전차선에 발생하는 불꽃 방지 대책

전기차 운행 중에 전차선에 발생하는 불꽃 방지 대책에 대하여

 

 

1. 서론

전차선은 전기차의 팬터그래프 집전판과 직접 접촉하여 전기차에 전기를 공급하는 역할을 담당하고 있다. 팬터그래프가 전차선에 대하여 불완전 접촉하게 되면 이선에 의해서 불꽃이 발생하며, 이 불꽃에 의해 전차선이 소손되는 전기적 마모 현상이 발생한다. 또한 이 불꽃(아크)에 의한 열로 인해 전차선의 재질이 변화하

여 마모가 촉진된다.

 

2. 불꽃 발생 개소

팬터그래프의 불완전 접촉에 의해 불꽃이 발생하거나 이선 현상이 일어나기 쉬운 개소는 다음과 같다.

① 가선 금구 설치 개소인 전차선의 경점 개소

② 전차선의 구배 변화점

③ 조가선, 전차선의 장력 불균형 개소(교차 개소)

④ 전차선에 킹크가 있는 개소

 

3. 이선에 의한 장해

① 이선 개소의 시점부 및 종단부는 아크 및 충격에 의해 국부적으로 전차선의 마모가 촉진되고 수명이 짧아지게 된다.

② 이선이 크게되면 운전용 전력을 집전할 수 없게 된다.

③ 이선이 격심하게 되면 팬터그래프의 집전판이나 전차선이 아크열에 의해서 용단된다.

④ 이선이 격심하게 되면 전기차의 주전동기나 보기류가 섬락을 야기한다.

⑤ 이선으로 집전 전류를 차단하게 되어 이상 전압을 발생 할 위험이 있다.

⑥ 이선에 의해서 무선 잡음 장해를 발생할 우려가 있다.

 

4. 이선에 의한 불꽃 방지 대책

① 전차선의 구배와 구배 변화를 작게 하여 가능한 한 레일면의 높이를 균일하게 유지하도록 한다.

② 전차선의 압상력이 지지점과 경간 중앙 전체 부분에서 가능한 한 균일하게 되도록 하여 압상 특성을 개량한다.

③ 전차선의 접속 개소를 적게 하고 금구를 경량으로 하여 국부적인 경점을 적게 한다.

④ 전차선과 조가선의 장력을 항상 적정하게 유지한다.

⑤ 전류가 많은 직류 구간에서는 2대의 팬터그래프를 모선으로 연결하면 1대가 이선될 때 발생하는 아크는 곧 소멸된다.

 

5. 결론

전차선의 구배 변화가 큰 개소와 가선 금구 설치개소, 또는 외기 온도가 상승하거나 전류열에 의해서 전차선의 온도가 상승하면 교차 개소 등에서 전차선에 불규칙한 고저처가 발생한다.

이와 같은 개소에 전기차가 진입하여 팬터그래프가 진행하면 격심한 이선과 아크가 발생하여 고속 운전이 불가능하게 되고 동시에 전차선과 집전판의 마모가 크게 된다. 이선이 없이 팬터그래프의 원활한 집전을 확보하기 위해서는 전차선의 장력을 항상 일정하게 유지하고 레일면의 높이를 균일하게 유지하여야 한다.