Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13337-3:2021 về Ứng dụng đường sắt - Lắp đặt cố định - An toàn điện, nối đất và mạch điện hồi lưu - Phần 3: Tương tác lẫn nhau giữa các hệ thống điện kéo xoay chiều và một chiều

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 13337-3 : 2021

ỨNG DỤNG ĐƯỜNG SẮT - LẮP ĐẶT CỐ ĐỊNH - AN TOÀN ĐIỆN, NỐI ĐẤT VÀ MẠCH ĐIỆN HỒI LƯU

PHẦN 3: TƯƠNG TÁC LẪN NHAU GIỮA CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN KÉO XOAY CHIỀU VÀ MỘT CHIỀU

Railway applications - Fixed installations - Electrical safety, earthing and the return circuit - Part 3: Mutual Interaction of a.c. and d.c. traction systems

Lời nói đầu

TCVN 13337-3 : 2021 được xây dựng trên cơ sở tham khảo tiêu chuẩn EN 50122-3:2010.

TCVN 13337-3 : 2021 do Viện Khoa học Công nghệ Giao thông vận tải biên soạn, Bộ Giao thông vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn - Đo lường - Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

ỨNG DỤNG ĐƯỜNG SẮT - LẮP ĐẶT CỐ ĐỊNH - AN TOÀN ĐIỆN, NỐI ĐẤT VÀ MẠCH ĐIỆN HỒI LƯU

PHẦN 3: TƯƠNG TÁC LẪN NHAU GIỮA CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN KÉO XOAY CHIỀU VÀ MỘT CHIỀU

Railway applications - Fixed installations - Electrical safety, earthing and the return circuit - Part 3: Mutual Interaction of a.c. and d.c. traction systems

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu về trang bị bảo vệ liên quan đến an toàn điện trong các lắp đặt cố định, khi có khả năng phát sinh các điện áp hoặc các dòng điện nguy hiểm cho người hoặc thiết bị, do sự tương tác lẫn nhau giữa các hệ thống điện kéo xoay chiều và một chiều

Tiêu chuẩn này cũng áp dụng cho tất cả các vấn đề trong các lắp đặt cố định cần phải đảm bảo an toàn điện trong quá trình bảo trì trong phạm vi các hệ thống điện kéo

Tương tác lẫn nhau có thể là bất kỳ hình thức nào trong các loại sau:

- Các hệ thống điện kéo dòng điện xoay chiều và hệ thống điện kéo dòng điện một chiều chạy song song;

- Các hệ thống điện kéo xoay chiều và một chiều giao nhau

- Tương tác do việc sử dụng chung giữa các đường, tòa nhà hoặc các công trình hạ tầng khác;

- Các khu vực phân tách hệ thống giữa các hệ thống điện kéo xoay chiều và một chiều.

Phạm vi được giới hạn ở các điện áp và dòng điện có tần số cơ bản và các phân tầng của chúng. Tiêu chuẩn này không đề cập đến các nhiễu bức xạ.

Tiêu chuẩn này áp dụng cho tất cả các đường dây mới, các đường dây mở rộng và tất cả các cải tiến quan trọng đối với đường dây hiện có của các hệ thống điện kéo sau:

a) Đường sắt;

b) Các hệ thống giao thông vận tải khối lượng lớn có dẫn hướng như:

1) Xe điện trong thành phố (tramways),

2) Đường sắt trên cao và ngầm,

3) Đường sắt trên núi,

4) Các hệ thống vận tải bằng xe bus điện, và

5) Các hệ thống vận tải bằng đệm từ, sử dụng hệ thống đường dây tiếp xúc;

c) Hệ thống vận chuyển vật liệu

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho:

d) Các hệ thống kéo mỏ trong các mỏ ngầm;

e) Cần cẩu, các sàn vận chuyển và thiết bị vận tải tương tự trên ray, các cấu trúc tạm thời (Ví dụ: các công trình có tính triển lãm) do chúng không được cấp điện trực tiếp hoặc thông qua biến áp từ hệ thống đường dây tiếp xúc và không bị nguy hiểm bởi hệ thống cấp điện kéo cho đường sắt;

f) Các phương tiện cáp treo;

g) Đường sắt có dây kéo;

h) Các quy trình hoặc quy tắc để bảo trì.

CHÚ THÍCH: Các quy tắc đưa ra trong tiêu chuẩn này cũng có thể áp dụng cho các tương tác lẫn nhau với các đường không điện khí hóa, nếu phát sinh các điện áp hoặc dòng điện nguy hiểm từ các hệ thống điện kéo xoay chiều hoặc một chiều.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn dưới đây là cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu ghi năm công bố thì áp dụng các bản được nêu. Đối với các tài liệu không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất (kể cả các sửa đổi).

EN 50122-1:2010, Railway applications - Fixed installations - Electrical safety, earthing and the return circuit - Part 1: Protective provisions against electric shock (Ứng dụng đường sắt - Các lắp đặt cố định - An toàn điện, nối đất và mạch hồi lưu - Phần 1: Trang bị phòng vệ chống shock điện)

EN 50122-2:2010, Railway applications - Fixed installations - Electrical safety, earthing and the return circuit - Part 2: Provisions against the effects of stray currents caused by d.c traction systems (Ứng dụng đường sắt - Các lắp đặt cố định - An toàn điện, nối đất và mạch hồi lưu - Phần 2: Trang bị chống ảnh hưởng của dòng dò từ hệ thống kéo một chiều)

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này, áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa đưa ra trong EN 50122-1:2010.

4  Mối nguy và các ảnh hưởng gây hại

4.1  Yêu cầu chung

Các yêu cầu khác nhau quy định trong EN 50122-1 và EN 50122-2 liên quan đến các kết nối với mạch điện hồi lưu trong đường sắt xoay chiều, và các kết nối với mạch điện hồi lưu trong đường sắt một chiều phải được hài hòa để tránh các rủi ro về các điện áp nguy hiểm và các dòng rò.

Các mối nguy và rủi ro này phải được xem xét ngay từ khi bắt đầu lập kế hoạch đối với mọi lắp đặt bao gồm cả đường sắt xoay chiều và một chiều. Phải quy định các biện pháp phù hợp để giới hạn các điện áp này ở các mức độ đưa ra trong tiêu chuẩn này trong quá trình giới hạn các ảnh hưởng gây hại của dòng rò phù hợp với EN 50122-2.

CHÚ THÍCH: Ví dụ về các ảnh hưởng gây hại bổ sung có khả năng như sau:

- Quá tải nhiệt của bộ dẫn điện, lớp chắn và vỏ;

- Quá tải nhiệt của biến áp do sự bão hòa từ của chi tiết lõi;

- Giới hạn vận hành do các ảnh hưởng có thể đến an toàn và chức năng hoạt động chính xác của các hệ thống phát tín hiệu;

- Giới hạn vận hành do sự hoạt động không đúng của hệ thống thông tin.

Các ảnh hưởng này nên được xem xét phù hợp với các tiêu chuẩn liên quan

4.2  An toàn điện cho con người

Nếu có các điện áp xoay chiều và một chiều tồn tại cùng nhau, áp dụng các giới hạn về điện áp tiếp xúc đưa ra trong mục 7 cùng với các giới hạn đưa ra trong EN 50122-1:2010, mục 9.

5  Các loại tương tác lẫn nhau được xem xét

5.1  Yêu cầu chung

Quá trình kết nối mô tả quá trình vật lý truyền năng lượng từ một nguồn đến một thiết bị bị ảnh hưởng.

