7. Technikforum, Unna am 26. Oktober 2017 · 2017. 11. 14. · E-Mail: [email protected]...

Streustrom-Probleme bei innerstädtischen Gleisen 7. Technikforum, Unna am 26. Oktober 2017

Dipl.- Ing. Erhard Krüger

Hallesche Verkehrs-AG

Vorstellung

26.10.2017 2 Die Hallesche Verkehrs-AG

Dipl.-Ing. Erhard Krüger

Bereichsleiter Technik/Infrastruktur stellv. Betriebsleiter BOStrab

Hallesche Verkehrs-AG Freiimfelder Straße 74, 06112 Halle/Saale E-Mail: [email protected]

Unternehmensvorstellung

Die HAVAG - Daten und Fakten

Streustrom und die Folgen

Prinzip der Streustromkorrosion

Vorschriften

Praxisbeispiele

Fazit

Agenda



• größte Stadt Sachsen-Anhalts

• traditionsreicher Wirtschafts- u. Kulturstandort

Halle (Saale) in Mitteldeutschland

Geschäftsfeldstruktur der Stadtwerke Halle GmbH (SWH) 100 % Stadt Halle


Tradition


1882 Die Hallesche Straßenbahn AG eröffnet die erste Pferdebahn „Rote Bahn“

1889 Die zweite Pferdebahn- gesellschaft, die Stadtbahn Halle, nimmt ihren Betrieb auf mit dem Beinamen „Grüne Bahn“


Am 14. März 1891 eröffnete die Hallesche

Stadtbahn, errichtet durch die AEG, das erste

elektrisch betriebene Liniennetz Europas.

Jubiläumsjahr 2016 - 125 Jahre elektrifiziert durch Halle

HAVAG Tram- und Busliniennetz


9 Die Hallesche verkehrs-AG

Die HAVAG in Zahlen

Unternehmenskennzahlen

54,1 Millionen Fahrgäste

725 Mitarbeiter

342 km Liniennetz der HAVAG

9,2 Mio. Fahrplankilometer

Verkehrsträger

Straßenbahn

Fahrzeuge: 117 Linienanzahl: 15

Linienlänge: 157,8 km Platzkilometer: 963,4 Mio.

Bus

Fahrzeuge: 68 Linienanzahl: 22

Linienlänge: 183,9 km Platzkilometer: 249,5 Mio.

26.10.2017

26.10.2017 10 Die Hallesche Verkehrs-AG im Mitteldeutschen Verkehrsverbund - MDV

Fahrzeuge


Hersteller mechanisch: DÜWAG/DWA/Siemens/Bombardier

Hersteller elektrisch: AEG/Adtranz

Wagenmasse 32 t

Motorleistung 4 x 105 kW

Anzahl der Sitzplätze 72

Anzahl der Stehplätze 100

Höchstgeschwindigkeit 70 km/h

Breite 2,30 m

Länge über Kupplung 29,86 m

Hersteller mechanisch/elektrisch

Bombardier

Wagenmasse 27 t

Motorleistung 4 x 85 kW

Anzahl der Sitzplätze 50

Anzahl der Stehplätze 69

Höchstgeschwindigkeit 70 km/h

Breite 2,30 m

Länge über Kupplung 21,92 m

MGT6 D MGT-K

Pressemeldungen: Havarien - Ursachen gibt es viele …

26.10.2017 12 Pressemeldungen

Unterschiedliche Ursachen

Die schwersten

Gasexplosionen

2011-09-21T05:31+0200

2000-08-14T11:28+0200

Berlin (dpa). So sehr Gas als

"saubere" Energiequelle

angesehen wird - es birgt

auch große Gefahren. Immer

wieder kommen Menschen

bei Gasexplosionen ums

Leben oder werden schwer

verletzt. Die Ursachen sind

unterschiedlich: technische

Defekte, unsachgemäßes

Hantieren an Gasleitungen,

vorsätzliche Manipulationen

sowie Beschädigung von

Gasleitungen bei

Bauarbeiten. Eine Übersicht

einiger schwerer Gas-

explosionen in Wohnhäusern

in Europa seit 1998: …

http://www.rp-online.de/panorama/die-

schwersten-gasexplosionen-aid-

1.2060859

Hamburg. Autofahrer in Hamburg

müssen sich nach dem

Wasserrohrbruch und

Verkehrschaos in der City auch am

Dienstag auf Behinderungen

einstellen. Der Bruch einer 60

Zentimeter dicken

Trinkwasserleitung hat die

Amsinckstraße teilweise absacken

lassen.

