Modhanna Grúndúcháin Neodrachta do Chórais Fhuinnimh Iarnróid Teicneolaíochta Sraithe Deontais

Príomhaonraíonn córais fhuinnimh iarainne go háirithe línte seilbhála uathoibríochta, línte fuinnimh tríd, stáisiúin transformáid agus díolacháin iarainne, agus línte snaidhm fhuinnimh. Tugtar fuinneamh do gníomhaíochtaí iarainne ríthábhachtacha trí na córais seo—lena n-áirítear seilbháil, cumarsáid, córais rothlanna, oibriú stáisiún do lucht taisteala, agus áití coimeád. Mar chuid lárnach den grid náisiúnta fhuinnimh, léiríonn córais fhuinnimh iarainne carachtartha shonracha ó inéineoireacht fhuinnimh leictreach agus bunús iarainne.

Is tábhachtach go mór an t-iris-staidéar ar bhealaí greamú neodracha do chórais fhuinnimh iarainne réadúil—and é a mheas i gcomhlíonadh leis an dearadh, toghchúl agus oibriú—le haghaidh feabhsú ar shábháilteacht agus iontaofacht soláthar fhuinnimh iarainne.

1. Forbairt ar Bhéalaí Greamú Neodracha in Córais Fhuinnimh Iarainne

Tá béalaí greamú neodracha in córais fhuinnimh iarainne ar cheann de na bealaí greamú transformáid—a bhfuil sé go dlúth gaolaithe le leibhéal voltag, sruth comhartha talún aonphhasa, leibhéal forvoltag, agus scéimeanna cosaint relay. Is í seo ceist teicniúil casta atá féidir a chlasú faoi:

• Córais neodracha nach mbíonn greanta go láidir: lena n-áirítear córais neodracha nach mbíonn greanta, córais greamú coil arc-suppression (coil Petersen), agus córais greamú neodracha airde;

• Córais neodracha greanta go láidir: lena n-áirítear greamú díreach agus greamú neodracha íseal.

Úsáideann soláthar fhuinnimh ón grid náisiúnta go iarainne go huile is go gaolach béalaí greamú neodracha nach mbíonn greanta. Tá línte fógra ó stáisiúin transformáid agus díolacháin iarainne go minic ag tabhairt díreach ón busbar deireanach (atá tar éis an busbar isteach ach roimh an réagaire voltag), ag úsáid mar sin córas neodrach nach mbíonn greanta. D'fhéadfadh an modh greamú transformáid réagaire voltag a roghnú bunaithe ar riachtanais fíorchaola.

Compared to high-speed railway power systems—which commonly use low-resistance grounding—conventional-speed railway systems predominantly employ ungrounded neutral configurations. While this approach offers certain advantages, evolving safety standards and ongoing technical upgrades warrant re-evaluation of grounding strategies in today’s operational context.

2. Forbairtí agus Teorainneacha Córais Neodracha Nach mbíonn Greanta

De réir an Railway Power Design Code (TB 10008–2015), ba chóir a bheith ag déanamh cinneadh faoi chonradh línte fógra bunaithe ar iontaofacht soláthar fhuinnimh agus coinníollacha speisialta tionscadail, ag úsáid línte cable overhead-hybrid nó línte cable underground go hiomlán.

Mar gheall ar mhíchúiteanna buiséad agus feasachta teicniúla, tá formhór línte fógra iarainne réadúil atá ag obair go hionracaithe ag brath go príomha ar chonductóirí overhead nó cónaimh hybrid le leanúint ar overhead. Mar thoradh, tá a scéimeanna greamú neodracha ag úsáid córais neodracha nach mbíonn greanta (insulated-neutral) nó córais greamú sruth bheag. De réir Alt 69 den Railway Power Management Rules, ní mór a dhéanamh aitheantas ar threoir comhartha aonphhasa go tapa, leis an am a ligeann sé don treoir comhartha gan aon tionchar a bheith air, go hidirnáisiúnta, níos mó ná 2 uair an chloig.

Úsáideann sonraí oibre ó roinnt oifig iarainne idir Eanáir agus Deireadh Fómhair 2023 152 triop fhuinnimh, ar feadh a bhfuil 15 meacán-fhillte (2 a bhaineann le freagracht intiúil, 13 le factóirí seachtracha). Go sonrach, is é na geilleagar comhshaoil—go háirithe i gcás cruthú chrann—príomhchrios ar stáblacht líne overhead. In aon chás, d'éirigh geataí crainn isteach sa spás scartha, ag cruthú nasc páirtí phhasa-talún ar ghluaisne. Bhí an treoir aitheanta agus réitíodh é laistigh den 2-uair an chloig, gan aon tionchar a bheith air ar oibriú traenach agus ag déanamh a sheachaint ar theipeanna fillte. Léiríonn sé seo go, faoin gcúlra teicniúil atá ann, cuireann córais neodracha nach mbíonn greanta forbairt práctach.

