Bij de bouw van de Betuweroute en HSL-Zuid zijn zoveel mogelijk maatregelen genomen om de invloed van [25kV|Tractie-energievoorziening 25kV op de omgeving te beperken.

(pm: onderstaande tekst is van PoBR; het zou mooi zijn als we van HSL-Zuid ook input erbij kunnen krijgen. Wie pakt de pen?)

Zwerfstromen t.o.v. inductieve beïnvloeding

Het grote voordeel van het 25kV wisselstroom tractiesysteem wat wordt toegepast op de Betuweroute en de HSL-zuid is dat zwerfstromen welke bij het bestaande spoor, vanwege het gelijkstroom 1.500V tractiesysteem, niet voorkomen.

Echter bij het 25kV tractiesysteem vormen de stromen die worden geïnduceerd in langdurig parallel lopende objecten zoals onder andere buisleidingen, hekwerken, kabels een probleem wat echter eenvoudiger is op te lossen en te voorkomen dan de traditionele zwerfstromen.

Op de Maasvlakte in Rotterdam is tijdens de 25kV pilot in 1999 en 2000 vastgesteld wat de invloed van het 25kV tractiesysteem op de omgeving is. Vervolgens zijn aan de hand van de meetresultaten de rekenmodellen verder verfijnd. Hierna is de Projectorganisatie Betuweroute gestart met het doorrekenen van allelei objecten van derden langs de spoorbaan binnen het honderden meters brede beïnvloedingsgebied. 

Kabels langs bestaand spoor

Betuweroute: Langs de A15 loopt de Betuweroute over een groot aantal kilometers parallel aan een bestaande spoorlijn. De kans bestaat dat 25kV daarbij het treindetectiesysteem van het 1500 volt-spoor beïnvloedt. Vooral op hele lange parallelle trajecten kunnen 25 kV-inductiestromen in de kabels voor het bestaande spoor komen en daar voor een te grote aanraakspanningzorgen. De oplossing is veelal eenvoudig: door halverwege dergelijke trajecten een knip in de kabels te maken, vermindert de spanning met de helft. In een test in 2005 op het traject Sliedrecht – Gorinchem is dit een effectieve methode gebleken. ProRail heeft op basis daarvan een algemene richtlijn opgesteld over hoe om te gaan met kabels in relatie tot een 25 kV tractiesysteem en bestaand spoor. De projectorganisatie hanteert deze richtlijn nu ook overal elders op de Betuweroute.

HSL-Zuid: pm

Bij de HSL-Zuid wordt continu gemeten aan het bestaande spoor om eventuele beïnvloeding te detecteren. Dit is naast de afschermmaatregelen die getroffen zijn om de invloeden te voorkomen. De metingen zijn zowel voor het meten van de aanraakspanning als ook voor het meten van de beïnvloeding van het treindetectiesysteem van het bestaande spoor. Deze metingen worden door POSS uitgevoerd.

Industrieën en overige objecten

Bekende systemen die hinder ondervinden van elektronische straling zijn bijvoorbeeld tv-monitoren en ziekenhuisapparatuur. Dergelijke apperatuur moet zich dan echter binnen een straal van twaalf meter van de bron bevinden. Bij de Betuweroute is dat nergens het geval.

Vangrails (ook wel geleiderail genoemd) zijn in de regel ook geen probleem. Om maximaal 4 meter vindt hier aarding in de grond plaats door de stalen poten waaraan de vangrail is bevestigd. Alleen wanneer een vangrail binnen het valbereik staat van de bovenleiding moet deze door middel van een aardpen geaard worden. Aan de hand van Betuweroute Ontwerp Bibliotheek (BOB) kan nagegaan worden of een object ontelaatbaar beïnvloed zou kunnen worden en wat een standaard oplossing is om ontoelaatbare beïnvloeding te voorkomen. In de praktijk zal altijd bekeken moeten worden of de standaard oplossing toegepast kan en mag worden. De BOB gaat er namenlijk vanuit dat binnen het wettelijke beheergebied van een spoorbaan geen objecten / eigendommen vna derden voorkomen. In bijvoorbeeld het Rotterdamse Havengebied is dit echter wel het geval. Bij dit soort objecten zal nagegaan moeten worden aan welke norm wat betreft aanraakspanningen het object moet voldoen ongeacht de eigenaar of beheerder. Staat het object op spoorweg terrein dan moet het object voldoen aan de NEN-EN50122-1, is het object aanraakbaar door burgers dan moet het object voldoen aan de strengere eisen uit de NEN1010.

