직류식 전기철도에서 전선로에 발생한 사고 전류를 감지하고 차단하는 방법

직류식 전기철도에서 전선로에 발생한 사고 전류를 감지하고 차단하는 방법

Ⅰ. 서론
직류식 전기 철도의 사고는 지락 또는 단락 사고이며 큰 아크가 발생하여 지상 설비나 차량에 손상을 주고 인명에 피해를 주는 경우가 있다. 한편, 전철 부하는 격심한 부하이므로 상시의 운전 전류로 오동작하지 않도록 충분한 선택 능력이 있는 직류 고속도 차단기를 사용하여 선택 차단한다.

Ⅱ. 직류 급전 회로의 차단 방법
1. 직류 고속도 차단기
직류 전기철도에서는 종래부터 고장 발생시의 보호 장치로 고속도 차단기를 사용하고 있다. 직류 고속도 차단기는 계전기와 차단기를 일체로 한 구조로 되어 있으며, 고속도 차단기에 의한 확실한 검출 방법으로서 (di/dt)형 선택 차단기가 고안되어 있다. 이것은 직류 회로라 하여도 (di/dt)t=0라는 돌진 전류에 의해서 CT의 2차측에 이 전류가 흐르므로 이것을 사이라트론으로 증폭하여 계전기를 동작시켜서 고속도 차단기를 차단한다.

2. △I형 고장 검출 장치
△I형 방식은 부하 전류의 대소에 관계없이 전류 증가분 △I만을 검출하여 이것이 조정치를 초과한 경우에 동작하여 차단기를 개방하는 것이다. 즉, 운전 전류는 일반적으로 전기차의 노치(Notch) 취급과 더불어 단계적으로 증가하고 사고 전류는 순시에 큰 전류 증가를 나타내게 되는 원리를 이용한 것이다.

3. 아크 진동형 고장 검출 장치
전선로에는 인덕턴스 L과 정전 용량 C가 존재한다. 이것과 사고에 의하여 발생한 아크에 의한 공진 현상에서 진동 전류가 선로에 일어 난다. 이 고주파 진동 전류를 CT에 의해서 2차 회로의 필터를 통하여 증폭한 것을 계전기에 공급함으로써 고속도 차단기를 차단한다.

4. 전압 강하형 검출 방식
연락 차단을 채용하여도 변전소 간격이 긴 경우나 부하 전류가 큰 경우에는 사고 검출이 곤란하므로, 사고점의 전압이 변화하는 것을 이용하여 그 초기의 급격한 전압 강하 △E와 고장 전류 △I를 이용하여 고장 검출을 수행하는 것이다.

5. 연락 차단 장치
병렬 급전하는 양측 변전소의 고속도 차단기 상호간에 전기적인 연동 장치를 설치하고, 한편의 고속도 차단기 또는 고장 검출 장치가 동작하면 자동적으로 상대측 차단기를 연동시켜 차단하는 방식이다. 이 방식은 △I형과 조합해서 널리 채용되고 있다.

Ⅲ. 결론
직류 전기 철도의 수송량 증대에 따라서 부하 전류 및 기동 전류가 크게 되면 고속도 차단기의 선택성이 저하된다.  고전류 검출 방법으로 종래에 전류 변화율(di/dt)t=0을 이용하는 방법, 아크의 고주파 진동을 이용하는 방법 등이 일부 채용되고 있으나, 최근에는 △I형 고장 검출장치가 개발되어 연락 차단 방식과 조합하여 널리 사용되고 있다.