전차선 검토

 

 

1. 개 요

전차선은 레일면상에 정해진 높이로 시설되어 전기차의 팬터그래프와 직접 접촉하여 전기차 모터에 전기를 공급하기 위한 전선으로서 전차선로 설비에서 가장 중요한 설비이며 다음과 같은 성능이 요구된다.

(1) 가선의 장력에 대하여 충분히 견딜 수 있도록 인장 강도가 클 것.

(2) 팬터그래프의 통과 및 집전에 지장이 없도록 도전율이 높고, 전류용량이 크고 내열성이 우수할 것.

(3) 내마모성 및 내식성이 우수하고 피로강도에도 충분할 것.

(4) 접속개소의 통전상태가 양호할 것. 그러나 상기의 모든 조건을 완비한 재질은 얻기가 어려우며 일반적으로 경동선을 사용한다. 일부 국가에서는 동합금선을 사용하여 경동선의 부족한 전선의 장력, 내마모성, 내열성, 피뢰강도 등을 보강하여 사용하고 있으나 단점으로 경동선보다 도전율과 가요성이 낮으며 가격도 고가이다. 우리나라에서는 동합금선을 생산하지 않고 있으며 경동선을 사용하고 있다.


2. 전차선 선종 특성 비교


선종

구분

Cu 150

Cu 110

Cu 170

외 경()

13.6

12.34

15.49

단위중량(kg/m)

1.334

0.987

1.511

전기저항(/km)

0.1173

0.1592

0.104

파단하중(kgf)

5479

3900

5900

선팽창계수

도전율(%)

98

97.5

97.5



3. 전차선 마모 검토

현재 우리나라 철도에서는 일반 전차선로에서 전차선으로는 Cu 110[]와 조가선으로 CdCu 70를 사용하여 각각 9,800[N]의 장력으로 인장하고 있으며, 고장력 구간에는 전차선 Cu 170, 조가선 CdCu 80를 사용하여 각각 14,700N(1,500kgf)의 장력으로 인장하는 시설로 구성되어 있다. 이들의 항장력을 검토함에 있어 조가선은 내식성이 강한 동합금선 이므로 항장력의 큰 변동은 없으나 전차선은 항상 팬터그래프의 습동으로 기계적, 전기적 마모를 수반하게 되어 경년에 따라 어느 시기에 가면 장력장치의 인장력에 견디지 못하고 단선을 야기시키게 한다. 따라서 전차선은 마모한도를 정하여 그 마모한도의 단면적을 기준으로 하여 전차선의 수명 결정을 하고 있다.

전차선의 마모한도 및 제 특성표

전차선

선종

[]

신품

직경

[]

잔존

직경

[]

잔존

단면적

[]

항장력

[kg]

허용

하중

[kgf]

전기저항

(20)

[Ω/km]

마모량

[]

사용

장력

[kgf]/[N]

170

15.49

9.5

102.73

3565.3

1,620.6

0.1721

5.99

1,500

/14,700

 

 

9.0

95.13

3301.6

1,500.7

0.1859

6.49

 

 

 

8.5

87.45

3135.0

1,425.0

0.2022

6.99

 

110

12.34

8.00

73.55

2581.9

1,173.6

0.2405

4.34

1,000/

9,800

 

 

7.50

67.59

2372.6

1,078.5

0.2617

4.84

 

 

 

7.00

61.51

2159.2

981.4

0.2875

5.34

 

 

8.5

79.35

2785.5

1,266.1

0.2229

3.84

1,200/

11,760

 

10.0

95.32

3346.1

1,484

0.1476

2.34

1,400/

13,720

150

13.60

 

91.25

3234

1,470

0.1173

 

1,400/

13,720


4. 검토 의견

위에서 검토해 본 결과 가선이동 억제저항 5[%], 안전율을 2.2로 보면 전차선가선장력이 1,200[kgf](11,760N]일 때 Cu 110[]는 잔존 단면적 79.35[](잔존직경 8.5) 이 만족할 수 있음을 알 수 있다. 그러므로 전차선으로는 Cu 110[]를 선정 하였으며, 측선의 전차선 역시 Cu 110[]로 하여 호환성과 유지관리의 편의를 도모 하였다.

 


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