De meeste industriële complexen, zo blijkt uit onderzoek van de Betuweroute, worden niet of nauwelijks ontoelaatbaar beïnvloed door het 25kV tractiesysteem van de Betuweroute. De meeste Petro-Chemische bedrijven stellen strenge eisen aan toe te passen materialen en apparatuur dat zij een zeer geode EMC bescherming hebben.

Bij HSL-Zuid: pm (o.a. enkele kassen)

Buisleidingen

Om te voorkomen dat de [retourstroom|Tractie-energievoorziening 25kV door de bodem gaat lopen, is bijvoorbeeld het systeem voor retourstromen uitgebreid met een extra geleider (equipotentiaalgeleider) en naast de spoorbaan is in de grond een lineaire aardkabel gelegd (zie ook Tractie-energievoorziening 25kV#ST-systeem. Toch is niet te voorkomen dat een deel van de AC-stroom door de grond zijn weg terug zoekt naar de bron. Stroom zoekt namelijk altijd de weg van de minste weerstand. En dus is het belangrijk om te onderzoeken welke invloed dergelijke stromen hebben op de omgeving en om zonodig maatregelen te nemen.

In de haven van Rotterdam liggen talloze (metalen) buisleidingen. Omdat staal elektrische stroom beter geleidt dan grond, bestaat de kans dat stromen door inductie in de metalen buisleidingen gaan lopen. Hierdoor kan het metaal corroderen, dit effect wordt dan wisslspaaningscorrosie of AC-corrosie genoemd. Om de precieze effecten van retourstromen en de inductiestromen bij toepassing van een 25kV tractiesysteem op buisleidingen te bepalen, zijn uitgebreide rekenmodellen ontwikkeld. Per leiding en per locatie zijn de specifieke risico’s aangegeven. De Kathodische bescherming, die een stalen buisleiding normaal beschermd tegen corrosie, kan blijven functioneren als een zogenaamde wisselstroomdrainage (ook wel AC-drainage) wordt toegepast om de ongewenste AC-stroom op een beheerste manier van de buisleidingen te halen terwijl de gewenste DC-stroom van de kathodische bescherming in de buisleiding blijft. 

Langs het zogenaamde A15 tracé van de Betuweroute zijn circa 250 buisleidingen door een deskundige partij doorgerekend. Hier bleken uiteindelijk een viertal wisselstroomdrainages geplaatst te moeten worden vanwege het 25kV tractiesysteem. De leidingeigenaren zelf dienden echter eerst zeven wisselstroomdrainages te plaatsen vanwege al bestaande beïnvloeding afkomstig van bovengrondse hoogspanningsverbindingen van onder andere TenneT en NUON.

In het Rotterdamse Havengebied zijn circa 1500 buisleidingen door een deskundige partij doorgerekend. In dit gebied bleken een aantal leidingeigenaren al circa 55 wisselstroomdrainages op hun leidingen te hebben aangesloten. Hier bleken eerst 150 wisselstroomdraianges geplaatst te moeten worden de al bestaande beïnvloeding afkomstig van bovengrondse hoogspanningsverbindingen van onder andere TenneT en Eneco alsmede ondergrondse 150kV verbindingen van Eneco. In aanvulling hierop dienden de leidingeigenaren nog eens 83 wisselstroomdrainages te realiseren vanwege het 25kV tractiesysteem op de Havenspoorlijn.