Các loại kết nối sau phải được xem xét:

a) Kết nối dẫn điện;

b) Kết nối phi dẫn điện:

1) Kết nối qua cảm ứng;

2) Kết nối qua điện dung.

Kết nối dẫn điện chiếm chủ yếu ở các tần số thấp khi điện cảm của mạch điện là thấp. Các ảnh hưởng của kết nối dẫn điện là các điện áp và dòng dẫn điện.

Các ảnh hưởng của kết nối qua cảm ứng là các điện áp cảm ứng và từ đó là dòng điện. Các điện áp và dòng điện này phụ thuộc cùng vào khoảng cách, chiều dài, bố trí bộ dẫn điện cảm ứng và tần số.

Các ảnh hưởng của kết nối qua điện dung là ảnh hưởng của các điện áp đến các bộ phận hoặc linh kiện được cách điện. Các điện áp bị ảnh hưởng phụ thuộc cùng vào hệ thống ảnh hưởng và khoảng cách. Các dòng điện sinh ra từ kết nối qua điện dung cũng phụ thuộc vào tần số.

CHÚ THÍCH: Cho tới khi vẫn còn liên quan đến kết nối qua cảm ứng và qua điện dung, kinh nghiệm chung là chỉ có ảnh hưởng của đường sắt xoay chiều đến đường sắt một chiều là đáng kể.

5.2  Kết nối dẫn điện

5.2.1  Các mạch điện hồi lưu xoay chiều và một chiều không được kết nối trực tiếp

Có khả năng tương tác lẫn nhau giữa các mạch điện hồi lưu do các dòng điện đi qua đất, dòng này được tạo ra từ điện thế ray của các đường sắt xoay chiều và một chiều, ví dụ: các dòng hồi lưu chạy xuyên qua các thiết bị dẫn điện hồi lưu, các thiết bị nối đất của các trạm cung cấp điện kéo và các màn chắn của cáp.

Trong trường hợp tồn tại đường dẫn điện song song với mạch hồi lưu trong hệ thống bị ảnh hưởng, khi đó có khả năng có các ảnh hưởng khác nhau. Trong trường hợp phương tiện thuộc đường song song này, dòng hồi lưu của hệ thống đường sắt ảnh hưởng có thể chạy xuyên qua hệ thống tạo lực đẩy của bộ phận kéo. Có thể có các ảnh hưởng giống nhau khi dòng hồi lưu của hệ thống ảnh hưởng chạy qua, ví dụ: thông qua biến áp tự ngẫu và biến áp tại trạm điện của hệ thống biến áp tự ngẫu hoặc thông qua các biến áp tăng áp hoặc thiết bị khác.

Có thể xuất hiện shock điện ở các điện áp kết hợp khi các bộ phận trong mạch hồi lưu hoặc các bộ phận dẫn điện có kết nối với các mạch hồi lưu bằng thiết bị giới hạn điện áp được đặt trên khu vực đường dây tiếp xúc trên cao của hệ thống đường sắt khác, xem 8.2.2.

5.2.2  Các mạch hồi lưu xoay chiều và một chiều được nối trực tiếp với nhau hoặc được nối chân chung với nhau

Ngoài các ảnh hưởng mô tả trong 5.2.1, việc trao đổi dòng điện sẽ được tăng lên khi các mạch điện hồi lưu dòng điện xoay chiều (xoay chiều) và dòng điện một chiều (một chiều) được nối trực tiếp với nhau hoặc nối chung với nhau

CHÚ THÍCH: Các kết nối trực tiếp có thể là các đường ngang đường sắt, các đường chung, các khu vực phân chia hệ thống...

Các dòng điện chạy giữa đường sắt xoay chiều và một chiều có thể tạo ra sự tương tác lẫn nhau giữa các mạch hồi lưu.

Tất cả các mạch hồi lưu có cùng điện thế ở vị trí kết nối. Một dòng ngắn mạch trong hệ thống xoay chiều có thể gây ra điện áp đỉnh trên các kết cấu dẫn điện được nối với mạch hồi lưu của đường sắt một chiều. Các ảnh hưởng tương tự cũng áp dụng cho các kết cấu dẫn điện được nối trực tiếp hoặc thông qua thiết bị giới hạn điện áp (VLD). Điện áp trên toàn thiết bị giới hạn điện áp có thể ngắt thiết bị mà không gây ra sự cố trên phía một chiều.

Việc kết nối mạch hồi lưu đường sắt một chiều với mạch hồi lưu nối đất của đường sắt xoay chiều sẽ làm tăng nguy hiểm về ăn mòn do dòng điện rò.

Xem 8.3 về các yêu cầu đối với các lắp đặt cố định

5.3  Kết nối phi dẫn điện

5.3.1  Kết nối qua cảm ứng

Điện áp xoay chiều có thể được cảm ứng trên hệ thống đường dây tiếp xúc một chiều và mạch hồi lưu của hệ thống một chiều. Ảnh hưởng này cần được xem xét trong trường hợp đường sắt một chiều nằm trong khu vực tương tác lẫn nhau.

Do đó, điện áp xoay chiều có thể xuất hiện ở các thanh cái nối đất trong trạm điện một chiều (ví dụ: ở bộ chỉnh lưu hoặc trong các tủ điện cấp nguồn).

Tương tác có thể xuất hiện ở dạng các điện áp tiếp xúc không được phép. Xem mục 7.

Các giao nhau vuông góc không gây ra các ảnh hưởng qua cảm ứng trong hệ thống một chiều.

5.3.2  Kết nối qua điện dung

Trong phạm vi khoảng cách nhỏ, điện áp xoay chiều có thể ảnh hưởng đến hệ thống đường dây tiếp xúc một chiều khi bị cô lập bằng cách mở thiết bị ngắt hoặc mở máy cắt. Phải xem xét khả năng đạt đến điện áp phóng điện bề mặt của cách điện hoặc bộ chống sét/bộ thu.

CHÚ THÍCH: Khoảng cách phụ thuộc cả vào hình dạng và điện áp

Điện áp xoay chiều có thể xuất hiện ở các thanh cái một chiều nối đất trong trạm điện một chiều, ví dụ: trong các tủ điện cấp.

Tương tác có thể xuất hiện ở dạng các điện áp tiếp xúc không được phép. Xem mục 7.

6  Khu vực tương tác lẫn nhau

6.1  Yêu cầu chung

Đường sắt xoay chiều ảnh hưởng đến đường sắt một chiều và ngược lại thông qua kết nối dẫn điện, qua cảm ứng và/hoặc điện dung (xem mục 5). Khu vực tương tác lẫn nhau thể hiện khoảng cách và chiều dài đoạn song song giữa đường sắt xoay chiều và đường sắt một chiều (xem Phụ lục A). Các giới hạn của khu vực tương tác lẫn nhau được dựa trên các giới hạn về điện áp tiếp xúc đưa ra trong mục 7.

Nếu tồn tại khu vực tương tác lẫn nhau, khi đó phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đưa ra trong tiêu chuẩn này.

Khi khoảng cách giữa cả đường sắt xoay chiều và một chiều nhỏ hơn 50 m, khu vực tương tác lẫn nhau sẽ được giả thiết tồn tại. Khoảng cách khi vượt quá 50 m được đề cập trong 6.2 và 6.3.

CHÚ THÍCH 1: Khi khoảng cách giữa đường sắt xoay chiều và một chiều nhỏ hơn 50 m, các ảnh hưởng mô tả trong 5.2.1 và cả 5.2.2 có thể được đoán trước.

