Normativ din 12 august 2008

NF Nr. 75-002:2008
Normativul feroviar are caracter obligatoriu.
PREAMBUL
Prezentul normativ feroviar stabilește cerințele și metodologia pentru calculul electric al conductorului de protecție principal și este folosit la lucrările de proiectare, reparare și exploatare a instalațiilor de protecție împotriva șocurilor electrice cauzate de defecte de izolații pe liniile de contact aeriene din instalațiile fixe de tracțiune electrică.
Cerințele precizate în metodologia de calcul din acest normativ se referă la:
- conductorul de protecție principal, care nu întoarce curentul de tracțiune (sau o parte din acest curent) la substația de tracțiune electrică. În România acest tip de conductor poartă denumirea de conductor colector, având condițiile de utilizare reglementate în normativul ID - 33; acest conductor este parcurs doar de curenții de scurtcircuit care apar ca urmare a unui defect de izolație (de exemplu defectarea unuia dintre izolatoarele de pe stâlpii liniei de contact aeriene, având armăturile metalice legate de conductorul de protecție principal);
- conductorul de protecție principal, care în regim normal de funcționare întoarce o parte din curentul de tracțiune la substația care alimentează zona de cale ferată electrificată, având condițiile de utilizare prevăzute în SREN 50119, SREN 50122-1; acest tip de conductor de protecție principal este parcurs și de curenții de scurtcircuit datorați eventualelor defecte de izolații.
Cifrele din interiorul parantezelor drepte, menționate în cuprinsul prezentului normativ feroviar, reprezintă numărul de ordine al documentelor de referință din cap. 6.
1. Generalități
1.1. Introducere
Utilizarea conductorului de protecție principal, ca măsură de prevedere pentru protecția împotriva șocurilor electrice cauzate de atingerea indirectă a unor părți conductoare accesibile, care se află la o distanță mai mică de 5 m de axa căii ferate electrificate (în sistemele 1x25 kV, 50 Hz și 2x25 kV, 50 Hz) este reglementată de documentele normative [11], [16].
Conductorul de protecție principal conectează una sau mai multe construcții metalice (lucrări de artă, elemente de susținere a liniei de contact aeriene, armături etc.), individual sau în grup, la unul dintre următoarele obiecte: priză de pământ, șină, priză mediană a unei bobine de joantă, priză mediană a unei bobine de joantă suplimentară.
Conductorul de protecție principal este suspendat pe stâlpii liniei de contact aeriene cu ajutorul unor cleme de suspendare (cleme tip șa), fixate de stâlp cu ajutorul unor semibride metalice. În tunelurile de cale ferată conductorul de protecție principal se fixează pe peretele de beton al acestora la nivelul liniei de contact.
Conexiunile electrice dintre armăturile (părților conductoare accesibile) care sunt protejate și conductorul de protecție principal se efectuează prin intermediul clemelor de legătură electrică.
În tracțiunea electrică se utilizează două tipuri de conductor de protecție principal:
- conductorul de protecție principal pentru legarea individuală sau colectivă la pământ a părților conductoare accesibile;
- conductorul de protecție principal utilizat atât pentru legarea individuală sau colectivă la pământ a părților conductoare accesibile, cât și pentru a întoarce o parte a curentului de tracțiune la substația de tracțiune electrică feroviară.
În cazul unui defect de izolație la unul dintre suporturile liniei de contact aeriene, ale cărui armături sunt legate la conductorul de protecție principal, acesta din urmă va fi parcurs de curentul de scurtcircuit, punând la pământ partea conductoare accesibilă care a ajuns accidental sub tensiune.
1.2. Obiect
1.2.1. Prezentul normativ feroviar stabilește cerințele de bază pentru calculul electric al conductorului de protecție principal din componența instalațiilor de protecție împotriva șocurilor electrice prin atingere indirectă, pentru sistemele de tracțiune electrică 1x25 kV, 2x25 kV, 50 Hz, în scopul:
- determinării solicitării termice a conductorului în regimul permanent și în regim de scurtă durată;
- determinării tensiunilor de atingere (de calcul) dintre părțile conductoare accesibile legate la conductorul de protecție principal și șinele de cale ferată pentru regimurile de funcționare a instalațiilor fixe de tracțiune electrică.
1.2.2. Calculul mecanic al conductorului de protecție principal nu face obiectul prezentului normativ feroviar.
1.3. Domeniu de aplicare
1.3.1. Calculul electric al conductorului de protecție principal reglementat de prezentul normativ feroviar este utilizat, atât în faza de proiectare și de realizare a instalațiilor noi de protecție împotriva șocurilor electrice prin atingere indirectă a părților conductoare accesibile din cale și vecinătate, cât și la lucrările de exploatare și întreținere a instalațiilor de protecție existente, cu ocazia reparațiilor capitale, reconstrucțiilor sau modernizărilor acestor instalații.
Acest calcul se efectuează prin modelarea matematică a elementelor de circuit (transformatoare de tracțiune, linie de contact aeriană, conductor de protecție principal, obiecte legate la conductorul de protecție principal, bobină de joantă, cale ferată, priză de pământ) prin scheme echivalente și rezolvarea sistemelor de ecuații care stau la baza fenomenelor electromagnetice pentru fiecare instalație de protecție care folosește conductor de protecție principal.
1.3.2. Prevederile prezentului normativ feroviar se aplică pentru calculul electric al:
a) conductorului de protecție principal (denumit în România conductor colector) care este utilizat pentru legarea, colectivă sau individuală, la pământ a obiectelor metalice accesibile aflate la o distanță mai mică de 5 m față de axa căii ferate (care în regim de funcționare normală nu sunt sub tensiune, dar care în urma unui defect de izolație pot ajunge sub tensiune); acest conductor se poate utiliza pentru sistemele de alimentare cu energie electrică 1x25 kV și 2x25 kV, 50 Hz, în vederea reducerii tensiunilor de atingere între obiectele metalice accesibile legate la acest conductor și șinele de cale ferată;
b) conductorului de protecție principal utilizat atât în scopul precizat la lit. a), cât și pentru întoarcerea curentului de tracțiune; un astfel de conductor poate fi folosit în cazul sistemului de alimentare 1x25 kV, 50 Hz, în scopul diminuării tensiunilor electrice șină-pământ de referință și tensiunilor de atingere între obiectele metalice accesibile (legate la acest tip de conductor) și șinele de cale ferată, în cazul unui defect de izolație.
1.3.3. Prevederile prezentului normativ feroviar nu se aplică în instalațiile de protecție pentru tracțiunea electrică în curent continuu.
1.4. Clasa de risc
Lucrările necesare execuției, reparării și întreținerii instalației de protecție din care face parte conductorul de protecție principal au clasa de risc 1A.
1.5. Durata normală de funcționare
Instalațiile noi de protecție, din care face parte conductorul de protecție principal, au durata normală de funcționare de 24-36 de ani.
1.6. Abrevieri
În textul prezentului normativ tehnic feroviar se utilizează următoarele abrevieri:
BJ - bobină de joantă;
BJS - bobină de joantă suplimentară;
CP - cablu purtător;
CPP - conductor de protecție principal (poate fi de tip CPPLP sau CPPLPICT);
CPPLP - conductor de protecție principal utilizat pentru legarea individuală și colectivă la pământ a obiectelor metalice accesibile; acest tip de conductor nu întoarce curentul de tracțiune la STEF;
CPPLPICT - conductor de protecție principal utilizat pentru legarea individuală și colectivă la pământ a obiectelor metalice accesibile și pentru întoarcerea curentului de tracțiune la STEF;
FC - fir de contact;
HGR - hotărâre a Guvernului României;
IFTE - instalații fixe de tracțiune electrică;
LC - linie de contact;
LCA - linie de contact aeriană;
LEA - linie electrică aeriană;
PS - post de secționare a liniei de contact;
PEN - conductor legat la pământ care îndeplinește simultan funcția de conductor de protecție și de conductor neutru;
PEM - conductor care îndeplinește simultan funcția de conductor de protecție și de conductor de priză mediană;
PEL - conductor care îndeplinește simultan funcția de conductor de protecție și de conductor de linie;
SCB - Semnalizare Centralizare și Bloc de Linie Automat;
SEN - Sistemul Electroenergetic Național;
STEF - Substație de tracțiune electrică feroviară;
IMVS - Releu electromagnetic de impulsuri.