Ach, tá dúshláin éagsúla ag línte cable. Compared to overhead lines, power cables have lower insulation margins and limited overvoltage tolerance. During a single-phase ground fault in an ungrounded system, the healthy-phase voltages rise above normal phase-to-ground levels—potentially reaching line-to-line voltage—increasing the risk of multi-point insulation breakdown in non-fault phases. Moreover, capacitive ground-fault currents in cable systems are relatively large, leading to rapid insulation degradation at the fault point and a high likelihood of evolving into phase-to-phase short circuits.

Because cables are typically installed via buried, conduit, or tray methods, fault location is difficult. Combined with constraints in cable jointing techniques, repair logistics, and railway operational windows, such faults often cannot be resolved quickly. In practice, cable failures are predominantly due to permanent insulation breakdown—organic insulation materials cannot self-recover. In an ungrounded system, the lack of immediate tripping allows prolonged fault currents, causing severe insulation damage, expanding the fault zone, and potentially triggering secondary issues such as power screen alarms or even "red-band" signal failures that disrupt train services—sometimes resulting in prolonged outages and significant safety or public relations risks.

3. Roghnú Béalaí Greamú Neodracha do Córais Fhuinnimh Iarainne Réadúil

Tá roghnú an modh greamú neodracha cuí criticiálta do oibriú stáblach fhuinnimh iarainne. Tá an dúshlán lárnach leis an mbalance:

• Minimizing unnecessary tripping caused by external disturbances,

• Ensuring uninterrupted power to critical loads,

• Enabling effective fault protection,

• Controlling fault propagation, and

• Maintaining electrical and insulation integrity of healthy equipment during faults.

Per the Railway Power Design Code (TB 10008–2015), for 10(20) kV through-feeder lines supplied via voltage regulators, the following grounding guidelines apply:

• Má tá an cairtínach comhshlánaithe fásach aon phhaistí ≤ 10 A, úsáidfear córas gan gcomhshlánú.

• Má tá an cairtín ≤ 150 A, is féidir comhshlánú íseal-rialta nó comhshlánú coil smachtainn arc a n-aontú; má tá > 150 A, moltar comhshlánú íseal-rialta.

• Ba chóir línte go hiomlán ar bhaisc cabhlach comhshlánú íseal-rialta a úsáid.

• Do chomhshlánú íseal-rialta, roghnaíodh an rialtóir comhshlánaigh chun cairtín aon phhaistí 200–400 A a bhaint amach, le triapscadh laistigh agus tuairisciú faoi bhfóirithint.

I gcoinne, ceadóidh Cód Dearaidh Iarnróid Ardluas (TB 10621–2014) córais neamhchomhshlánaigh nuair atá an cairtín comhshlánaithe fásach ≤ 30 A, le comhbhrabús á sheachadadh trí réactor neamhchomhshlánaigh.

Ar bhonn cáclaithe ó leabhair lámh eolaíochta cumhacht iarnróid caighdeánach, suntar an luas is mó cábail do chábail alúinmhuilchin coitianta (70 mm² agus 95 mm² tréanleathan) a bhaineann le cairtíní comhshlánaithe fásach aon phhaistí 10 A, 30 A, 60 A, 100 A, agus 150 A i Tábla 1. Is féidir na luachanna seo treorú don rogha comhshlánaithe oiriúnach bunaithe ar fhad cábail fíriciúil.

Is gá domhainíocht a chur i bhfeidhm trí an pointe neamhdhóchais chun éifeachtach fógraíochtaí a dhúnmharú. Is féidir le cosaint seicheamh nialas a oibriú laistigh de 0.2–2.0 soicind chun an t-éifeacht a dhuaiseoidh, ag laghdú ar an dóchas go dtarlóidh fógraíochtaí slanúla déanacha agus ag cosaint ar diongbháilteacht agus faoiseamh na hequipaí forbartha.

4. Comhréiteach ar Bhealaí Domhainíochta Neamhdhócha Coitianta

4.1 Córas Neamhdhócha Gan Dhomhainíocht

Tugann an modh gan dhomhainíocht an tairbhe tofaíocht leanúnach a thabhairt ar feadh 1–2 uair an chloig le linn fógraíochtaí gréasaí amháin sa líne a bhfuil sé réamhláidhte ag cábáilí ardaithe. Ach, sa líne a bhfuil sé réamhláidhte ag cábáil, is féidir leis an modh seo fógraíochtaí a mhéadú.

4.2 Domhainíocht Neamhdhócha trí Bhogha Súimithe

I gcomparáid leis an gcóras neamhdhócha gan dhomhainíocht, úsáideann an modh seo an curnam incitiúil den bhoigh súimithe chun an curnam capacitív a chomhbháile, ag laghdú ar an gcurnam fógraíochta talún go leibhéal inar féidir leis an ngreim súimithe a éalú, mar sin ag laghdú ar an mbharrbholtás a chuirtear ar bun trí ghearrán. Tugann sé seo tofaíocht leanúnach ar feadh 1–2 uaire an chloig le linn fógraíochtaí gréasaí amháin freisin agus ag cosaint ar fógraíochtaí gréasaí amháin ó fhásadh go dtí fógraíochtaí idir gréasáin. Ach, cuireann an modh seo brathmhíniúcháin níos airde ar cosaint fógraíochtaí talún, níl sé in ann an líne fógraíochta a aithint, tá sé inmhinseach don cothromóid, agus ní féidir leis an gcúrsaíocht shiombalach a ghlanadh go héifeachtach ón líne.

