교류전기철도 AT 방식에서의 피뢰보호시스템

교류전기철도 AT 방식에서의 피뢰보호시스템

 

1. 개요

고속전철의 급전 회로는 다음과 같은 특성이 있다

1)  교류 대 전력회로를 구성한다

2)  터널 등의 구조물상의 제약이 있는 경우 충분한 절연 이격 거리를 취할 수 없으므로 절연 레벨에서 일반 송전선로와 비교하면 다소 낮은 레벨로 설계할 수밖에 없다

3)  대 전류의 부하전류가 흐르게 되는 귀선레일에 신뢰도가 요구되는 각종 신호 및 통신 기기가 많이 설치된다.

4)  고속전철의 전기 절연은 상시의 급전 전압에 견디는 것을 기본으로 하고 전차선로의 지락사고나 개폐서지에 의해 발생하는 이상전압, 뇌격 등에 의한 외부 이상전압에도 견디어야 한다.

5)  정상전압을 초과하는 큰 이상전압에 대하여는 피뢰기, 가공지선, 보호선, 방전기 등을 사용하여 이상 전압을 경감하여야 한다.

2. 전차 선로의 뇌뢰 설계

1)  고속전철의 급전 회로에 발생하는 이상전압의 종류를 다음 표 1에 나타낸다.

종류		정상시 최고전압	이상전압의 배수	이상 전압치
개폐서지에 의한 이상전압		27.5[kV]	2.0 ～2.5배	60～70[kV]
팬터그래프의 이선등에 의한 이상 전압			1.5 ～2.0배	40～60[kV]
뇌격 서지 전압	유도뢰		3.6 ～5.5배	100～150[kV]
	직격뢰		11.0 ～88배	300～500[kV]
전차선로에 이행하는 진행 전압			애자의 플래시 오버 전압	250～300[kV]

2)  이선이나 차단에 따른 내부 서지는 뇌격서지에 비하면 그 레벨이 낮으므로 절연 설계에서는 유도뢰 서지를 보호하도록 한다.

3)  급전 전압이 25[kV]인 경우 전력 계통의 공칭 전압 33[kV]의 절연 게급을 적용한다.

4)  공칭전압 33[kV]의 전력기기의 충격 절연 전압 강도 (BIL : basic Impulse Insulation)은 200[kV]로 되어 있다.

5)  열적 손상을 방지하기 위하여 실 애저의 절연 강도는 300-400[kV]의 레벨을 취한다.

3. AT급전 방식의 피뢰 설비 구성도

                                                                AT급전 방식의 피뢰 설비 구성도

1)  변전소의 급전 인출구 및 차량의 팬터 그래프 직하에는 전차선으로부터 이상 전압을 억제하기 위하여 피뢰기가 설치된다.

2)  직류방식과 다르게 전차선로의 애자 절연강도는 유도뢰에 의한 이상전아보다 높으므로 피뢰기는 고려 안해도 된다

3)  연선의 피뢰설비로 급전회로의 중간에 분산 배치된 AT LT BT 등 전력 기기 보호용의 피뢰기만 설치한다.

4)  기초 철근을 이용 저항값 10 이하가 되도록 한다.

5)  보호선은 상시 레일과 병렬로 접속되어 있어 선로 임피던스를 경감하는 효과 가 있다 지락도선, S형 혼 방전장치 등이 설치된다.

6)  지락도선은 전차선을 지지하고 있는 가동브래킷의 섬락 시에 고압 측으로부터 전류를 도선을 통하여 보호선으로 흐르게 하는 동작을 수행한다.

7)  S형혼은 상시의 전압 에서는 전차선의 애자가 절연 파괴되어 지지물의 보호선에 대한 전위가 상승한 경우에 대지전위가 상승하면 방전장치(GP)가 방전 섬락 보호지선 과 보호선을 경유 사고전류를 변전소로 흐르게 한다.

S형 혼의 구조 및 설치도