2. Definiții
Pentru nevoile prezentului normativ feroviar, termenii de specialitate se definesc după cum urmează:
2.1. Instalații fixe de tracțiune electrică
2.1.1. Echipament electric [19] - orice dispozitiv utilizat pentru scopuri ca producerea, transformarea, transportul, distribuția, acumularea sau utilizarea energiei electrice (de exemplu: generatoare și motoare electrice, transformatoare, aparataj de comutație, aparate de măsurare, dispozitive de protecție, accesorii pentru pozare, aparate de utilizare).
2.1.2. Instalație electrică [19] - ansamblu de echipamente electrice asociate în vederea unei utilizări date și având caracteristici coordonate.
2.1.3. Substație de tracțiune electrică feroviară STEF [16] - instalație a cărei principală funcție este să alimenteze sistemul de linie de contact și a cărei tensiune de alimentare primară și în anumite cazuri frecvența este transformată la tensiunea și frecvența liniei de contact.
2.1.4. Stație de comutație (de tracțiune) [16] - instalație de la care energia electrică poate fi distribuită spre diferite secțiuni de alimentare sau de la care diferite secțiuni de alimentare pot fi conectate, deconectate ori interconectate.
2.1.5. Secțiune de alimentare [16] - secțiune a sistemului de alimentare cu energie pentru tracțiunea electrică care poate fi izolată de alte secțiuni sau de fiderele sistemului prin intermediul aparatelor de comutație.
2.1.6. Fider [16] - linie electrică între linia de contact și o substație de tracțiune electrică feroviară sau o stație de comutație.
2.1.7. Punct de alimentare [16] - punct în care fiderele sau fiderele de linie (de pe stâlpii liniei de contact) sunt conectate la linia de contact.
2.1.8. Fider de linie [16] - conductor aerian suspendat pe aceeași structură cu LCA pentru a alimenta puncte de alimentare succesive.
2.2. Linie de contact aeriană
2.2.1. Linie electrică aeriană (LEA) - instalație montată în aer liber, care servește la transportul și distribuția energiei electrice și este alcătuită din conductoare, izolatoare, cleme, armături, fundații și instalații de legare la pământ.
2.2.2. Linie de contact (LC) [18] - ansamblu de conductoare pentru alimentarea cu energie electrică a vehiculelor prin intermediul echipamentului de captare a curentului.
2.2.3. Linie de contact aeriană (LCA) [18] - linie de contact ale cărei conductoare sunt plasate deasupra sau lateral față de limita superioară a gabaritului vehiculelor, care alimentează vehiculele cu energie electrică prin intermediul echipamentului pentru captarea curentului montat pe acoperișul acestora.
2.2.4. Echipamentul LCA - ansamblul de conductoare, izolatoare, cleme și armături, montat pe stâlpii LCA.
2.2.5. Conductoarele LCA - firul de contact și conductoarele funie întinse liber sau tensionate între punctele de prindere la stâlpi ori alte construcții speciale, indiferent dacă sunt sau nu sub tensiune în regim normal de funcționare (de exemplu: firul de contact, cablul purtător, conductorul de protecție principal, fiderul de linie).
2.2.6. Conductoarele active ale LCA - conductoarele care servesc drept căi de curent pentru transportul sau distribuția energiei electrice de la substațiile de tracțiune electrică feroviară la consumatorii electrici care, în regim normal de funcționare, se află sub tensiune (de exemplu: firul de contact, cablul purtător, conductorul de întărire, fiderul de linie).
2.2.7. Cablu purtător [16] - conductor longitudinal care susține firul sau firele de contact direct ori indirect.
2.2.8. Fir de contact [10], [16] - conductor electric al liniei de contact aeriene cu care captatorul de curent se află în contact.
2.2.9. Stâlp LCA [16], [18] - suport vertical, confecționat dintr-o bucată de lemn, beton, oțel etc. sau dintr-o structură de zăbrele metalice, fixat lateral față de calea de rulare, în sol, direct sau prin intermediul unei fundații.
2.2.10. Clemă - conector și partea din conductorul activ ori de protecție care se află în contact intim cu conectorul, realizat prin presare sau orice alt mijloc mecanic.
2.2.11. Armături - dispozitive cu ajutorul cărora se asamblează și se montează conductoarele, izolatoarele și alte accesorii ale liniilor electrice.
2.3. Circuit de întoarcere - Curent de tracțiune de întoarcere
2.3.1. Circuit electric [19] - ansamblu de dispozitive sau mediile prin care poate circula curentul electric.
2.3.2. Circuit de întoarcere [18] - toate conductoarele care formează în mod intenționat o cale pentru curentul de tracțiune de întoarcere.
NOTĂ:
Conductoarele pot fi, de exemplu: șinele de rulare, conductoare de protecție (de legare la pământ), cabluri de întoarcere, șina pentru întoarcerea curentului.
2.3.3. Conductor de întoarcere [18] - orice parte a circuitului de întoarcere.
2.3.4. Curent de tracțiune de întoarcere [18] - suma curenților de întoarcere la sursa de alimentare (substație sau vehicul cu frânare recuperativă).
2.3.5. Curent de dispersie (de fugă) - curent electric care, în condiții normale de funcționare, parcurge alte căi decât cele prevăzute.
2.3.6. Conductor de protecție (PE) [19] - un conductor utilizat pentru realizarea protecției împotriva șocurilor electrice.
NOTĂ:
Un astfel de conductor leagă mase cu:
- alte mase;
- o priză de pământ;
- un conductor de nul sau un alt conductor legat la pământ (masă);
- o parte conductoare străină;
- dispozitive de protecție.
2.3.7. Conductor de legare la pământ [19] - conductor care asigură o cale conductoare sau o parte a unei căi conductoare, între un punct dat al unei rețele, al unei instalații ori al unui echipament și o priză de pământ.
2.3.8. Conductor de protecție de ramificație - un conductor prin care se stabilește legătura electrică dintre o masă și un conductor de protecție principal (de exemplu: legătura electrică de conectare la conductorul de protecție principal a armăturilor de pe un stâlp al LCA).
2.3.9. Conductor de protecție principal - un conductor care conectează colectiv la pământ sau la șinele de rulare un număr de stâlpi prin intermediul conductoarelor de protecție de ramificație, pentru a proteja oamenii și instalațiile în cazul unui defect de izolație. Poate fi, de asemenea, folosit drept conductor de întoarcere a curentului de tracțiune.
NOTĂ:
Din punct de vedere funcțional conductorul de protecție principal poate fi:
- conductor de protecție principal care nu întoarce curentul de tracțiune (sau o parte din acest curent) la substația de tracțiune electrică (în România acest tip de conductor poartă denumirea de conductor colector, având condițiile de utilizare reglementate de [16]); acest conductor este parcurs doar de curenții de scurtcircuit care apar ca urmare a unui defect de izolație (de exemplu defectarea unuia dintre izolatoarele de pe stâlpii LCA, având armăturile legate la conductorul de protecție principal); în textul prezentului normativ feroviar acest conductor va fi simbolizat cu CPPLP;
- conductor de protecție principal care în regim normal de funcționare întoarce o parte din curentul de tracțiune la substația de tracțiune electrică ce alimentează zona de cale ferată electrificată, având condițiile de utilizare prevăzute de [13]; acest tip de conductor de protecție principal este parcurs și de curenții de scurtcircuit datorați eventualelor defecte de izolație și este simbolizat în textul prezentului normativ feroviar cu CPPLPICT.
