the rail potential levels decreased while the earth current levels increased when the gE levels varied from 0.05 S/km to 2 S/km. Further, increased spacing between BTs and ATs increases the rail potential and earth current levels. For example, during normal operation, the rail potential levels of AT system (12 km) decreased by a factor of 0.29, while the earth current levels increased by 6.75 when gE varied from 0.05 S/km to 2 S/km. The rail potential and earth current levels increased by a factor of 1.1 when the spacing between autotransformers increased from 12 km to 14 km.
Varju has many studies on the Norwegian feeding systems, such as comparisons of the BTRR, BRTC, and AT systems and investigations of the AT system and the combination of the BT and AT systems. Therefore, the thesis results were compared to Varju’s results for verification purposes. The comparison shows that the thesis results agreed with these, with some variations due to the different simulation methods and data used in this thesis.
Furthermore, the results of the rail potential were verified by the EN 50122-1 standard. Most of the rail potential results met the EN 50122-1 requirements except for some values at low levels of gE, especially at 0.05 S/km. For earth current levels, there is no requirement for the permissible levels of current in the return circuit. Earth current results can be useful for other studies, such as EMC management plan and induction effects on neighbouring lines and systems.
The results showed that levels of gE, train position, and transformer spacing have a significant effect on the rail potential and earth current levels. It also showed that transformer spacing can be increased from the recommended spacing by Bane NOR’s technical regulations, which is 3 km for the BT system and 10 km for the AT system (single-track line).
Finally, the ATPDraw program provided a good possibility to simulate the AC traction feeding systems, but it was necessary to assume some simulation methods and values. For example, it was assumed that the gE and rail impedance were constant values for the whole system. | |