CHÚ THÍCH 2: Khoảng cách giữa đường sắt xoay chiều và đường sắt một chiều không thể được đưa ra theo cách thức chung và nên được xử lý riêng biệt phụ thuộc vào các điều kiện tải.

CHÚ THÍCH 3: Xem phụ lục C để biết thêm thông tin về phân tích và đánh giá khu vực tương tác lẫn nhau.

6.2  Xoay chiều

Trong trường hợp đường sắt xoay chiều ảnh hưởng lên đường sắt một chiều, khu vực tương tác sẽ dựa trên các điện áp được kết nối vào hệ thống bị ảnh hưởng.

Nếu áp dụng các điều kiện cho trước sau, giới hạn khoảng cách giữa đường sắt xoay chiều và một chiều là 1000 m:

- Đường sắt đôi, chỉ có 4 ray chạy của đường sắt xoay chiều được sử dụng cho mạch hồi lưu;

- Dòng điện cảm ứng là 500 A trên mỗi đường dây tiếp xúc trên cao (tổng 1000 A);

- Chiều dài song song giữa đường sắt xoay chiều và một chiều là 4 km;

- Trở kháng của đất là 100 Ωm;

- Tần số danh định là 50 Hz;

- Hệ thống bị ảnh hưởng được cách điện với đất dọc theo toàn bộ chiều dài và được kết nối với đất chỉ tại một đầu;

- Không được tính đến các ảnh hưởng lớp chắn của các vật thể kim loại song song khác.

Nếu áp dụng các điều kiện cho trước khác, khi đó phải tính toán lại kích thước của khu vực tương tác lẫn nhau

CHÚ THÍCH 1: Phụ lục A đưa ra phương pháp tính toán

CHÚ THÍCH 2: Ví dụ trên được dựa trên giới hạn 35 V đối với xoay chiều trong khoảng thời gian dài hơn 300 s.

Trong trường hợp đường sắt một chiều nằm trong khu vực tương tác lẫn nhau của đường sắt xoay chiều, mức độ điện áp hoặc dòng điện được kết nối với hệ thống một chiều không nhất thiết phải quá cao; trong trường hợp này, phải thực hiện phân tích tình huống khác.

6.3  Một chiều

Đối với các ảnh hưởng của các hệ thống đường sắt một chiều lên các hệ thống đường sắt xoay chiều, kích thước của khu vực tương tác lẫn nhau có thể được bỏ qua do độ dốc điện áp nhanh trong đất gây ra bởi các ray được cách điện.

Tuy nhiên nếu có tồn tại khả năng truyền tải điện áp lâu dài hoặc tạm thời do kết nối dẫn điện với các bộ phận dẫn điện hoặc một phần trong đó, khu vực tương tác lẫn nhau sẽ được đưa ra theo kích thước của các bộ phận đó. Trong trường hợp này, mức độ điện áp hoặc dòng điện được kết nối với hệ thống xoay chiều không nhất thiết phải quá cao; phải thực hiện phân tích tình huống khác.

7  Các giới hạn điện áp tiếp xúc khi kết hợp các điện áp xoay chiều và một chiều

7.1  Yêu cầu chung

Các giới hạn được đưa ra trong 7.2 đến 7.6 chỉ được dựa trên riêng điện áp tiếp xúc và không được phép vượt quá. Các ảnh hưởng khác liên quan đến các lắp đặt về điện không được tính đến

CHÚ THÍCH 1: Các giới hạn của các lắp đặt về điện không thể được đưa ra theo một cách chung và nên được xử lý riêng biệt nếu cần, phụ thuộc vào độ nhạy của các lắp đặt bị ảnh hưởng.

Khi có điện áp xoay chiều hoặc một chiều, áp dụng các giới hạn về điện áp tiếp xúc trong EN 50122-1.

Các thành phần một chiều và xoay chiều trong điện áp kết hợp u (t) trong khoảng thời gian vượt quá 1 s được tính như sau:

Trong đó:

T = 1 s;

t là thời gian

u (t) là điện áp kết hợp;

U_dc là thành phần một chiều trong điện áp kết hợp;

U_ac là thành phần xoay chiều trong điện áp kết hợp.

CHÚ THÍCH 2: Công thức (1) đưa ra giá trị trung bình thay đổi của thành phần một chiều, Công thức (2) đưa ra giá trị hiệu dụng của thành phần xoay chiều.

Sử dụng các khái niệm sau đối với điện áp xoay chiều và điện áp một chiều chỉ trong hiện tượng xảy ra trong thời gian ngắn t ≤ 1 s;

- U_dc được coi là thành phần trong điện áp kết hợp do hệ thống một chiều gây ra;

- U_ac được coi là thành phần trong điện áp kết hợp do hệ thống xoay chiều gây ra.

CHÚ THÍCH 3: Phụ lục 3 đưa ra thêm thông tin về các điện áp kết hợp.

CHÚ THÍCH 4: Các điều kiện dài hạn liên quan tới các điều kiện vận hành và các điều kiện ngắn hạn liên quan tới các điều kiện sự cố hoặc các thao tác đóng ngắt (ví dụ).

7.2  Các giới hạn điện áp tiếp xúc ở các điều kiện dài hạn

Phải sử dụng phương thức tiếp cận sau nếu điện áp kết hợp là được phép:

1. Thành phần xoay chiều trong điện áp kết hợp phải không vượt quá điện áp xoay chiều lớn nhất cho phép trên thân người như đưa ra trong EN 50122-1:2010, Bảng 3 về thời gian tác dụng;

2. Thành phần một chiều trong điện áp kết hợp phải không vượt quá điện áp một chiều lớn nhất cho phép trên thân người như đưa ra trong EN 50122-1:2010, Bảng 5 về thời gian tác dụng;

3. Điện áp kết hợp sẽ là được phép nếu nó nằm trong giới hạn được đưa ra trong các khoảng thời gian có thể áp dụng trong Hình 1;

4. Đối với khoảng thời gian vượt quá 1 s, giá trị đỉnh kết hợp (xem diễn giải trong Phụ lục B) phải nhỏ hơn 2 x lần điện áp xoay chiều cho phép lớn nhất trên thân người như đưa ra trong EN 50122-1:2010, Bảng 3 về thời gian có thể tác dụng không phụ thuộc vào giá trị tần số.

CHÚ THÍCH: Giả thiết điện áp tiếp xúc một chiều cho phép lớn nhất là 120 V xuất hiện trong hệ thống một chiều thì giới hạn điện áp xoay chiều là 35 V, xem Hình 1. Giả thiết điện áp tiếp xúc xoay chiều cho phép lớn nhất là 60 V xuất hiện trong hệ thống xoay chiều thì giới hạn điện áp là 85 V, xem Hình 1.

CHÚ THÍCH: Tất cả các giá trị đều là hiệu dụng.

Hình 1 - Điện áp tiếp xúc tác dụng kết hợp cho phép lớn nhất (ngoại trừ trong các nhà xưởng và các vị trí tương tự) ở các điều kiện dài hạn.

7.3  Các điều kiện ngắn hạn hệ thống xoay chiều và các điều kiện dài hạn hệ thống một chiều

Phải sử dụng phương thức tiếp cận sau cho dù điện áp kết hợp có được phép hay không:

1. Thành phần xoay chiều ngắn hạn của điện áp kết hợp phải không vượt quá điện áp tiếp xúc xoay chiều cho phép lớn nhất như đưa ra trong EN 50122-1:2010, Bảng 4 về thời gian tác dụng;

2. Thành phần một chiều của điện áp kết hợp phải không vượt quá điện áp tiếp xúc một chiều cho phép lớn nhất như đưa ra trong EN 50122-1:2010, Bảng 6 về thời gian tác dụng;

3. Điện áp kết hợp sẽ được cho phép nếu nằm trong giới hạn được đưa ra trong khoảng thời gian có thể tác dụng trong Hình 2.