Die Spuren der Hauptverkehrsader

stadteinwärts bleiben für längere

Zeit gesperrt. Stadtauswärts war die

Fahrbahn bereits am Montag wieder

freigegeben worden. Der Rohrbruch

hatte am Montagnachmittag

mehrere tausend Kubikmeter

Wasser austreten lassen.

http://www.haz.de/Nachrichten/Panorama/Uebersicht/

Amsinckstrasse-in-Hamburg-Wasserrohrbruch-nervt-

Autofahrer

26.10.2017 13 Streustromkorrosion

Streustrom-Korrosion durch Gleichstrombahnen infolge elektrolytischer Korrosion

Elektrolyse = Aufspaltung einer chemischen Verbindung unter Stromeinwirkung


Anodische und kathodische Korrosion durch Gleichstrombahnen (Material-Abtrag)

Der Schienenwiderstand R = 0,008 /km (zwei Gleise) erzeugt einen entsprechenden Längspannungsfall in den Fahrschienen.

Quelle: Energieversorgung elektrischer Bahnen, Biesenack, George, Hofmann, Schmieder u.a. Teubner Verlag, 2006


Streustrom-Korrosion durch Gleichstrombahnen Bei dem Betrieb von elektrischen Gleichstrombahnen, die als Streustromerzeuger nicht konstanter Streuströme in der Praxis am häufigsten auftreten, liegt in vielen Fällen der Pluspol des Gleichrichters am Fahrdraht und der Minuspol an der Schiene. Hierbei fließt der Strom vom Pluspol des Gleichrichters über den Fahrdraht durch den Wagen und über die Schiene zum negativen Pol des Gleichrichters zurück. Ein Teil des durch die Schiene fließenden Rückstromes tritt als Streustrom in den Boden über und wird von einer in der Nähe befindlichen Rohrleitung oder einem Kabelmantel aufgenommen, weitergeleitet und in der Nähe der Gleichrichterstation von der Rohrleitung wieder abgegeben. Somit ergibt sich ein Gefahrenpunkt im Bereich von Bahngleichrichtern, an denen Streuströme aus der Rohrleitung austreten können. Nach dem Faradayschen Gesetz verursacht ein Stromfluss von 1 A pro Jahr einen Materialabtrag von 9,1 kg Eisen. Das entspricht einem Volumen von ca. 1200 cm³. Bei Rohrleitungen mit guter Umhüllung konzentriert sich der Strom auf wenige Fehlstellen. Die Folge ist eine große Stromdichte mit entsprechend hoher Korrosionsrate.

https://www.martin-gmbh.de/


Das Prinzip des Streustromschutzes Das Prinzip des Streustromschutzes besteht darin, den sonst über den Erdboden zu den Schienen zurückkehrenden Ionenstrom, der dabei die elektrolytische Korrosion verursacht, nun direkt als Elektronenstrom ohne Materialtransport durch eine Kabelverbindung zwischen Rohrleitungen und Schienen zurückzuleiten. Soll für das zu schützende Objekt nicht nur Streustromschutz, sondern auch kathodischer Korrosionsschutz erzielt werden, so kann der Streustrom mit Hilfe von netzgespeisten Gleichrichtern aus dem zu schützenden Objekt zu der Schiene zurückgeführt werden. Durch Verwendung von Halbleitern lassen sich Regelschaltungen aufbauen, die entweder die durch die Anlage fließenden Streuströme glätten oder das mit Hilfe einer Dauerbezugselektrode abgegrif-fene Objekt-/ Bodenpotential konstant halten.

https://www.martin-gmbh.de/


Auswirkungen am Gleis bei ungenügender Isolation der Fahrschienen – Metallkorrosion und Streustromkorrosion.


Durch einen Strom von einem Ampere können danach in einem Jahr 9,1 kg Eisen, 33,4 kg Blei oder 10,4 kg Kupfer abgetragen werden! Erfolgt der Stromaustritt aus einer sehr kleinen Fläche, ist der Materialabtrag sehr hoch, und der Materialabtrag folgt zur Tiefe hin. In diesem Fall tritt der Korrosionsschaden sehr schnell ein.

Streustromprinzip – Schäden an Rohrleitungen, Kabeln, Bauwerken

26.10.2017 19 Streustrom

Zu betrachten sind auch Bauwerke, wie Tunnel, Brücken, und stahlarmierter Unterbau.