De kosten welke leidingeigenaren dienden te maken vanwege het 25kV tractiesysteem van de Betuweroute heeft ProRail aan de leidingeigenaren vergoed als de betreffende leidingeigenaar de werkelijk gemaakte kosten kon aantonen en middels oplevermetingen, welke door een deskundige partij werden gecontroleerd, kon aantonen dat een juist werkende installatie was gerealiseerd.

Condensatorbanken en wisselstroomdrainages

Condensatorbanken zijn door de Projectorganisatie Betuweroute geplaatst langs de bestaande sporen waarop de Betuweroute en de Havenspoorlijn op aan sluiten. Doel van deze condensatorbanken, welke bestaan uit een groot aantal condensatoren, is de wisselstroom uit het DC-spoor te halen en af te voeren naar de bodem terwijl de DC-stromen in het spoor blijven.

Tevens heeft de Projectorganisatie Betuweroute condensatorbanken geplaatst langs de RET metrosporen in Rotterdam. Doel van deze condensatorbanken is de wisselstroom, welke onder andere door inductieve beïnvloeding in de metrosporen zijn gekomen, uit het DC-metrospoor te halen en af te voeren naar de bodem terwijl de DC-stromen in het metrospoor blijven. De RET condensatorbanken zijn redundant dus dubbel uitgevoerd. Ook de aarding is redundant. Voor de RET condensatorbanken zijn door middel van diepte boringen (tot ca. 80 m diepte) aardingen van < 0,25 Ohm gerealiseerd.

De wisselstroomdrainages welke de leidingeigenaren hebben een vergelijkbare werking als de condensatorbanken, zij voeren de wisselstromen af naar aarde terwijl de gelijkstroom vna het kathodischer beschermingssysteem in de buisleiding aanwezig blijft. De wisselstroomdrainages bestaan uit anti-parallel geplaatste diodes en condensatoren.

De condensatoren dienen hier om te voorkomen dat de diodes in geleiding gaan waardoor ook de gelijkstroom alsnog naar aarde zou worden afgevoerd.

Een deskundige partij moet een heel buisleidingsysteem doorrekenen om te bepalen welke waarde de toe te passen condensatoren moeten hebben en welke waarde de aan te brengen aardpen moet hebben. De aardverspreidingsweerstand van de aardpen mag niet te hoog of te laag zijn. Is deze te hoog dan worden de wisselstromen onvoledoende afgevoerd, is deze te laag dan kan het goed functioneren van de kathodische bescherming in gevaar komen. Afhankelijk van de locatie van de aarding en de te realiseren aardverspreidingsweerstand zijn de aardingen of geslagen of door middels van een diepteboring gerealiseerd.

Spanningssluizen

EMC is belangrijk bij de [spanningsluizen|Spanningssluis van de Betuweroute en HSL-Zuid. In en om de spanningssluizen zijn speciale maatregelen genomen om ook zwerfstromen te voorkomen. <pm: welke maatregelen?>

Testen Betuweroute

De integrale testen die tot eind 2006 op de Betuweroute plaatsvinden, moeten aantonen dat dankzij de spanningssluizen en de maatregelen ter plekke, 25 kV en 1500 volt elkaar inderdaad niet ontoelaatbaar beïnvloeden. Beide spoorsystemen moeten optimaal kunnen functioneren. Alle testen gebeuren ’s nachts tijdens speciaal hiervoor aangevraagde Buitendienststellingen. Inmiddels zijn deze testen succesvol afgerond.

Eind 2008 zijn de testen gestart op het eerste gedeelte van de Havenspoorlijn in Rotterdam. Hier worden EMC testen richting bestaand spoor als richting de RET metrosporen uitgevoerd, tevens worden testen uitgevoerd om na te gaan of het gebouwde 25kV tractiesysteem robust genoeg is om aan de gestelde strenge eisen te voldoen.

Bronnen:

Eerste alinea iets bewerkt overgenomen van Website PoBR

pm: wie weet het: welke Prorailrichtlijnen zijn thans vigerend? Hoe is de ontwerpbibliotheek 25kV thans toegankelijk?