Hình 2 - Điện áp tiếp xúc tác dụng kết hợp cho phép lớn nhất ở các điều kiện ngắn hạn xoay chiều và điều kiện dài hạn một chiều

CHÚ THÍCH: Phụ lục B đưa ra ví dụ về việc sử dụng 2.

7.4  Các điều kiện dài hạn hệ thống xoay chiều và điều kiện ngắn hạn một chiều

Phải sử dụng phương thức tiếp cận sau cho dù điện áp kết hợp có được phép hay không:

1. Thành phần xoay chiều của điện áp kết hợp phải không vượt quá điện áp xoay chiều tiếp xúc cho phép lớn nhất được đưa ra trong EN 50122-1:2010, Bảng 4 về thời gian tác dụng;

2. Thành phần một chiều ngắn hạn của điện áp kết hợp phải không vượt quá điện áp tiếp xúc một chiều cho phép lớn nhất được đưa ra trong EN 50122-1:2010, Bảng 6 về thời gian tác dụng;

3. Điện áp kết hợp sẽ được cho phép nếu nằm trong giới hạn được đưa ra trong khoảng thời gian có thể tác dụng trong Hình 3.

CHÚ THÍCH: Tất cả các giá trị đều là hiệu dụng

Hình 3 - Điện áp tiếp xúc tác dụng kết hợp cho phép lớn nhất ở các điều kiện dài hạn xoay chiều và điều kiện ngắn hạn một chiều

7.5  Các điều kiện ngắn hạn hệ thống xoay chiều và điều kiện dài hạn hệ thống một chiều

Không cần xem xét đồng thời hiện tượng ngắn hạn trong hệ thống xoay chiều và trong hệ thống một chiều

CHÚ THÍCH: Hiện tượng ngắn hạn không có khả năng xuất hiện cùng lúc trong cả hệ thống xoay chiều và hệ thống một chiều, và mạch hồi lưu được tiếp xúc ở cùng thời điểm.

7.6  Nhà xưởng và các khu vực tương tự

Trong các điều kiện dài hạn, phải sử dụng phương thức tiếp cận sau cho dù có cho phép điện áp kết hợp hay không:

1. Thành phần xoay chiều trong điện áp kết hợp phải thỏa mãn EN 50122-1:2010, 9.2.2.3;

2. Thành phần một chiều trong điện áp kết hợp phải thỏa mãn EN 50122-1:2010, 9 3.2.3;

3. Điện áp kết hợp sẽ được cho phép nếu nằm trong phạm vi như quy định trong Hình 4.

Áp dụng các điều kiện ngắn hạn 7.3, 7.4 và 7.5.

CHÚ THÍCH: Giả thiết điện áp tiếp xúc một chiều cho phép lớn nhất là 60 V xuất hiện trong hệ thống một chiều thì giới hạn điện áp xoay chiều là 8 V. Giả thiết điện áp tiếp xúc xoay chiều cho phép lớn nhất là 25 V xuất hiện trong hệ thống xoay chiều thì giới hạn điện áp một chiều cho phép là 35 V, xem Hình 4.

CHÚ THÍCH: Tất cả các giá trị đều là hiệu dụng

Hình 4 - Điện áp tiếp xúc tác dụng kết hợp cho phép lớn nhất trong nhà xưởng và các vị trí tương tự, ngoại trừ các điều kiện ngắn hạn

8  Các yêu cầu kỹ thuật và các biện pháp trong khu vực tương tác lẫn nhau

8.1  Yêu cầu chung

Tất cả các lắp đặt phải thỏa mãn các yêu cầu trong EN 50122-1 và EN 50122-2. Các quy định bổ sung được mô tả dưới đây

8.2  Các yêu cầu nếu đường sắt xoay chiều và đường sắt một chiều có các mạch hồi lưu riêng biệt

8.2.1  Yêu cầu chung

Áp dụng mục này nếu không có kết nối mạch hồi lưu giữa đường sắt xoay chiều và đường sắt một chiều.

8.2.2  Mạch hồi lưu hoặc các bộ phận được kết nối với mạch hồi lưu đặt trong khu vực đường dây tiếp xúc trên cao (OCLZ - Overhead Contact Line Zone) và/hoặc khu vực lấy điện (CCZ - Current Collector Zone) của hệ thống khác

Phải thực hiện đánh giá về khả năng áp dụng của EN 50122-1:2010, mục 6 sẽ yêu cầu thực hiện các kết nối dẫn điện giữa mạch hồi lưu của đường sắt xoay chiều và mạch hồi lưu của đường sắt một chiều. Nếu yêu cầu các kết nối này, khi đó phải quy định thiết bị giới hạn điện áp theo yêu cầu của EN 50122-1:2010, 6.2.2 để phát hiện và hoạt động với điện áp và dòng điện xoay chiều được thêm vào các điện áp và dòng điện một chiều, từ đó đạt được sự phù hợp với mục 7 của Tiêu chuẩn này. Xem EN 50122-1:2010, Phụ lục F.

Nếu mạch hồi lưu, các bộ phận được kết nối với mạch hồi lưu hoặc phương tiện của đường sắt xoay chiều nằm trong khu vực đường dây tiếp xúc trên cao hoặc khu vực lấy điện của đường sắt một chiều, hoặc ngược lại, khi đó phải kết nối các thiết bị giới hạn điện áp (chức năng VLD-F tối thiểu) giữa mạch hồi lưu của đường sắt một chiều và mạch hồi lưu của đường sắt một chiều

Chú dẫn

1  Khu vực lấy điện của đường dây xoay chiều

2  Khu vực đường dây tiếp xúc trên cao của đường dây xoay chiều

3  Khu vực lấy điện của đường dây một chiều

4  Khu vực đường dây tiếp xúc trên cao của đường dây một chiều

5  Rào chắn hoặc bộ phận dẫn điện khác (được nối với mạch hồi lưu của đường dây xoay chiều)

6  Thiết bị giới hạn điện áp

Hình 5 - Ví dụ về vị trí VLD phải phù hợp với cả điện áp xoay chiều và một chiều

Thiết kế của các hệ thống phải đảm bảo sao cho các thiết bị giới hạn điện áp sẽ không dẫn điện trong suốt các điều kiện vận hành để đáp ứng các yêu cầu trong EN 50122-2.

Phải đánh giá các rủi ro liên quan đến tình trạng dẫn điện của thiết bị giới hạn điện áp.

8.2.3  Các tòa nhà và các công trình hạ tầng chung

8.2.3.1  Lựa chọn phương thức nối đất

Phải thực hiện đánh giá ở ngay giai đoạn lập kế hoạch ban đầu liệu có thể phân tách bộ phận của nền công trình liên quan trong đường sắt xoay chiều với bộ phận của nền công trình liên quan trong đường sắt một chiều, và có thể phân tách từng bộ phận của nền công trình với các hệ thống nối đất bên ngoài các tòa nhà và công trình hạ tầng chung. Trong tất cả các trường hợp, phải xác định rõ các con đường mà dòng sự cố nối đất đi qua từ đường dây tiếp xúc xoay chiều và đường dây tiếp xúc một chiều, và phải trang bị thiết bị dẫn điện có đủ diện tích mặt cắt ngang. Xem EN 50122-1:2010, mục 7 về cấp điện nguồn không phải để kéo tàu.