2.3.10. Cablu de întoarcere [16] - conductor de întoarcere reprezentând o parte a circuitului de întoarcere și care conectează restul circuitului de întoarcere la substația de tracțiune electrică.
2.3.11. Rezistență șină-pământ - rezistența electrică de dispersie dintre șina de rulare și pământ.
2.3.12. Conductanța pe unitate de lungime șină-pământ - valoarea inversă a rezistenței șină-pământ pe unitate de lungime.
2.3.13. Rezistența de izolare a balastului [21] - rezistența electrică a traverselor și a balastului care influențează reglajul circuitului de cale, determinată prin calcule și/sau măsurători între cele două șine de rulare ale unei căi [Ohm. km].
2.4. Circuite de cale
2.4.1. Legătură longitudinală la joanta șinei [21] - conductor care asigură continuitatea electrică a unei șine la o joantă.
2.4.2. Joantă izolantă [21] - joantă mecanică, care poate fi și lipită, care asigură izolarea longitudinală a șinei în raport cu șina adiacentă.
2.4.3. Circuit de cale de curent alternativ [21] - circuit electric care include șinele unei secțiuni de cale ferată la capetele căreia sunt conectate, în mod obișnuit, o sursă de curent alternativ la unul dintre capete și un dispozitiv de detectare la celălalt capăt pentru a detecta dacă această secțiune de cale este liberă sau ocupată de un vehicul.
NOTĂ:
Într-un sistem de semnalizare continuă, circuitul de cale poate fi folosit la transmiterea informației dintre sol și tren.
2.4.4. Secțiune de cale izolată [21] - parte dintr-o cale de rulare acolo unde una sau fiecare secțiune de șină este izolată.
2.4.5. Bobină de joantă (impedanță) [21] - dispozitiv folosit în sistemele de tracțiune electrică, în mod obișnuit la capetele unui circuit de cale bifilar și destinat să asigure trecerea curentului de întoarcere de tracțiune fără a fi incompatibil cu prezența joantelor izolante.
2.4.6. Bobină de joantă suplimentară - bobină de joantă care se montează, între capetele unui circuit de cale bifilar și nu numai, în scopul conectării colective sau individuale a părților conductoare accesibile la pământul sistemului de tracțiune definit la pct. 2.5.1.3.
2.4.7. Siguranța în funcționare - rezultantă a unui ansamblu de caracteristici, cum sunt: durabilitatea, fiabilitatea, mentenabilitatea, disponibilitatea, definite în [22].
2.5. Instalații de legare la pământ
2.5.1. Pământ [19]
NOTĂ:
Noțiunea de pământ se referă la planetă și la toate elementele fizice componente.
2.5.1.1. Pământ de referință, sinonim: sol neutru [19] - masă a pământului considerată conductoare, al cărui potențial electric este considerat în mod convențional egal cu zero, care este în afara influenței tuturor instalațiilor de legare la pământ.
2.5.1.2. Pământ local [19] - partea de pământ în contact electric cu o priză de pământ, al cărui potențial electric nu este în mod obligatoriu egal cu zero.
2.5.1.3. Pământul sistemului de tracțiune electrică [16] - șinele de rulare, când acestea sunt folosite ca un circuit de întoarcere și sunt conectate la pământ în mod intenționat. El include toate părțile conductoare legate la șinele de rulare.
2.5.1.4. Pământul din tunel [16] - tijele de ranforsare interconectate electric în cazul tunelurilor din beton armat și părțile metalice interconectate conductiv în cazul altor moduri de construcție a tunelurilor.
NOTĂ:
În cazul sistemelor de tracțiune electrică de curent alternativ monofazate, pământul tunelului este conectat la șinele de rulare, formând astfel o parte a pământului sistemului de tracțiune care poate fi suplimentată prin conexiuni la pământ externe.
2.5.2. Priză de pământ
2.5.2.1. Priză de pământ-electrod de pământ [19] - parte conductoare care poate fi încorporată într-un mediu conductor, de exemplu beton sau cărbune, în contact electric cu pământul.
2.5.2.2. Tensiunea prizei de pământ - tensiune ce apare între priza de pământ și pământul de referință la trecerea unui curent prin instalația de legare la pământ.
2.5.2.3. Rezistența de dispersie a unei prize de pământ:
1. rezistența electrică a pământului între electrozii prizei de pământ și pământul de referință;
2. raportul dintre tensiunea prizei de pământ și curentul de punere la pământ prin priză.
2.5.3. Legare la pământ de protecție [19] - acțiune de legare la pământ a unui punct sau a mai multor puncte ale unei rețele, ale unei instalații ori ale unui echipament pentru asigurarea securității electrice.
2.5.4. Legare la pământ de serviciu (funcțională) [19] - legare la pământ a unui punct sau a mai multor puncte ale unui circuit ori ale unei instalații sau ale unui echipament pentru alte scopuri decât cele de asigurare a securității electrice.
2.5.5. Împământare la pământul sistemului de tracțiune [16] - conectare între părți conductoare și pământul sistemului de tracțiune.
2.5.6. Împământare directă la pământul sistemului de tracțiune [16] - conectare directă între părți conductoare și pământul sistemului de tracțiune.
NOTĂ:
Împământarea prin bobină de joantă, necesară din motive care depind de circuitul de cale, este considerată a fi împământare directă la pământul sistemului de tracțiune.
2.5.7. Împământare deschisă a sistemului de tracțiune [16] - conectare a unor părți conductoare la pământul sistemului de tracțiune printr-un dispozitiv de limitare a tensiunii sau printr-un întreruptor care realizează o conexiune conductoare temporară ori permanentă, dacă este depășită valoarea-limită a tensiunii.
2.5.8. Instalație de legare la pământ [19] - ansamblu de legături electrice și de dispozitive utilizate pentru a lega la pământ, separat ori colectiv, o rețea, o instalație sau un echipament.
2.5.9. Parte activă [19] - conductor sau parte conductoare destinată a fi sub tensiune în funcționare normală, inclusiv conductorul neutru, însă, prin convenție, exclusiv conductorul PEN, conductorul PEM sau conductorul PEL.
NOTĂ:
Acest termen nu implică în mod obligatoriu un risc de șoc electric.
2.5.10. Parte activă periculoasă [19] - parte activă care poate provoca, în anumite condiții, un șoc electric vătămător.
NOTĂ:
În instalațiile de înaltă tensiune o tensiune periculoasă poate fi prezentă la suprafața unei izolații solide. În acest caz suprafața este considerată parte activă periculoasă.
2.5.11. Parte conductoare accesibilă (masă într-o instalație) [19] - parte conductoare a unui echipament, care poate fi atinsă și care în mod normal nu este sub tensiune, dar poate ajunge sub tensiune când izolația de bază este defectă.
NOTĂ:
O parte conductoare a unui echipament electric care poate fi pusă sub tensiune numai prin contact cu o masă care ajunge sub tensiune nu este considerată ca o masă.
2.5.12. Carcasă de protecție (electrică) [19] - carcasă care înconjoară părțile interne ale echipamentelor și care împiedică, în toate direcțiile, accesul la părțile active periculoase.
NOTĂ:
În plus, carcasa asigură în general o protecție împotriva influențelor interne și externe, de exemplu intrarea prafului, a apei, sau o protecție împotriva șocurilor mecanice.
