급전계통의 구성 및 특성

 

급전계통의 구성 및 특성

1. 급전계통의 구성

전철 급전계통이란 변전소로부터 급전거리, 전압강하, 사고 시의 구분, 보수 등을 고려하여 전차선로를 적당한 구간으로 나누어 급전, 정전이 가능하도록 한 전기적인 계통구성을 말한다. 급전계통은 전압강하, 사고 시의 구분, 보호계전기의 보호범위 및 가선범위 등과 관련하여 전철화계획 시 고려되어야 할 중요한 요소중의 하나이다.

 

일반적으로 급전계통은 급전방식과 변전소의 위치에 따라 그 골격이 형성되고 여기에 필요한 Section의 위치선정, 급전범위의 설정 등에 따라 계통이 구성된다.

전차선로의 어느 일부에 지락, 단락 등의 사고가 발생한 경우 또는 작업상 전차선로의 일부분을 정전한 경우 전 구간(全區間) 또는 장 구간(長區間)에 걸쳐 급전이 정지되고 전기운전을 중지하여야 하는 급전회로는 바람직하지 못하다.

 

이와 같은 불합리한 점을 해소하고 열차의 운전계통, 사고 시의 급전방법 및 정전시간의 확보 등을 미리 예상하여 사고발생 시에도 전기운전에 영향을 최소화 할 수 있도록 전차선을 Section으로 구분함과 동시에 급전선은 전차선의 각 구간마다 단독으로 급전 또는 급전정지가 가능하도록 급전계통을 분리 구성할 필요가 있다.

2. 급전계통의 특성

전철 급전계통은 일반 전력계통과 다른 특성이 있다. 전철은 동력원인 전기가 정전되면 열차운행이 정지되므로 고 신뢰도, 고 안정도의 전원설비가 요구된다.

전철부하는 차량의 특성상 기동, 정지가 빈번하게 반복되고 그 위치가 이동하기 때문에 부하의 크기 및 시간적 변동이 극히 심하다.

 

차량에 대한 전력공급은 전차선과 집전장치(Pantograph)의 접촉에 의존하는데 고속운전 시에도 양호한 접촉을 유지하여 안정적으로 전력을 공급하여야 한다.

 

전기철도에서는 레일을 귀선로로 사용하므로 1선 접지상태의 회로가 된다. 따라서 교류방식에서는 통신선에 대한 유도장애, 직류방식에서는 직류 매설금속체에 전식문제를 발생시키므로 이에 대한 대책이 필요하다. 또한 전차선의 지락 시에는 선간단락의 상태로 되므로 사고전류가 크게 된다.

교류방식에서는 부하가 단상이고 더구나 변동이 심하기 때문에 전압변동, 전압불평형 등의 문제가 발생한다.

 

3. 급전계통의 분리

 

가. 급전별 분리

 

급전별 분리는 인접변전소와 상호 계통운전을 원칙으로 하고 각 변전소별로 전압위상별, 방면별, 상.하선별로 구분하여 급전할 필요가 있다.

이는 사고 시 열차운전에 영향을 최소화하기 위하여 해당 운전계통이나 상.하선에 별도 분리하여 사고가 발생되지 않는 다른 계통이나 선로에 정상 급전하거나 인접변전소로부터 연장 급전을 받을 수 있도록 하기 위한 것이다.

 

나. 본선간의 분리

 

본선간의 분리는 동일계통 급전구간에 사고발생 시 해당구간을 분리하고 급전할 수 있도록 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)를 두어 구분하는 것이다.

긴 터널에 있어서는 터널 내 사고복구작업에 상당한 시간을 필요로 하므로 터널 양단에 단로기를 설치하여 구분하도록 하여 사고구간을 단축하는 방법과 구분소 간에 Air Joint를 두어 필요한 경우 접속선을 풀어 Air Section으로 하여 분리하는 방법이 있다.

 

다. 본선과 측선의 분리

 

주요 역 구내에서는 사고 시 사고 구간의 단선 운전 또는 타설 운전 등을 할 필요가 있기 때문에 주요 역 구내의 전차선을 분리하여 상. 하선별 다른 급전계통으로부터 상호 급전 가능하도록 하거나 측선에서 사고발생 시 본선과 분리하여 열차운행을 할 수 있도록 하는 것이다.

 

라. 차량기지와 본선과의 분리

 

차량기지는 수많은 열차가 대기 및 정비를 하고 있기 때문에 차량의 장애에 의한 전차선로의 차단 등이 많아 본선에 운행 중인 열차에 지장을 주거나 본선계통의 사고에 의한 구내의 검수 등에 영향을 받기 때문에 본선으로부터 분리하여 별도의 급전을 할 필요가 있다.