8.2.3.2  Phân tách các nền công trình

Nếu phân tách được các nền công trình, yêu cầu phải có khe hở hoặc mối nối cách điện.

Để bảo vệ không cho đi qua các khe hở cách điện, yêu cầu mối nối cách điện đối với các thiết bị dẫn điện PE của các cáp nguồn, lớp chắn của các cáp thông tin, ống kim loại và các bộ phận tương tự đi qua từ một phần của tòa nhà đến vị trí khác hoặc đi vào tòa nhà từ bên ngoài. Khe hở cách điện và thiết bị liên quan phải được lắp đặt ở các vị trí biên ngoài của các nền công trình được phân tách. Các hệ thống liên quan phải được thiết kế sao cho chúng hoạt động an toàn khi đặt các khe hở cách điện.

Nếu cần có các khe hở cách điện trong các bộ phận ngầm của tòa nhà, các khu vực cách điện phải có đủ chiều dài để dòng điện có giá trị lớn không đi qua được bằng cách dẫn điện xuyên qua đất.

CHÚ THÍCH 1: Khoảng cách 1 m được coi là đủ nếu trở kháng của đất lớn hơn 500 Ωm; trong các trường hợp khác yêu cầu khoảng cách 2 m.

CHÚ THÍCH 2: Nên đưa ra trang bị để phát hiện các kết nối ngoài dự kiến giữa 2 nền công trình.

8.2.3.3  Nền công trình chung

Nếu các nền công trình được kết nối, khi đó phải chú ý vào rủi ro của các dòng rò trong đường sắt xoay chiều và trong các hệ thống nối đất bên ngoài các công trình đường sắt. Xem EN 50122- 2:2010, mục 7.

CHÚ THÍCH: Nên có trang bị để phát hiện nguy hiểm có thể do dòng rò gây ra trong đường sắt xoay chiều, nền công trình và nền bên ngoài. Xem EN 50122-2:2010, mục 10.

8.2.4  Kết nối qua cảm ứng và qua điện dung

Phải đánh giá các điện áp được cảm ứng hoặc bị ảnh hưởng bởi đường sắt xoay chiều đến đường dây tiếp xúc và các dây cáp của đường dây một chiều, và các điện áp được cảm ứng trong các ray và các dây cáp bên cạnh đường sắt một chiều và áp dụng các biện pháp nếu cần.

CHÚ THÍCH: Các ray của đường sắt một chiều có thể tạo ra các điện áp cảm ứng lớn nếu chúng được cách điện tốt với đất theo EN 50122-2. Các mạch thông tin liên lạc bên cạnh đường sắt một chiều có thể cần các biện pháp giống như các biện pháp cần thiết cho các mạch thông tin liên lạc bên cạnh đường sắt xoay chiều

Phải có các biện pháp ngăn ngừa các điện áp xoay chiều quá mức ảnh hưởng lên đường dây tiếp xúc một chiều khi chúng được ngắt kết nối với trạm điện và không được nối đất.

Khi đánh giá sự phù hợp, phải xem xét khu vực phụ không thể phân tách của đường dây tiếp xúc một chiều mà được kết nối gần nhất với đường sắt xoay chiều. Các điện áp được kết nối trong hệ thống một chiều phải được xem xét khi thiết kế hệ thống một chiều.

8.3  Các yêu cầu nếu đường sắt xoay chiều và đường sắt một chiều có các mạch hồi lưu chung và sử dụng cùng đường ray

8.3.1  Yêu cầu chung

8.3.1.1  Mục này áp dụng cho các hệ thống điện kéo xoay chiều và một chiều trên cùng đường ray cũng như cho đường ngang giữa đường sắt xoay chiều và đường sắt một chiều

8.3.2  Các biện pháp chống dòng rò

Phải áp dụng các biện pháp để ngăn sự phát sinh của các mức độ dòng rò gây hại đáng kể giữa các đường ray được điện khi hóa chỉ xoay chiều và các đường ray được điện khí hóa chỉ một chiều. Các ray chạy của đường được trang bị cả 2 hệ thống phải được cách ly với đất phù hợp với EN 50122-2:2010. Phải thực hiện các kết nối được yêu cầu theo EN 50122-1:2010, 6.2 bằng cách sử dụng các thiết bị giới hạn điện áp (VLD), thiết bị này có thể dẫn điện cả xoay chiều và một chiều. Phải sử dụng các thiết bị giới hạn điện áp phù hợp với EN 50122-1:2010, Phụ lục F.

CHÚ THÍCH 1: Các ví dụ phù hợp với EN 50122-1:2010, 6.2 là các kết nối thông qua VLD từ các ray chạy kết nối với hệ thống treo đường dây tiếp xúc và nền công trình, các kết nối này là cần thiết do có các đường dây tiếp xúc điện áp cao.

Thiết kế của các hệ thống cấp nguồn điện kéo đường sắt phải đảm bảo sao cho các thiết bị giới hạn điện áp sẽ không dẫn điện ngoại trừ trong các điều kiện vận hành bất thường để đáp ứng các yêu cầu trong EN 50122-2.

Phải đánh giá các rủi ro liên quan đến tình trạng dẫn điện của các thiết bị giới hạn điện áp.

CHÚ THÍCH 2: Các biện pháp trên sẽ dẫn đến thiếu nền đường. Do đó các biện pháp đặc biệt có thể cần thiết để đạt được đủ các điện áp xoay chiều thấp trên các ray chạy. Các biện pháp này có thể bao gồm việc sử dụng các biến áp cô lập, các biến áp tăng áp và các bộ dẫn điện hồi lưu được cách ly với đất.

CHÚ THÍCH 3: Kinh nghiệm cho thấy có thể đưa ra các thiết kế thực tế nếu điện áp xoay chiều và điện áp một chiều trên ray là nhỏ hơn đáng kể so với giá trị hiệu dụng là 25 V trong 1 min. và nhỏ hơn đáng kể so với giá trị hiệu dụng là 10 V trong 30 min.

8.3.3  Các công trình chung và các tòa nhà chung

Áp dụng các yêu cầu trong 8.2.3 như nhau nếu trang bị các hệ thống điện kéo xoay chiều và một chiều trên cùng đường ray, ngoại trừ khu vực nền công trình trong khu vực xoay chiều và khu vực một chiều không liên quan.

Phải đặc biệt chú ý tới các rủi ro của dòng rò trong công trình, các hệ thống nối đất, các đường ống và các hạng mục tương tự bên ngoài tòa nhà chung.

8.3.4  Ngoại lệ

Có thể giảm thiểu các yêu cầu trong 8.3.2 và 8.3.3 khi thể hiện được hư hại đáng kể của dòng rò sẽ không xuất hiện nếu ray chạy trong hệ thống một chiều được nối đất như trong hệ thống xoay chiều.

CHÚ THÍCH: Có thể có các ngoại lệ này nếu tối thiểu áp dụng các điều kiện cho trước sau:

- Hệ thống kéo một chiều sử dụng ray dẫn điện hồi lưu được cách ly (ví dụ: “ray thứ tư”) cho dòng hồi lưu điện kéo

- Hệ thống một chiều có độ sụt điện áp tháp dọc theo các ray chạy, chẳng hạn do dòng kéo thấp hoặc chiều dài khu gian cấp ngắn, xem EN 50122-2; có biện pháp khả thi để trang bị song song thiết bị dẫn điện hồi lưu được cách ly với các ray chạy;

- Các đường được trang bị cả 2 hệ thống sẽ được tách biệt về điện với phần còn lại của hệ thống một chiều bằng các mối nối ray cách điện và thiết bị liên quan;

- Thời gian sử dụng các tòa nhà ngắn hơn khoảng thời gian cho tới khi xuất hiện các hư hại đoán trước, thời gian này bao gồm thời gian các công trình được bên thứ ba chiếm dụng.