2.5.13. Element conductor străin de instalația electrică - parte conductoare care nu face parte din instalația electrică și care poate avea un potențial electric, în general potențialul electric al pământului.
2.5.14. Protecție de bază [19] - protecția împotriva șocurilor electrice în absența unui defect.
NOTĂ:
Protecția de bază trebuie să cuprindă una sau mai multe prevederi care, în condiții normale de funcționare, trebuie să împiedice orice atingere cu părțile active periculoase (de exemplu: izolație de bază, bariere sau carcase, obstacole, amplasare în afara zonei de accesibilitate la atingere, limitare a tensiunii, distribuție a potențialului etc.).
2.5.15. Protecție în caz de defect [19] - protecție împotriva șocurilor electrice în condiții de simplu defect (de exemplu: izolație suplimentară, legături echipotențiale de protecție, protecție prin ecran, indicarea defectelor și deconectare în instalații și rețele de înaltă tensiune, întrerupere automată a alimentării, distribuția potențialului etc.).
2.5.16. Atingere indirectă [16] - contactul persoanelor sau animalelor cu părțile conductoare accesibile puse sub tensiune ca urmare a unui defect de izolație.
2.6. Tensiuni de atingere și de pas-curenți prin corpul omenesc
2.6.1. Șoc electric - efectul fiziologic al trecerii curentului electric prin corpul uman sau al unui animal.
2.6.2. Tensiune de atingere prezumată (de calcul) [19] - tensiunea care apare între părțile conductoare simultan accesibile când aceste părți conductoare nu sunt atinse de o persoană sau de un animal.
2.6.3. Limita tensiunii de atingere - valoarea maximă a tensiunii de atingere prezumate care este permis să fie menținută pentru un timp nelimitat, în condiții specificate de influențe externe.
2.6.4. Tensiune de atingere efectivă, UT [19] - tensiune între părțile conductoare atinse simultan de o persoană sau de un animal.
NOTĂ:
Valoarea tensiunii de atingere efectivă poate fi influențată apreciabil de impedanța persoanei sau a animalului care vine în contact electric cu aceste părți conductoare.
2.6.5. Curent de atingere [19], [20] - curent electric care trece prin corpul uman sau al unui animal când acest corp este în contact cu una ori mai multe părți conductoare accesibile ale unei instalații sau ale unui echipament.
2.6.6. Tensiune de pas [19] - tensiunea între două puncte de pe suprafața pământului la distanța de 1 m unul de celălalt, care este considerată ca lungime de pas a unei persoane.
2.6.7. Potențialul șinei [16] - tensiunea care apare între șinele de rulare și pământul de referință în condiții de exploatare când șinele de rulare sunt utilizate pentru întoarcerea curentului de tracțiune și pentru întoarcerea curentului în condiții de defect.
2.6.8. Potențialul conductorului de protecție principal - tensiunea dintre conductorul de protecție principal și pământul de referință.
2.6.9. Creșterea potențialului pământului, EPR - tensiunea dintre un sistem de legare la pământ și pământul de referință.
2.6.10. Tensiune accesibilă U(a) - acea parte a potențialului șinei în condiții normale de exploatare la care o persoană poate fi supusă, calea conductivă prin corp fiind în mod convențional de la o mână la ambele picioare sau de la o mână la cealaltă mână (distanța orizontală până la partea atinsă fiind de 1 m).
2.6.11. Impedanța internă a corpului omenesc, Zi [20] - impedanța dintre doi electrozi în contact cu două părți ale corpului omenesc, neglijând impedanțele pielii.
2.6.12. Impedanța pielii, Zp [20] - impedanța dintre un electrod aflat pe piele și țesuturile conductive aflate sub piele.
2.6.13. Impedanța totală a corpului omenesc, Zt, [20] - suma vectorială a impedanței interne și impedanței pielii.
2.7. Regimuri de funcționare
2.7.1. Regim nominal
2.7.1.1. Tensiunea nominală a LCA, U(n), [15] - valoarea efectivă a tensiunii dintre conductoarele active și pământul sistemului de tracțiune electrică, prin care este definită LCA.
2.7.1.2. Intensitatea curentului nominal a LCA, I(n), [15] - valoarea efectivă a intensității curentului de tracțiune pentru care a fost proiectată și construită linia de contact aeriană.
2.7.2. Regim permanent [16] - regim de funcționare a instalațiilor electrice care durează mai mult de 300 s.
NOTĂ:
În prezentul normativ feroviar se face deosebire între regimul permanent forțat cu durata cuprinsă între 300 s și 600 s, care produce căderile de tensiune în LCA limitate de [15] și regimul permanent de funcționare continuă cu durata mai mare de 600 s.
2.7.2.1. Intensitatea curentului nominal de regim permanent (de funcționare continuă) pentru un conductor - valoarea efectivă a intensității curentului maxim admis de regim permanent de funcționare continuă al unui conductor, definită pentru o temperatură inițială egală cu temperatura maximă a mediului ambiant de 35-40°C, o temperatură finală a conductorului de 70-80°C, la o viteză a vântului perpendicular pe conductor de 0,6 m/s.
2.7.2.2. Intensitatea curentului nominal de regim permanent forțat pentru un conductor - intensitatea curentului maxim admis prin conductor pentru o durată de 10 minute, în prezența temperaturii ambiante de 35-40°C, temperatura inițială a conductorului fiind de 70-80°C, reprezentând temperatura finală a regimului definit la pct. 2.7.2.1. Temperatura maximă admisă a conductorului la sfârșitul regimului forțat nu trebuie să depășească 100°C.
2.7.3. Regim temporar [16] - regim de funcționare a instalațiilor electrice care durează între 0,5 s și 300 s, inclusiv.
2.7.4. Regim de scurtă durată [16] - regim de funcționare a instalațiilor electrice care durează cel mult 0,5 s.
2.7.5. Regim de defect electric al instalațiilor fixe de tracțiune electrică
2.7.5.1. Condiție de defect - condiție care apare în mod neintenționat.
2.7.5.2. Condiții de simplu defect - defectele simple trebuie luate în considerare dacă:
- o parte activă accesibilă nepericuloasă devine parte activă periculoasă (de exemplu, ca urmare a unui defect la limitarea curentului de atingere în regim stabilizat și a sarcinii electrice); sau dacă
- o parte conductoare accesibilă care în condiții normale nu este sub tensiune devine activă (de exemplu ca urmare a unui defect între izolația de bază și mase); sau dacă
- o parte activă periculoasă devine accesibilă (de exemplu, prin defect mecanic al unei carcase).
2.7.5.3. Curent de defect - curentul maxim care trece prin linia de contact aeriană în condiții de defect între echipamentul sub tensiune și pământ, în interiorul unei scurte perioade de timp definite explicit.
2.7.5.4. Scurtcircuit - cale conductivă intenționată sau accidentală între două sau mai multe puncte într-un circuit, care face ca tensiunile dintre aceste puncte să fie relativ scăzute.
NOTĂ:
O astfel de cale conductivă, fie între mai multe conductoare, fie între un conductor și pământ, fie între un conductor și părți conductoare accesibile ale sistemului de tracțiune electrică, este considerată scurtcircuit.
2.7.5.5. Intensitatea curentului de scurtcircuit, la locul scurtcircuitului, i(sc) - valoarea instantanee a intensității curentului electric care parcurge scurtcircuitul.
2.7.5.6. Durata maximă de deconectare a unui circuit defect, t(k) [s] - cel mai lung timp între începutul unui scurtcircuit și separarea completă, definitivă a contactelor unui întreruptor. Acest timp este suma dintre durata de timp maximă de acționare a protecției prin relee (la care se adaugă o eventuală temporizare introdusă voit) și cel mai lung timp de deschidere a întreruptorului de circuit pentru secțiunea de alimentare defectă.