Quelle: Witt Industrie Elektronik GmbH

Gesetze / Vorschriften


§ 3 Allgemeine Anforderungen an den Bau der Betriebsanlagen und Fahrzeuge (1) Betriebsanlagen und Fahrzeuge müssen so gebaut sein, daß ihr verkehrsüblicher Betrieb

niemanden schädigt oder mehr als unvermeidbar gefährdet oder behindert. Sie müssen insbesondere so gebaut sein, daß

…. 4. bei Gleichstrombahnen mit Energieübertragung über Fahrschienen nachteilige Wirkungen der Streustromkorrosion gering sind, …

Verordnung über den Bau und Betrieb der Straßenbahnen (Straßenbahn-Bau- und Betriebsordnung - BOStrab) Ausfertigungsdatum: 11.12.1987

"Straßenbahn-Bau- und Betriebsordnung vom 11. Dezember 1987 (BGBl. I S. 2648), die zuletzt durch Artikel 1 der

Verordnung vom 16. Dezember 2016 (BGBl. I S. 2938) geändert worden ist"

Stand: Zuletzt geändert durch Art. 1 V v. 16.12.2016 I 2938

Gesetze / Vorschriften / Normung




4. Kennzeichnung von Gefährdungen und Risiken

... Gleichstrombahnen können Streuströme verursachen, welche die betreffenden Bahnanlagen und/oder bahnfremden Anlagen ungünstig beeinflussen können, wenn die Rückleitung nicht ausreichend gegen Erde isoliert ist. …

5. Kriterien für die Beurteilung und die Zulässigkeit von Streuströmen

Kennwerte für die Höhe von Streuströmen

der Ableitungsbelag der Gleise und der anderen Teile der Rückleitung

der Abstand der Unterwerke

der Längswiderstand der Fahrschienen

der Abstand der Gleisquerverbinder (DIN 57 115 aus 06/1982 – alle 125 m Querverbinder alle 250 m Gleisverbinder)



5.2 Kriterien zum Schutz der Gleise

Erfahrung zeigt, dass es über einen Zeitraum von 25 Jahren zu keinen Schäden an den Gleisen kommt, wenn der mittlere Streustrom je Längeneinheit den folgenden Wert nicht überschreitet:

I´max = 2,5 mA/m

Nachweis des Ableitungsbelages mit Messung:

G´RE ≤ 0,5 S/km je Gleis und URE ≤ + 5 V bei offenem Oberbau

G´RE ≤ 2,5 S/km je Gleis und URE ≤ + 1 V bei geschlossenem Oberbau URE = mittleres Schienenpotenzial

Allgemein anerkannte Regeln der Technik


Messverfahren DIN EN 50 122-2


Nach Abschluss sämtlicher Arbeiten im Gleisbereich einschließlich Oberbau ist eine Messung gemäß DIN EN 50122-2 und ergänzend der VDV-Schrift 501/2 durchzuführen. Durch das baudurchführende Unternehmen ist zur Nachweisführung ein Untersuchungsbericht vorzulegen, aus dem hervorgeht, dass die Schienenbettung den Anforderungen zur Verringerung der Streuströme entspricht. In größeren Abständen (5 Jahre) sind Wiederholungsmessungen durchzuführen.

Beispiel:

Praxisbeispiel: Umbau Verkehrsknoten Veszpremer Straße in Halle


26.10.2017 27 Hallesche Bauweisen

Betontragplatte mit elastischem Unterguss – Regelaufbau HAVAG

26.10.2017 28 Hallesche Bauweisen

Praxisbeispiel Betontragplatte mit elastischem Unterguss

Praxisbeispiel: Umbau Verkehrsknoten Veszpremer Straße



Materialprüfung



Vorbereitung für nachfolgende Beschichtung



Beschichtung mit


26.10.2017 35 Streustrom/Ableitungsbelag


26.10.2017 36 Streustrom/Ableitungsbelag

Fazit


Sorgfältige Planung und Auswahl der Oberbauart

Prüfung und Nachweisführung der eingesetzten Materialien

Erstellung eines Rückleitungs- und Erdungskonzeptes zur Verringerung des Schienenpotenzials

Ausreichende Anzahl von Gleis- und Schienenverbindern

Laufende Überwachung der Qualität auf der Baustelle

Möglichst große Abstände des Gleises zu Rohrleitungen

Sreustrommessungen vor und nach Abschluss der Baumaßnahme

Einsatz von Monitoringsystemen zur laufenden Überwachung des Gleis- /Erde-Potenzials, insbesondere bei Bauwerken; zus. Bauwerkserde (Brücken, Tunneln)


Grüngleise – schallmindernd und gut fürs Stadtklima!

Vielen Dank! Zeit für Fragen.

26.10.2017

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