8.3.5  Thiết kế của đường dây tiếp xúc trên cao

Phải thiết kế sao cho giảm thiểu tối đa xác suất thiết bị dẫn điện xoay chiều có điện nằm trong vùng thiết bị dẫn điện một chiều có điện hoặc ngược lại.

CHÚ THÍCH: Việc này bao gồm cả tránh đánh lửa bộ cách điện hoặc đánh lửa giữa các hệ thống.

8.3.6  Kết nối qua cảm ứng và qua điện dung

Nêu các hệ thống điện kéo xoay chiều và một chiều được lắp đặt trên cùng một đường, áp dụng 8.2.4 cho cả 2 hệ thống.

8.4  Các khu vực tách biệt hệ thống và các trạm tách biệt hệ thống

Phải giới hạn việc chuyển đổi các dòng rò phù hợp với EN 50122-2. Điện áp tiếp xúc phải phù hợp với mục 7.

Các yêu cầu cơ bản là:

- Đảm bảo tính liên tục của mạch hồi lưu cho cả dòng xoay chiều và một chiều, trong tất cả các điều kiện vận hành và sự cố,

- Ngăn chặn các kết nối điện giữa các đường dây tiếp xúc xoay chiều và đường dây tiếp xúc một chiều;

- Giới hạn dòng điện giữa mạch hồi lưu xoay chiều và mạch hồi lưu một chiều

CHÚ THÍCH 1: Cách phù hợp để giới hạn sự trao đổi dòng điện hồi lưu giữa 2 hệ thống là sử dụng các mối nối ray cách điện cùng với các bố trí cấp và đóng cát đặc biệt.

Nếu sử dụng các mối nối ray cách điện, điện áp trên mối nối này phải được giới hạn để tránh các điện áp tiếp xúc không được phép.

CHÚ THÍCH 2: Các điện áp trên các mối nối ray cách điện sẽ được bắc cầu qua phương tiện.

Các trạm phân tách hệ thống phải được xử lý như quy định trong 8.3

Phụ lục A

(Tham khảo)

Khu vực tương tác lẫn nhau

A.1  Quy định chung

Phụ lục này đưa ra thông tin về cách thức xác định các kích thước của các vùng tương tác lẫn nhau. Mục đích không phải là tính toán chính xác điện áp được kết nối trong hệ thống một chiều do hệ thống xoay chiều liền kề.

A.2  Hệ thống xoay chiều là nguồn

A.2.1  Các thông số chính

Khu vực tương tác lẫn nhau từ xoay chiều vào một chiều dựa trên các điện áp cho phép được kết nối vào hệ thống đường sắt một chiều bị ảnh hưởng.

Đối với chiều rộng của khu vực tương tác lẫn nhau, các tham số chính sau là quan trọng:

a) Loại hệ thống điện kéo được sử dụng;

1) Hệ thống tiêu chuẩn có các ray chạy được sử dụng cho dòng hồi lưu điện kéo,

2) Hệ thống biến áp tăng áp,

3) Hệ thống biến áp tự ngẫu;

b) Các bộ dẫn điện hồi lưu bổ sung;

c) Dòng điện kéo cảm ứng;

d) Chiều dài đoạn song song;

e) Hình dạng và khoảng cách giữa các hệ thống đường sắt trong trường hợp các hệ thống không được song song một cách chính xác;

f) Trở kháng của đất;

g) Tần số cơ sở (ví dụ: 16,7 Hz hoặc 50 Hz);

h) Lớp chắn do các công trình kim loại khác hoặc ảnh hưởng của khả năng dẫn điện với đất của các ray chạy...

A.2.2  Phân tích cơ sở

Để đánh giá cơ sở, sử dụng các thông số cơ bản sau:

- Đường đôi, chỉ sử dụng 4 ray chạy cho mạch hồi lưu;

- Dòng cảm ứng là 500 A trên mỗi đường dây tiếp xúc (tổng 1000 A);

- Chiều dài đoạn song song được giả thiết là 4 km;

- Trở kháng của đất thay đổi từ 10 Dm đến 10000 Dm;

- Tần số cơ sở là 50 Hz.

Điện áp cảm ứng trong hệ thống được cô lập với đất và được kết nối với đất chỉ tại 1 đầu được tính toán theo các trở kháng của đất và khoảng cách khác nhau, xem Hình 1 (thang đo logarit kép) và Hình A.2 (tương tự như Hình A.1, nhưng là thang đo tuyến tính). Đối với các thông số đưa ra ở trên và trở kháng 100 Dm, khu vực tương tác lẫn nhau sẽ là 1000 m

Ví dụ về mối liên quan giữa chiều dài đoạn song song và khu vực tương tác lẫn nhau có thể thấy trong Hình A.3.

Chú dẫn

x  Khoảng cách giữa đường tâm của các đường ray trong hệ thống xoay chiều và một chiều

Hình A.1 - Yêu cầu chung về các điện áp được kết nối theo hàm khoảng cách và trở kháng của đất I

Chú dẫn

x  Khoảng cách (m) giữa tâm của các đường ray trong các hệ thống xoay chiều và một chiều

Hình A.2 - Yêu cầu chung về các điện áp được kết nối theo hàm khoảng cách và trở kháng của đất II

Chú dẫn

1  Đường sắt xoay chiều

2  Đường sắt một chiều

3  Khu vực tương tác lẫn nhau do đường sắt xoay chiều gây ra

4  Chiều dài đoạn song song

Hình A.3 - Quan hệ giữa chiều dài đoạn song song và khu vực tương tác lẫn nhau do đường sắt xoay chiều gây ra

A.2.3  Sự thay đổi các thông số

Trong trường hợp các thông số của hệ thống được xem xét khác với các giá trị được sử dụng để tìm ra khu vực tương tác lẫn nhau trong 6.2, điện áp được kết nối trong hệ thống một chiều có thể được lấy xấp xỉ, sử dụng Hình A.1 và A.2.

Điện áp được kết nối vào hệ thống một chiều tuyến tính với:

- Dòng điện kéo cảm ứng;

- Chiều dài đoạn song song

Điện áp được kết nối vào hệ thống một chiều được lấy xấp xỉ tuyến tính với:

- Tần số cơ sở (ví dụ: 16,7 Hz hoặc 50 Hz).

Điện áp được nối vào hệ thống một chiều cũng phụ thuộc vào:

- Khoảng cách giữa các hệ thống điện kéo;

- Loại hệ thống kéo xoay chiều;

- Bộ dẫn điện hồi lưu được sử dụng

- Lớp chắn do các công trình kim loại khác hoặc các ảnh hưởng đến khả năng dẫn điện vào đất của các ray chạy..., được gọi là các hệ số hạ tầng.