2.7.5.7. Intensitatea curentului permanent (stabilizat) de scurtcircuit, I(k) - valoarea efectivă a intensității curentului de scurtcircuit între un punct K al LCA și pământul sistemului de tracțiune, care rămâne după trecerea fenomenelor tranzitorii. Această valoare depinde de caracteristicile rețelei și ale celor de reglaj ale generatoarelor sistemului de energoalimentare.
2.7.5.8. Intensitatea curentului de scurtcircuit prezumat (net), I(scnet) - intensitatea curentului care ar circula dacă scurtcircuitul este înlocuit cu unul ideal printr-o impedanță nulă, care ar scoate din circuit echipamentul, fără nicio modificare a condițiilor de alimentare cu energie electrică.
2.7.5.9. Intensitatea curentului de scurtcircuit simetric, I(d) - valoarea efectivă a intensității componentei simetrice a curentului de scurtcircuit prezumat, la frecvența de exploatare, componenta aperiodică a curentului fiind neglijată. Se determină pentru o întreagă perioadă dacă valoarea intensității curentului alternativ variază.
2.7.5.10. Intensitatea curentului inițial de scurtcircuit, I(k)" - valoarea efectivă a componentei simetrice a intensității curentului alternativ de scurtcircuit prezumat, în momentul producerii scurtcircuitului, dacă impedanța circuitului echivalent de scurtcircuit rămâne constantă.
2.7.5.11. Scurtcircuit departe de generator - un scurtcircuit în timpul căruia valoarea componentei simetrice de curent alternativ rămâne practic constantă. În acest caz curentul inițial de scurtcircuit Ik" este egal cu valoarea intensității curentului permanent de scurtcircuit Ik.
2.7.5.12. Intensitatea curentului termic echivalent de scurtă durată, I(ec) - valoarea efectivă a intensității curentului având același efect termic și aceeași durată cu cele ale curentului real de scurtcircuit, care poate conține o componentă aperiodică și care poate să descrească cu timpul.
2.7.5.13. Densitatea curentului termic echivalent de scurtă durată, δ(ec) - raportul dintre intensitatea curentului termic echivalent de scurtă durată și aria secțiunii transversale a conductorului.
2.7.5.14. Intensitatea curentului nominal de ținere de scurtă durată pentru un conductor, I(ecn) - valoarea efectivă a intensității curentului care poate fi suportat de conductor în timpul unui regim de scurtă durată în condiții prescrise de utilizare și de comportament.
2.7.5.15. Scurtă durată nominală, t(kr) - durată de timp pentru care un conductor poate suporta o densitate de curent egală cu densitatea lui de curent nominal de ținere de scurtă durată.
2.7.5.16. Densitatea curentului nominal de ținere de scurtă durată, δ(ecn) - densitatea curentului în valoare efectivă pe care un conductor o poate suporta pentru scurtă durată nominală a conductorului.
2.7.5.17. Stabilitatea termică a unui conductor de linie electrică aeriană - capacitatea conductorului de a rezista, fără să se degradeze, sub acțiunea solicitărilor termice, în condiții predeterminate de standarde.
3. Condiții tehnice pentru instalațiile care utilizează conductor de protecție principal
3.1. Condiții climatometeorologice
3.1.1. Factori climatometeorologici
La proiectarea și la lucrările de montare și de întreținere a conductorului de protecție principal este necesar să se țină seama de principalii factori climatometeorologici: temperatura aerului, acțiunea vântului, radiația solară maximă, prevăzuți în [13], [14].
3.1.1.1. Valorile temperaturii aerului care se iau în considerare în calculele de proiectare a liniilor de contact aeriene sunt precizate în tabelul 3.1, precum și în [13].
3.1.1.2. Condițiile climatice sunt corespunzătoare clasei 4K2. Valoarea medie anuală a umidității absolute maxime este 25 g.m^-3. Temperatura maximă (pentru care umiditatea relativă a aerului este ≥95%) are valoarea 27°C, prevăzută în [13].
3.1.1.3. Radiația solară maximă are valoarea precizată de [12], [14].
Tabelul 3.1
┌─────────────┬───────────────────────────────────────────────────────────────┐
│
Zona
│
Temperatura aerului [°C]
│
│meteorologică├──────────────┬──────────────┬────────────────┬────────────────┤
│
│
Media
│
Media
│ Media mediilor │
De formare
│
│
│temperaturilor│temperaturilor│
anuale
│
a chiciurii
│
│
│maxime anuale │minime anuale │
│
│
├─────────────┼──────────────┼──────────────┼────────────────┼────────────────┤
│Toată țara
│
40
│
-33
│
15
│
-5
│
├─────────────┼──────────────┼──────────────┼────────────────┼────────────────┤
│Zone cu
│
│
│
│
│
│altitudini
│
│
│
│
│
│peste 800 m
│
40
│
-33
│
10
│
-5
│
└─────────────┴──────────────┴──────────────┴────────────────┴────────────────┘
3.2. Condiții de conexiune a conductorului de protecție principal la instalațiile de protecție IFTE și la instalațiile SCB
3.2.1. Instalațiile de alimentare cu energie electrică în care se utilizează conductor de protecție principal (CPPLP sau CPPLPICT) este necesar să fie prevăzute cu dispozitive de deconectare automată prin protecția de bază și prin protecția de rezervă împotriva curenților de scurtcircuit.
3.2.2. Alegerea soluției de proiectare a instalațiilor de protecție împotriva șocului electric prin atingere indirectă (CPPLP sau CPPLPICT) se va efectua ținându-se seama de tipul circuitului de cale utilizat pentru zona de cale ferată electrificată respectivă.
3.2.3. În cazul căilor ferate echipate cu circuite de cale monofilare sau neechipate cu circuite de cale, toate șinele de cale ferată se leagă în paralel în dreptul substațiilor de tracțiune electrică, pentru egalizarea curenților de tracțiune.
3.2.4. În cazul căilor ferate duble sau multiple, echipate cu circuite de cale bifilare, în dreptul substațiilor de tracțiune electrică, medianele bobinelor de joantă se leagă în paralel în scopul egalizării curenților de tracțiune.
3.2.5. Limita maximă admisibilă a coeficientului de asimetrie de curent în cele două șine ale unei căi ferate electrificate, echipată cu circuite de cale bifilare și cu conductor de protecție principal, este precizată conform:
- 5% pentru linii echipate cu circuite de cale electronice;
- 10% pentru linii echipate cu circuite de cale cu relee electromagnetice tip IMVȘ.
NOTĂ:
Valorile-limită de mai sus se vor lua în considerare numai în cazul în care proiectantul sau fabricantul circuitului de cale nu prevede valori mai restrictive ale asimetriei de curent în șinele unei căi.
3.2.6. Pentru sistemul de alimentare 1x25 kV și 50 Hz conductorul de protecție principal poate fi de tip CPPLP sau CPPLPICT.
Pentru sistemul de alimentare 2x25 kV, 50 Hz se poate utiliza conductor CPPLP, dar nu este justificată din punct de vedere economic utilizarea conductorului de tip CPPLPICT.
În toate cazurile conductorul de protecție principal se amplasează pe stâlpii (suporturile) care susțin LCA, pentru fiecare fir de cale câte un conductor de protecție principal.
Distanța dintre conductorul de protecție principal și nivelul superior al șinelor și distanțele de izolare în aer între conductorul de protecție principal și conductoarele active ale LCA se vor stabili pe baza prevederilor din [17].
