교직접속방법

 교직접속방법과 접속점 선정 시 고려사항을 설명하시오.

1. 개요

가. 교류와 직류구간을 모두 운행할 수 있는 교직류 전기차는 직류 전용 전기차에 비해 보다 많은 기기 설비가 필요하고, 또한 교류와 직류구간에 따른 회로의 결선이 다르게 설계되어 있다.

나. 즉 직류구간에서는 DC 1500V인 전차선 전원을 팬터그래프에서 그대로 수전하여 견인 전동기나 고압 보조기기에 공급되나, 교류구간에서는 AC 25kV의 전원을 수전하여 주변압기에서 소정의 전압으로 강압시켜 주정류기를 거쳐 견인전동기와 고압 보조기기에 전원을 공급하게 된다.

다. 따라서 교직류 전기차에는 별도의 교류와 직류를 전환하는데 필요한 전환용 기기가 설치되어 있다.

 

2. 교.직 절환회로

가. 교류구간과 직류구간의 연계지점에는 전차선로상에 교직구분용 섹션이 설치된다.

나. 교직류 전기차에서는 이 교직용 섹션의 직전에서 교직 스위치를 절환하며 먼저 공기차단기가 개방되고 다음으로 교직 절환기, 교직전환기가 일정 방향으로 전환되어 회로의 절환이 완료된다.

다. 섹션 통과후 정상전압이 인가되면 교류 또는 직류의 전압감지기로 감지하고 공기차단기가 투입된다.

라. 전기차의 경우에는 진입 시 전체차량의 차단기가 일시에 개방되어 교직절환을 수행하며 섹션 통과후에 선두차부터 순차적으로 공기 차단기가 투입된다.

1)교직 절환기

교직절환기는 차량 상부에 설치된 단로기에 의해서 주회로의 절환을 수행하는 절환장치로 교류극과 직류극을 가진다. 이 장치는 압축공기에 의해서 조작되고 교직절환 스위치를 교류위치로 하면 당로기 조작제어용의 전자밸브가 여자되고 압축공기가 조작실린더에 송입되어 단로기 블레이드(Blade)는 교류측으로 전환된다.

2)교직전환기

교직전환기는 캠축 접촉식의 전환기이며 주회로와 제어회로의 절환을 수행한다.

구조는 역전기와 유사하다.

 

3. 교.직 모진 보호회로

가. 교류회로상태로 직류구간에 모진한 경우

주변압기 1차측에 직류가 흐르고 주퓨즈가 용단된다.

나. 직류회로상태로 교류구간에 모진한 경우

교직구분용 섹션의 무가압 부분에서 공기차단기가 자동적으로 차단되며 개방실패의 경우에는 직류피뢰기가 방전하고 접지측의 변류기를 개재하여 접속된 모진보호 계전기를 동작시켜 공기차단기를 개방한다.

 

4. 교.직 접속방법

가. 방법

교류구간과 직류구간의 접속 개소에서 교․직류 단락방지를 위해 설치하는 구분장치로서 교류 이상 구분용 섹션과 동일한 절연재로 FRP를 사용한다.

나. 적용 예

철도청(AC 25[kV]) 구간과 서울지하철(DC 1500V) 구간의 접속부분과 1호선 (서울역에서 남영, 청량리에서 회기), 과천선(남태령에서 선바위) 등에 설치되어 있다.

 

5. 교.직 접속점의 고려사항

가. Dead Section의 길이 계산시 고려사항

1) 차량이 절연구간 통과시의 아크 길이

2) 팬터그래프의 간격

3) 팬터그래프의 수

나. 교류/직류 구간(철도청 구간과 서울지하철 구간의 접속부분) 계산

1) Dead Section의 길이 : 66[m]

(2[m] (FRP 제) × 11개 + 무가압 전차선 22[m] + 2[m] (FRP 제) × 11개)

2) 계산 :

가) 섹션 길이 = 최소 길이(50[m]) + 팬터그래프 간격(13[m]) + 여유(3[m]) = 66[m]

나) 최소 길이 : 50[m]

MCB 동작시간 (2초) × 초당 운행거리 (22[m]) + 여유 6[m] = 50[m]

다) 초당 운행거리 : 22[m]

초당 운행거리 =  최대속도/운행거리= 80(km/h)/3600 = 22[m]

라) AC/DC. DC/AC 진입시 MCB 동작시간 : 1.5 ～ 2초.