CHÚ THÍCH 1: Kinh nghiệm cho thấy các điện áp cảm ứng trong các khu vực có mật độ bố trí dày là thấp hơn các điện áp dự đoán trước theo lý thuyết cơ sở, do các màng chắn bổ sung tạo ra từ các kết cấu dẫn điện nối đất, các đường ống nước chôn chìm và các đối tượng tương tự, song song với hệ thống đường sắt. Đồng thời khả năng dẫn điện vào đất của đối tượng được xem xét cũng có ảnh hưởng giảm thiểu

CHÚ THÍCH 2: Các yếu tố cụ thể tổng quát để so sánh các hệ thống điện kéo khác nhau (ví dụ: khi có hoặc không có các biến áp tự ngẫu và/hoặc các biến áp tăng áp) mà không thể được đưa ra như điện áp được kết nối sẽ phụ thuộc vào vị trí tải, các vị trí trạm điện, các biến áp tự ngẫu và/hoặc các biến áp tăng áp

CHÚ THÍCH 3: Phương thức được sử dụng trong phụ lục này dựa trên hệ thống bị ảnh hưởng mà được cô lập với đất dọc theo chiều dài hệ thống và được kết nối với đất chỉ tại một đầu. Trong trường hợp không hoàn toàn cách điện, ví dụ: các ray chạy, có thể tính tới khả năng dẫn điện vào đất của các ray, xem thêm hệ số hạ tầng.

Các yếu tố trên sẽ dẫn tới các hệ số hiệu chỉnh sau:

Việc sử dụng các hệ số hiệu chỉnh có thể áp dụng, trở kháng của đất và khoảng cách cho sơ đồ trong Hình A.1 và Hình A.2, điện áp được kết nối trong hệ thống một chiều có thể được lấy xấp xỉ hóa sử dụng công thức (A.1)

Trong đó

U_{sơ đồ (p,d)} là điện áp tại 50 Hz đối với trở kháng có thể áp dụng tại khoảng cách cho trước.

Sử dụng công thức (A.1) và sơ đồ trong Hình A.1 và Hình A.2 để xấp xỉ hóa khu vực tương tác lẫn nhau giữa các hệ thống.

CHÚ THÍCH 4: l_trc là dòng điện trong khu vực đường dây tiếp xúc được xem xét lấy trung bình dọc theo chiều dài đoạn song song.

CHÚ THÍCH 5: Giá trị hệ số hiệu chỉnh hệ thống cho bộ dẫn điện hồi lưu hiện có sẽ giảm khi tần số tăng.

Ví dụ 1: Nhiệm vụ: Tính toán khoảng cách giữa các đường trong đường sắt xoay chiều và đường sắt một chiều của khu vực tương tác lẫn nhau trong trường hợp hệ thống có bộ dẫn điện hồi lưu, chiều dài đoạn song song là 3,0 km, dòng điện kéo trung bình 0,5 kA với tần số 50 Hz và trở kháng của đất là 300 Ωm. Đối với hệ thống xoay chiều tham chiếu trong 6.2 với trở kháng 300 Ωm, sẽ cần khoảng cách 1700 m để đạt được giá trị 35 V, như đưa ra trong Hình A.1. Tuy nhiên, trong trường hợp này, điện áp phải được hiệu chỉnh theo hệ số 0,5 x 0,75 x 1 x 0,45 x 1 = 0,17. Sử dụng sơ đồ trong Hình A.2 cho giá trị 300 Ωm và giá trị 210 V (-35 V/0,17) sẽ đưa ra được khoảng cách 100 m.

Ví dụ 2: Nhiệm vụ: Tính toán chiều dài lớn nhất của đoạn song song của đường sắt xoay chiều và đường sắt một chiều trong khu vực tương tác lẫn nhau trong trường hợp hệ thống tiêu chuẩn có khoảng cách 10 m giữa đường sắt xoay chiều và đường sắt một chiều, dòng điện kéo trung bình 2,0 kA có tần số 16,7 Hz và trở kháng 1000 Ωm trong môi trường đô thị có điện áp được kết nối là 35 V. Giả thiết hệ số hạ tầng là 0,3. Kết quả hệ số hiệu chỉnh sẽ là 2 x 0,334 x 1 x 0,3 = 0,2. Sử dụng sơ đồ trong Hình A.2 với khoảng cách 10 m và trở kháng đất là 1000 Ωm, sẽ tìm được giá trị là 350 V. Sử dụng hệ số hiệu chỉnh 0,2, kết quả sẽ là giá trị 70 V cho chiều dài đoạn song song 4000 m. Từ đó sẽ tìm được giá trị 2000 m ở 35 V.

A.3  Hệ thống một chiều là nguồn

A.3.1  Nói chung, sự ảnh hưởng của hệ thống một chiều lên hệ thống xoay chiều theo các điện áp được kết nối vào trong hệ thống xoay chiều là nhỏ. Do sự cách ly của mạch hồi lưu với đất, độ thay đổi điện áp gần với ray sẽ tăng giảm nhanh, chủ yếu trên khu vực cách điện của các bộ phận nối ray. Ngoài ra, trong đất ảnh hưởng cũng sẽ nhỏ. Do đó, khi so sánh với các hệ thống xoay chiều, khu vực tương tác lẫn nhau nhỏ hơn đáng kể.

Nếu do kết nối dẫn điện bằng các bộ phận có tính dẫn điện hoặc dẫn điện một phần, có khả năng sẽ xuất hiện chuyển đổi điện áp vĩnh cửu hoặc tạm thời, kích thước của khu vực tương tác lẫn nhau là giống với kích thước của các bộ phận dẫn điện hoặc dẫn điện một phần.

Khi khoảng cách của các mạch hồi lưu của cả đường sắt xoay chiều và đường sắt một chiều nhỏ hơn 50 m, sẽ dự đoán được cùng ảnh hưởng như mô tả trong 5.2.2.

Phụ lục B

(Tham khảo)

Phân tích các điện áp kết hợp

EN 50122-1 xử lý các ảnh hưởng đến sự tồn tại của con người trong từng hệ thống xoay chiều và một chiều riêng biệt, chỉ tính tới các tần số cơ sở. Trong phụ lục này sẽ phân tích các ảnh hưởng của các điện áp kết hợp

Nếu điện áp xoay chiều và điện áp một chiều có mặt cùng nhau, có thể sử dụng phương pháp dựa trên nguyên lý sau để quyết định cho phép ảnh hưởng kết hợp của điện áp xoay chiều và điện áp một chiều hay không

Đặc tính quan trọng của dạng sóng là giá trị đỉnh kết hợp được xác định là giá trị lớn nhất của: (theo yêu cầu này):

1. Giá trị đỉnh dương so với 0 V.

2. Giá trị tuyệt đối đỉnh âm so với 0 V.

3. Giá trị đỉnh đến đỉnh.

Các đại lượng này được diễn giải trong Hình B.1.

Như đưa ra trong mục 7, với khoảng thời gian t > 1,0 s, điện áp là được phép nếu giá trị đỉnh kết hợp của dạng sóng là nhỏ hơn giá trị hiệu dụng cho phép của điện áp xoay chiều theo EN 50122-1, nhân với 2xvà thành phần một chiều trong dạng sóng không vượt quá điện áp một chiều cho phép theo EN 50122-1.

Tính tới khoảng thời gian của điện áp xoay chiều và khoảng thời gian của điện áp một chiều khi giảm điện áp xoay chiều cho phép và điện áp một chiều bằng cách sử dụng các giá trị đưa ra trong EN 50122-1.

Giá trị đỉnh kết hợp bao gồm các ảnh hưởng của các tần số cao hơn. Nếu hệ số đỉnh (hệ số đỉnh = giá trị đỉnh chia cho giá trị hiệu dụng) của thành phần xoay chiều trong giá trị đỉnh kết hợp lớn hơn , khi đó sẽ tính tới các ảnh hưởng.