3.2.6.1. Conductorul de protecție principal tip CPPLP se leagă cu unul dintre capete prin intermediul unei legături duble la mediana bobinei de joantă sau la mediana bobinei de joantă suplimentară ori direct la șină, în funcție de tipul circuitului de cale utilizat în secțiunea alimentată, iar capătul aerian al acestuia va fi izolat față de secțiunea de CPPLP adiacentă (figura G.1 din anexa G la prezentul normativ feroviar).
3.2.6.2. Conductorul de protecție principal tip CPPLPICT se leagă prin intermediul unor legături duble la:
- mediana bobinei de joantă sau la mediana bobinei de joantă suplimentară, în cazul utilizării circuitelor de cale bifilare;
- direct la șină, în cazul circuitelor de cale monofilare sau al lipsei circuitelor de cale.
În ambele cazuri legarea se efectuează pe toată lungimea secțiunii alimentate cu energie electrică, asigurându-se continuitatea conductorului CPPLPICT (figura G.2 din anexa G la prezentul normativ feroviar).
Distanța dintre două puncte de legare se stabilește în funcție de valoarea rezistenței de dispersie la pământ a stâlpilor care susțin linia de contact aeriană și de rezistența de izolare a șinelor de cale ferată față de pământ și poate avea valori între 600 și 1.200 m.
3.3. Condiții de legare a părților conductoare accesibile la conductorul de protecție principal
3.3.1. La conductorul de protecție principal se pot lega următoarele părți conductoare accesibile [16]:
- armătura metalică a fiecărui element de susținere a LCA din metal sau din beton armat (prevăzut din fabricație cu bornă și piese pentru legare la instalația de protecție), indiferent de distanța până la axa căii ferate;
- părțile conductoare accesibile care se găsesc la o distanță mai mică de 5 m față de axa căii ferate (de exemplu, podurile metalice, armăturile tunelurilor, carcasele și suporturile metalice ale aparatelor din cale și vecinătatea căii, îngrădiri metalice de protecție, conducte metalice etc.).
Ansamblul părților accesibile va fi legat prin intermediul conductorului de protecție direct la șină ori la mediana bobinei de joantă (sau a bobinei de joantă suplimentară), în funcție de tipul circuitului de cale folosit.
3.3.2. Părțile conductoare accesibile ale LCA, fixate pe peretele tunelurilor, care în mod normal nu sunt sub tensiune, pot fi legate colectiv la circuitul de întoarcere prin intermediul unui conductor de protecție principal.
În cazul în care este utilizat un conductor tip CPPLPICT, acesta va avea o secțiune transversală corespunzătoare și va fi interconectat longitudinal și conectat la circuitul de întoarcere conform pct. 3.3.1. Dacă tijele de ranforsare ale tunelului au fost construite în secțiuni longitudinale cu spații de aer între ele, fiecare secțiune va fi conectată la șinele de cale ferată sau toate secțiunile vor fi legate între ele și ansamblul lor va fi legat la circuitul de întoarcere a curentului de tracțiune. La dimensionarea tijelor de ranforsare ale tunelului și a conductorului CPPLPICT utilizat pentru întoarcerea curentului de tracțiune se vor lua în considerare următorii factori:
a) componenta curentului de tracțiune de întoarcere maxim estimat, care parcurge elementul ce se dimensionează, pentru regimul permanent;
b) componenta curentului de scurtcircuit maxim estimat, care parcurge elementul ce se dimensionează și durata de trecere;
c) aranjamentul geometric al conductoarelor și tijelor de ranforsare în tunel.
În cazul utilizării unui conductor tip CPPLP acesta va fi dimensionat ținându-se seama doar de factorii de la lit. b) și c) de mai sus, secțiunile adiacente de conductor de protecție principal fiind în acest caz izolate.
3.3.3. Valoarea rezistenței de dispersie a stâlpilor, podurilor sau a oricăror alte obiecte metalice (exceptând priza de pământ a STEF) ori a ansamblurilor formate din astfel de obiecte, care se leagă la medianele bobinelor de joantă, normale sau suplimentare, ale circuitelor de cale bifilare, este de cel puțin 2 Ohm, cu respectarea lungimii normale a circuitelor de cale.
Se admite legarea obiectelor a căror rezistență de dispersie este sub 2 Ohm, la medianele bobinelor de joantă, cu condiția micșorării lungimilor circuitelor de cale.
3.3.4. Pe lungimea unui circuit de cale neramificat nu se admit mai mult de 3 bobine de joantă, una dintre acestea având rol de protecție. Bobina de joantă suplimentară nu trebuie să fie la o distanță mai mică de 200 m față de joantele de la capătul circuitului de cale.
3.3.5. Fiderul de întoarcere al substațiilor de tracțiune se va lega în toate cazurile la priza mediană a bobinelor de joantă a două circuite de cale alăturate.
4. Cerințe referitoare la calculul electric al conductorului de protecție principal
4.1. Caracteristicile electrice ale conductoarelor funie utilizate la proiectarea conductorului de protecție principal
4.1.1. Conductoarele-funie utilizate la proiectarea și realizarea conductorului de protecție principal vor îndeplini cel puțin condițiile din standardele naționale și internaționale [1]-[9].
4.1.2. Conductoarele-funie utilizate pot fi confecționate din: aluminiu-oțel, aluminiu, bronz, oțel cuprat.
NOTĂ:
În anexa A sunt date câteva exemple de conductoare electrice care pot fi luate în considerare la confecționarea conductorului de protecție principal.
4.1.3. La proiectarea și realizarea conductorului de protecție principal este necesar să se țină seama de următoarele caracteristici precizate de fabricantul conductorului:
- materialul (materialele) din care sunt fabricate sârmele conductorului-funie;
- diametrul exterior al conductorului-funie, d(c)[mm];
- aria secțiunii nominale a conductorului-funie, S [mmp];
- rezistența specifică a conductorului în curent continuu la 20°C, notată R(c)[Ohm/km];
- coeficientul de variație a rezistenței în curent continuu cu temperatura, α(c)[°C^-1];
- intensitatea curentului maxim admis în regim permanent de funcționare continuă, la temperatura inițială ambiantă și la temperatura finală maximă admisă pentru conductorul aflat în acest regim;
- căldura specifică a materialului din care este confecționat conductorul de protecție principal, la 20°C;
- masa pe unitate de lungime pentru conductorul folosit, dacă acesta este confecționat din sârme din același material, și masa stratului conductor, în cazul conductoarelor confecționate din sârme din materiale diferite;
- densitatea materialului conductor, notată d[g/cmc].
4.2. Regimurile electrice de funcționare pentru conductorul de protecție principal
4.2.1. Regimurile electrice de funcționare pentru CPPLP
4.2.1.1. În regimul permanent de funcționare conductorul CPPLP nu este sub tensiune și nu este parcurs de curent.
4.2.1.2. În cazul unui defect al izolației de bază (conturnarea izolației din cauza deteriorării acesteia prin lovire, murdăriei depuse în timp, unei vietăți care ajunge în intervalul dintre cele două armături ale unui izolator de pe stâlp) acest conductor ajunge sub tensiune (27,5 kV, 50 Hz) și va fi parcurs de curent. Valoarea efectivă maximă a intensității curentului care parcurge conductorul în acest caz este egală cu curentul de scurtcircuit la locul defectului.
Valoarea intensității curentului de scurtcircuit la locul defectului se calculează luându-se în considerare tensiunea electromotoare a generatorului echivalent din sistemul electroenergetic național (SEN-123 kV) și impedanțele schemelor echivalente ale elementelor de circuit aflate între acest generator și locul scurtcircuitului, în condițiile precizate de [36].