4.3 Domhainíocht Neamhdhócha trí Riansú Íseach

Sa líne a bhfuil sé réamhláidhte ag cábáil, cuireann an modh riansú íseach comhoibriú le greimeanna gearráin a chosc ar feadh fógraíochtaí gréasaí amháin, ag cur leis an mbharrbholtás chothromóideach, ag tabhairt cúrsaíochtaí teorainneacha agus ag laghdú ar an mbholtás, agus ag tabhairt measúnachta cosanta seicheamh nialas níos airde, ag cabhrú le fógraíochtaí a dhúnmharú go tréan. Ach, tá teorainneachtaí ag an modh seo, go háirithe sa phríomh-réimsí cábáilí ardaithe: méadaíonn an t-uillinn triapachta tionchar ar obair an chórais fógraíochta, ag laghdú ar an gcumas tofaíochta, agus ag meastú an dothuilleadh a chosaint ar an ekip.

5. Plé ar Mhodhanna Domhainíochta Neamhdhócha do Chórais Fógraíochta Iarnróid

(1) Forbróigh an úsáid de ghiuirléidí bogha súimithe a dhíriú go huathoibríoch. Tugann an modh seo an tairbhe fógraíochtaí sealadacha a dhúnmharú go hautomata, ag laghdú ar líon na triapachta. Nuair a sheolann fógra éirí amach, gineann an giuirléid bhoigh súimithe corrach a chomhbháile, ag ciontú ar athchomhbháil an líne fógraíochta. Léiríonn sé seo laghdú ar fógraíochtaí gortú idir na trí ghréasán agus ag cosaint ar staidheachtacht agus slándacht an chórais. Ansin, mar tá luach críocha an tsúimithe ag an t-equip, más lú an curnam fógraíochta talún ná an luach sin, méadaíonn an luas atáthá a chur ar ais faoin tionchar den t-equip, ag cabhrú leis an ngreim súimithe a dhúnmharú go cinnte agus ag laghdú ar an dóchas go dtiocfadh an greim súimithe ar ais, ag laghdú ar fógraíochtaí fógraíochta agus ag tacú le hoibriú domhainíochta neamhdhócha iontaofa.

(2) Le linn athshonrú a dhéanamh ar línte trodaireachta tríd agus línte sínithe uathoibríoch, más mó an méid a bhfuil sé réamhláidhte ag cábáil tar éis an tseiceáil a dhéanamh ar cábáilí ardaithe, molaimid smachtaí reacstóireachta bosca a úsáid chun an curnam indiciúil a chomhbháile faoi chéad chéim capacitíf. De réir na gcríocháin sa Tabhlai 2, tá na luachanna caitheamhais gníomhaí 0.22 μF/km do chábáil alúimín 70 mm² agus 0.24 μF/km do chábáil alúimín 95 mm². In ainneoin sin, molaimid a bheith ag smaoineamh ar athruithe oiriúnachta ar seomraí daonra agus a bheith ag athrú ar modhanna domhainíochta neamhdhócha reguláir sa seomraí daonra ar an dá thaobh de réir na gcríocháin a rinneadh.

I gcéannaíochtaí go dtí an deireadh, má tá an córas neamh-foirghealach agus má úsáidtear cablái aon-chúinne—ag comhlíonadh na n-riachtanais do traeiní ar airíocht—ní dhéanfar deifir shingil-phhaistin a scrios i rith na fuinn thugtha atá 2 uair an chloig. Seo a chuirtear tóir tearmach leanúnach ar an gcabla. Go raibh amach, tar éis ducab aon-chúinne a bheith brosta, tá tionchar aige ar an gcúinne comhartha a bhíonn faoi leith, a chuirtear ina choinne agus gan triopachán cosanta a eisiúint, rud a dhéanann sé deacair a chur i gcoinne míbhuntáistí córasacha.

6. Conclúid

I gcórais fhuinneamh do thréine ar luas réamhdhreacha, díríonn an rogha foirghealach nóiméadach go dírect ar shábháilteacht agus stiúideacht oibriú an chórais. Má roghnaítear bealach foirghealach nach bhfuil cuí, is féidir go ndéanfaidh sé seo a chur i gcoinne míbhuntáistí déaraigh agus cásúil. Tríd ríomh agus anailís comhtháthach, tá rogha compordach agus rialta don bealach foirghealach tábhachtach go mór chun míbhuntáistí a scrios go héifeachtach, cosaint ar theagmhais an tionscal, a chinntiú go mbeidh soláthar fuinneamh tréitheach agus a fheabhsú sábháilteacht na ndaoine agus oibriú an traein.