Trong trường hợp tìm được giá trị hiệu dụng đối với thành phần xoay chiều, hệ số đỉnh sẽ được xác định và giá trị hiệu dụng của thành phần xoay chiều sẽ được lấy bằng cách nhân với hệ số hiệu chỉnh đỉnh. Hệ số hiệu chỉnh đỉnh bằng hệ số đỉnh chia cho . Nếu hệ số hiệu chỉnh đỉnh nhỏ hơn 1, khi đó sẽ lấy bằng 1. Hệ số đỉnh là giá trị đỉnh của điện áp chia cho giá trị hiệu dụng của điện áp.

Trong trường hợp các mô phỏng, thường tìm được các thành phần có tần số mà không có quan hệ với pha. Trong trường hợp này, giá trị đỉnh của thành phần xoay chiều được xác định bằng cách thêm các giá trị đỉnh của các thành phần có tần số riêng biệt trong thành phần xoay chiều. Dựa trên giá trị đỉnh, xác định được hệ số đỉnh và hệ số hiệu chỉnh đỉnh. Trong trường hợp có thông tin về pha, khi đó có thể sử dụng thông tin này.

Chú dẫn

1  Giá trị đỉnh dương so với 0 V

2  Giá trị tuyệt đối của giá trị đỉnh âm so với 0 V

3  Giá tộ từ đỉnh tới đỉnh

a  Đỉnh

b  Đỉnh - đỉnh

Hình B.1 - Xác định điện áp đỉnh kết hợp

Nói chung, phải thỏa mãn các điều kiện sau để đáp ứng đầy đủ độ an toàn của con người đối với điện áp tiếp xúc kết hợp:

1. Thành phần xoay chiều hiệu dụng có tính tới hệ số hiệu chỉnh trong điện áp kết hợp phải thấp hơn giới hạn hiệu dụng điện áp xoay chiều như đưa ra trong EN 50122-1 trong khoảng thời gian có thể áp dụng;

2. Thành phần một chiều của điện áp kết hợp thấp hơn giới hạn điện áp một chiều như đưa ra trong EN 50122-1 trong khoảng thời gian có thể áp dụng;

3. Giá trị đỉnh kết hợp của điện áp kết hợp thấp hơn giới hạn điện áp xoay chiều nhân với hệ số phụ thuộc vào khoảng thời gian:

Trong khoảng thời gian t ≤ 0,3 s, sử dụng giá trị đỉnh, với khoảng thời gian t ≥ 1,0 s, sử dụng giá trị đỉnh kết hợp cho các phân tích. Trong khoảng thời gian 0,3 s ≤ t ≤ 1,0 s, tính toán nội suy giữa giá trị đỉnh và giá trị đỉnh kết hợp

Các điện áp cơ thể và tiếp xúc cho phép được phân biệt theo khoảng thời gian đưa ra trong EN 50122-1. Các điện áp kết hợp cho phép được đặt trong phạm vi đưa ra trong Hình B.2.

Nếu khoảng thời gian là dài hơn 1,0 s, sử dụng phương thức đỉnh-đỉnh, đưa ra được đường nằm ngang P trong Hình B.2. Trong khoảng thời gian ngắn hơn 0,3 s, sử dụng phương thức đỉnh đưa ra đường dốc P bằng với đường dốc Q. Trong khoảng thời gian từ 0,3 đến 1,0 s, sử dụng nội suy.

Chú dẫn

1  Được phép

2  Không được phép

Hình B.2 - Yêu cầu chung về các điện áp xoay chiều và một chiều kết hợp

Trong Hình B.2, sử dụng các từ viết tắt sau:

Trong đó

Độ dốc của các đường P và Q như sau:

Hình B.3 minh họa yêu cầu chung về điện áp xoay chiều khi kết hợp với điện áp một chiều đều ở trong khoảng thời gian > 1,0 s.

Chú dẫn

1  Được phép

2  Không được phép

Hình B.3 - Yêu cầu chung về các điện áp cho phép trong trường hợp điện áp xoay chiều và một chiều đều khoảng thời gian ≥ 1,0s

Ví dụ về sử dụng Hình 2 và 3 như đưa ra trong Hình B.3. Đối với điện áp xoay chiều trong khoảng thời gian 0,1 s và đối với điện áp một chiều trong khoảng thời gian 300 s, các điện áp kết hợp trong phạm vi vùng màu xám là cho phép.

Hình B.4 - Các điện áp cho phép trong trường hợp điện áp xoay chiều trong 0,1 s và điện áp một chiều trong 300 s

Phụ lục C

(Tham khảo)

Phân tích và đánh giá sự tương tác lẫn nhau

C.1  Yêu cầu chung

Cả hệ thống xoay chiều cũng như hệ thống một chiều phải được coi là đối tượng và là nguồn. Khi là đối tượng, cả hệ thống (điện tử) kỹ thuật cũng như con người cần được tính tới. Khi xem xét cơ chế như đưa ra trong mục 5, cần xác định ảnh hưởng của hệ thống đường sắt đến hệ thống liền kề, có tính tới tải và cấu hình hệ thống có thể áp dụng

C.2  Phân tích tương tác lẫn nhau

Không yêu cầu phân tích tình huống khi khoảng cách lớn hơn chiều rộng của khu vực tương tác lẫn nhau như mô tả trong Mục 6, trừ khi có các chỉ dẫn về tương tác lẫn nhau có thể. Yêu cầu phân tích tình huống khi khoảng cách nhỏ hơn 50 m.

C.3  Cấu hình hệ thống được xem xét

Đối với hệ thống đường sắt, phân biệt 2 trường hợp sau:

1. Các điều kiện dài hạn;

2. Các điều kiện ngắn hạn

Cần tìm hiểu chắc chắn điều kiện dài hạn nào thể hiện được kết nối lớn nhất giữa nguồn và đối tượng. Việc đánh giá điều kiện vận hành được dựa trên sự kết hợp giữa lưu lượng và lượng cấp điện tạo ra kết nối xấu nhất giữa các hệ thống. Đồng thời cần tìm hiểu chắc chắn bộ phận nào trong nguồn và hệ thống đối tượng cần được xem xét

CHÚ THÍCH: Theo mục đích của phân tích, các điều kiện dài hạn liên quan đến các điều kiện vận hành và các điều kiện ngắn hạn liên quan đến các điều kiện lỗi hoặc các thao tác đóng cắt (ví dụ)

Thư mục tài liệu tham khảo

EN 50163:2004, Railway applications - Supply voltages of traction systems

IEC/TS 60479-1:2005, Effects of current on human beings and livestock - Part 1: General aspects

IEC/TS 60479-2:2005, Effects of current on human beings and livestock - Part 2: Special aspects

MỤC LỤC

1  Phạm vi áp dụng

2  Tài liệu viện dẫn

3  Thuật ngữ và định nghĩa

4  Mối nguy và các ảnh hưởng gây hại

5  Các loại tương tác lẫn nhau được xem xét

6  Khu vực tương tác lẫn nhau

7  Các giới hạn điện áp tiếp xúc khi kết hợp các điện áp xoay chiều và một chiều

8  Các yêu cầu kỹ thuật và các biện pháp trong khu vực tương tác lẫn nhau

Phụ lục A: Khu vực tương tác lẫn nhau

Phụ lục B: Phân tích các điện áp kết hợp

Phụ lục C: Phân tích và đánh giá sự tương tác lẫn nhau

Thư mục tài liệu tham khảo