4.2.2. Regimurile electrice de funcționare pentru CPPLPICT
4.2.2.1. În regim permanent de funcționare continuă și în regimul permanent forțat de funcționare conductorul CPPLPICT nu este sub tensiune, dar este parcurs de o parte din curentul de întoarcere de tracțiune. Valoarea efectivă a intensității curentului de întoarcere prin CPPLPICT se calculează considerându-se distribuția curentului de sarcină de funcționare continuă în conductoarele LCA care interacționează electromagnetic.
4.2.2.2. În regim permanent forțat de funcționare (cu durata de maximum 10 minute) valoarea efectivă a intensității curentului care parcurge conductorul se calculează pe baza sarcinii de tracțiune maxime de 10 minute, estimată pentru zona unde se montează CPPLPICT, efectuându-se distribuția acesteia în conductoarele LCA care interacționează electromagnetic.
4.2.2.3. În regim de scurtcircuit conductorul CPPLPICT este parcurs de o parte a curentului de scurtcircuit din LCA, determinată prin distribuția acestui curent în conductoarele LCA care interacționează electromagnetic.
4.3. Cerințe privind regimul termic al conductorului de protecție principal
4.3.1. Conductorul de protecție principal CPPLP se dimensionează din punct de vedere termic doar pentru funcționarea în regim de scurtcircuit; temperatura inițială a conductorului este egală cu temperatura mediului ambiant 40°C, durata regimului este reprezentată de timpul maxim necesar deconectării circuitului defect prin protecția de rezervă, iar curentul de scurtcircuit va fi determinat prin calcul. Temperatura finală a conductorului nu trebuie să depășească temperatura maximă admisă dată de fabricant pentru regimul de scurtcircuit.
4.3.2. Conductorul de protecție principal CPPLPICT se dimensionează din punct de vedere termic pentru curenții care îl parcurg în următoarele regimuri:
- în regim permanent de funcționare continuă, la un curent cu valoarea efectivă a intensității cel puțin egală cu valoarea efectivă a intensității componentei curentului permanent de funcționare continuă al LCA; temperatura inițială a conductorului este egală cu temperatura mediului ambiant (40°C), iar temperatura finală maximă admisă a conductorului este precizată de către fabricant (în mod uzual 70°C pentru conductoarele alcătuite numai din sârme de aluminiu și 80°C pentru conductoarele-funie alcătuite din sârme de aluminiu și din sârme de oțel sau pentru conductoare alcătuite din sârme de cupru);
- în regim permanent forțat de 10 minute, la un curent cu intensitatea cel puțin egală cu intensitatea componentei curentului maxim pentru 10 minute al LCA care parcurge conductorul; temperatura inițială a conductorului este în mod uzual de 70-80°C (temperatura stabilizată de regim permanent de funcționare continuă), temperatura finală maximă admisă a conductorului pentru regimul forțat fiind 100°C;
- în regim de scurtă durată (scurtcircuit), cu durata dată de timpul de deconectare a circuitului defect prin protecția de rezervă t(pr), temperatura mediului ambiant fiind 35-40°C, temperatura inițială a conductorului fiind egală cu temperatura stabilizată de regim permanent 70-80°C, iar temperatura maximă admisă a conductorului fiind precizată de fabricant. Aportul curentului prin CPPLPICT la curentul de scurtcircuit este determinat prin calculul electric al sistemului multiconductor. În mod uzual temperatura conductorului la sfârșitul regimului de scurtcircuit nu trebuie să depășească valorile de mai jos:
- 200°C - pentru conductoarele care au în componență numai sârme de aluminiu;
- 300°C - pentru conductoarele care sunt alcătuite numai din sârme de cupru sau bronz și pentru conductoarele care sunt alcătuite din sârme de aluminiu întărite cu sârme de oțel;
- 400°C - pentru conductoarele care sunt alcătuite numai din sârme de oțel.
NOTA 1: Valorile-limită de mai sus pentru temperatura finală a conductorului de protecție principal în cazul regimului de scurtcircuit sunt valabile dacă nu există pericol de explozie sau de incendiu. Dacă există pericol de explozie, limita maximă admisă a temperaturii conductorului de protecție principal este egală cu temperatura minimă de aprindere a amestecurilor explozive din mediul respectiv.
NOTA 2: Valorile maxime admise ale intensităților curenților în regimurile de mai sus sunt date în general în standardele de fabricație ale conductoarelor sau în standardele internaționale.
NOTA 3: Pentru valori diferite ale temperaturilor inițiale și/sau finale ale regimurilor de mai sus se va folosi relația pentru corectarea valorilor intensităților curenților maxim admiși (anexele B și C).
4.3.3. Secțiunea minimă necesară a conductorului de protecție principal S(min)
4.3.3.1. În cazul utilizării conductorului CPPLP, secțiunea minimă necesară se stabilește ținându-se seama de densitatea de curent maximă admisă precizată de fabricant, pentru materialul din care este fabricat conductorul și pentru regimul de defect precizat la pct. 4.2.1.2.
4.3.3.2. În cazul utilizării conductorului CPPLPICT, aceasta se stabilește ținându-se seama de densitatea de curent maximă admisă precizată de fabricant, pentru materialul din care este fabricat conductorul, pentru regimurile de funcționare precizate la pct. 4.2.2.
4.3.4. Secțiunea maximă admisă S(max.ad) pentru conductorul de protecție principal și pentru conductoarele de protecție de ramificație este precizată în funcție de materialul conductorului:
- 400 mmp pentru conductor rotund sau profile de oțel;
- 400 mmp pentru conductor-funie din sârme de oțel;
- 240 mmp pentru conductor-funie de oțel-aluminiu sau aliaje de aluminiu;
- 185 mmp pentru conductor-funie din sârme de cupru.
4.4. Cerințe privind protecția omului și a instalațiilor în cazul utilizării conductorului de protecție principal
4.4.1. Evaluarea prin calcul a tensiunilor de atingere/accesibile și de pas se va efectua pentru condițiile regimului de scurtă durată, regimului temporar și regimului permanent al instalațiilor fixe de tracțiune electrică (pentru definirea acestor regimuri vezi pct. 2.7.2-2.7.4). Valorile acestor tensiuni nu vor depăși valorile maxime admise de mai jos:
a) 60 V, valoare efectivă, pentru regim permanent (de funcționare continuă sau de funcționare forțată cu durata >300 s) [16];
b) valorile din tabelele F2.1, F2.2, F2.3 din anexa F la prezentul normativ feroviar, pentru regimurile de scurtă durată și pentru regimurile temporare.
4.4.2. Potențialul șinelor de cale ferată (tensiunea șine de cale ferată - pământ de referință) se va determina prin calcul. Un astfel de calcul va ține seama de intensitățile maxime ale curenților de funcționare în regim de scurtă durată, regim temporar și regim permanent, care trec prin șinele de cale ferată.
În cazul regimului permanent, calculul va lua în considerare valoarea curentului de regim permanent de funcționare forțată (10 minute).
În cazul regimului de scurtă durată, calculul se va efectua ținând-se seama de valoarea intensității curentului inițial de scurtcircuit definit la pct. 2.7.5.10.
Valorile calculate ale potențialului șinelor de cale ferată, în orice punct al acestora, nu vor depăși cerințele de la pct. 4.4.1 lit. a) și b), în funcție de regimul studiat.
4.4.3. În cazul în care, pentru protecția împotriva atingerii indirecte, se utilizează conductorul de protecție principal tip CPPLP, este necesar ca tensiunile de atingere/accesibile și de pas calculate între părțile conductive accesibile legate la CPPLP și șine să nu depășească valorile precizate la pct. 4.4.1 lit. b).
4.4.4. Valorile maxime admisibile ale tensiunilor de atingere de calcul în cazul utilizării conductorului CPPLPICT
Pentru conductorul de protecție principal tip CPPLPICT, în regimul permanent de funcționare forțată (10 minute) precizat la pct. 4.2.2.2, este necesar ca tensiunile de atingere de calcul între obiectele metalice legate la CPPLPICT și șinele de cale ferată și potențialele șinelor de cale ferată să nu depășească valoarea de 60 V, precizată în [16].
Pentru regimurile de scurtă durată și pentru regimurile temporare ale CPPLPICT (scurtcircuit LCA - parte conductoare accesibilă legată la acest conductor) tensiunile de atingere de calcul parte conductivă accesibilă protejată - șină de cale ferată și potențialul șinelor de cale ferată depind de timpul maxim de deconectare a circuitului defect și trebuie să fie inferioare valorilor maxime precizate în anexa F la prezentul normativ feroviar.
4.5. Cerințe privind siguranța în funcționare pentru conductorul de protecție principal
4.5.1. Indicatorii de fiabilitate ai conductorului de protecție principal sunt stabiliți în funcție de natura materialelor din care este fabricat conductorul, considerându-se că el este un produs nereparabil.
4.5.2. Centila de ordin P a duratei de viață
a) Pentru conductor-funie de aluminiu-oțel, maximum 5% din echipament se poate defecta în 60 de ani.
b) Pentru conductor-funie de oțel, maximum 5% din echipament se poate defecta în 20 de ani.
4.5.3. Rata de defectare R sau fiabilitatea R (t)
a) Pentru conductor-funie de aluminiu-oțel:
- lambda ≤ 0,083 an^-1 pe 100 km, pentru un nivel de încredere ≥ 0,8;
- R(t) ≥ 0,999 la t = 1 an și nivel de încredere ≥ 0,8.
b) Pentru conductor-funie de oțel:
- lambda ≤ 0,25 an^-1 pe 100 km, pentru un nivel de încredere ≥ 0,8;
- R(t) ≥ 0,998 la t = 1 an și nivel de încredere ≥ 0,8.
5. Verificarea prin calcul a influenței conductorului de protecție principal asupra circuitului de cale
5.1. Determinarea curenților în șinele de cale ferată
Datorită poziției asimetrice a conductorului de protecție principal față de șinele de cale ferată (care sunt folosite pentru întoarcerea curenților de tracțiune și de scurtcircuit), este necesar ca în calculele privind regimul electric permanent de funcționare, regimul de scurtă durată și regimul temporar să se evalueze distribuția curentului în sistemul de conductoare format de conductoarele LCA, șinele de cale ferată și CPP. Fiecare dintre conductoarele amintite va fi parcurs de o componentă a curentului de tracțiune sau de scurtcircuit, care se va întoarce la STEF prin pământ, circuitele astfel formate fiind cuplate inductiv.
În cazul utilizării CPPLP sau CPPLPICT este necesar să se determine distribuția de curenți în șinele de cale ferată pentru toate regimurile.
5.2. Determinarea coeficientului de asimetrie a curenților în șinele unei căi ferate
Coeficientul de asimetrie de curent în șinele unei căi ferate electrificate echipate cu circuite de cale terminate cu bobine de joantă este determinat prin calcul cu relația:
K(s)[%] = │ I(s1)-I(s2) │ x100/ │ I(s1)+I(s2) │, în care I(s1), I(s2) reprezintă valorile complexe efective ale intensităților curenților prin șinele unei căi ferate, determinate prin calcul în regimurile electrice de funcționare precizate la pct. 4.2, pentru tipul de conductor de protecție principal, în condițiile cele mai dezavantajoase.
5.3. Limita maximă a coeficientului de asimetrie de curent în șinele unei căi ferate
Valoarea coeficientului de asimetrie de curent în șinele unei căi ferate electrificate, obținută prin calcul, este necesar să fie sub valoarea maximă precizată la pct. 3.2.5 și se poate verifica prin măsurători pentru un curent prin șină mai mare de 150 A.
6. Lista documentelor de referință
Aplicarea standardelor cuprinse în această listă reprezintă o modalitate recomandată pentru asigurarea conformității cu cerințele din prezentul normativ feroviar.
6.1. Conductoare - caracteristici fizice și constructive
[1] SR EN 50183: 2002 Conductoare pentru linii electrice aeriene. Sârme de aliaj de aluminiu-magneziu-siliciu.
[2] SR CEI 60104: 1995 Sârme de aliaj de aluminiu-magneziu-siliciu pentru conductoarele liniilor aeriene.
[3] SR CEI 60888: 1994 Sârme de oțel zincate pentru conductoare cablate.
[4] SR EN 60889: 2002 (SRCEI 60889:1994+SRCEI 60889:1994/A99:2002) Sârmă de aluminiu trasă la rece în stare de ecruisare tare pentru conductoarele liniilor aeriene.
[5] SR CEI 61089: 1996+A1: 1999 Conductoare pentru linii aeriene cu sârme rotunde cablate în straturi concentrice.
[6] DIN 48204: Aluminium conductors, steel reinforced (Conductoare-funie din aluminiu întărite cu oțel).
[7] DIN 48203-11: Aluminium conductors, steel reinforced, technical terms of delivery (Conductoare-funie din aluminiu întărite cu oțel, condiții tehnice de livrare).
[8] DIN 48203-5: Wires and stranded conductors of aluminium for lines (Sârme și conductoare-funie din aluminiu pentru linii electrice).
[9] DIN 48201-5: Aluminium stranded conductors (Conductoare-funie din aluminiu).
[10] SREN 50149:2002 Aplicații feroviare. Instalații fixe. Tracțiune electrică. Fire de contact renurate de cupru și aliaje de cupru.
[11] UIC-799: Caracteristiques des catenaires alimentees en courant alternatif pour les lignes parcourues a des vitesses superieures a 200 km/h. (Caracteristicile catenarelor alimentate în curent alternativ pentru linii parcurse la viteze mai mari de 200 km/h).
Condiții de mediu
[12] SR EN 50125-2: 2003 Aplicații feroviare. Condiții de mediu pentru echipamente. Partea 2: Instalații electrice fixe.
[13] SR HD 478.2.1. S1:2002 (STAS CEI 60721-2-1: 1992+STAS CEI 60721-2-1:1992/A99:2002) Clasificarea condițiilor de mediu. Partea 2-1: Condiții de mediu prezente în natură. Temperatură și umiditate.
[14] SR HD 478.2.4. S1:2004 Clasificarea condițiilor de mediu. Partea 2: Condiții de mediu prezente în natură. Radiație solară și temperatură.
[15] SR EN 50163: 2006/A1:2007 Aplicații feroviare. Tensiuni de alimentare ale rețelelor de tracțiune electrică.
6.3. Prevederi de protecție împotriva șocurilor electrice
[16] SR EN 50122-1:2002 Aplicații feroviare. Instalații fixe. Partea 1: Măsuri de protecție referitoare la securitatea electrică și la legarea la pământ.
[17] STAS 3197-2: 1990 Căi ferate normale. Elemente geometrice.
[18] SR CEI 60050-811:2000, Vocabular electrotehnic internațional. Capitolul 811: Tracțiune electrică.
[19] SR EN 61140: 2002/A1:2007 Protecție împotriva șocurilor electrice. Aspecte comune în instalații și echipamente electrice.
[20] SR CEI 60479-1: 2006 Efectele curentului asupra omului și animalelor domestice. Partea 1: Aspecte generale.
6.4. Circuite de cale
[21] SR CEI/UIC 60050-821:2005 Vocabular electrotehnic internațional - Partea 821: Semnalizare și aparate de siguranță pentru căile ferate.
6.5. Siguranța în funcționare
[22] SR EN 50126-1: 2003 Aplicații feroviare. Specificarea și demonstrarea fiabilității, disponibilității, mentenanței și siguranței (FDMS).
7. Anexe