비절연보호선(FPW)방식 검토

비절연보호선(FPW)방식 검토

 

 

교류 급전회로에 애자 섬락사고가 발생하였을 경우 사고차단을 확실히 하기 위하여 종래에는 각 지지점에 AT 보호선과 지락도선의 이중 절연방식이 사용되어 왔으나 이 방식은 설비가 복잡하고, 특히 터널내에 있어서는 작업성이 나쁘며 절연이격의 확보도 곤란한 것이 문제점으로 대두되어왔다. 이와 같은 이유로 FPW를 직접 전철주에 지지하여 보호회로를 구성하는 극히 간단한 방식인 비절연보호방식의 적용을 검토하고자 한다.

1. FPW 방식의 특성

이 방식은 AT보호선과 지락도선은 생략할 수 있고 보호방식에서도 종래의 이중 절연방식에 없는 장점을 가지고 있다.

(1) AT보호선과 지락도선이 불필요하므로 작업능률이 향상되어 공사비가 대폭 절감된다.

(2) 장간애자는 부극 측 절연 부분이 정극으로 이용되므로 연면거리가 커져서 내전압치가 약 30% 향상된다.

(3) FPW는 무절연이기 때문에 애자 섬락사고는 물론 전차선 단선 등에 의한 터널측벽에 지락사고의 검출도 용이 하다.

(4) 터널내의 전차선 지지구조가 매우 간단하다.

(5) 사고방지 효과가 향상된다.

2. 구성원리 및 계통도

변전소로 돌아오는 전류의 귀환을 용이하게 하고 레일 및 대지에 나타날 수 있는 장해전압을 피하도록 하기 위한 가장 효과적인 방법은 가능한 한 많은 금속구조물을 등전위 접지망을 형성하도록 매설접지선에 연결하여 레일과 접속시키는 것이다.

등전위 접지의 주목적은 장해를 야기하는 전압차의 문제를 피하기 위함이며 변전소, 역사, 신호, 통신, 고압배전선로, 토목 철구조물등의 접지망은 접지저항 감소를 위해 전체 저항을 매설접지에 접속한다.

3. 비절연보호방식 시설기준

(1) 매설접지선

가) 토공개소 : 연동연선 Cu 50㎟

나) 터널개소(신설터널) : 연동연선 Cu 50㎟

다) 교량개소 : F-GV 50㎟

(2) 접지단자함 설치간격 : 250m

(3) 매설접지선과 비절연보호선 횡단접속 : 1㎞마다 설치

4. 장, 단점 비교

보호 방식   항목	비절연보호방식(FPW)	보호방식(PW)
장점	ㆍ등전위 값을 얻을 수 있다. ㆍ전력, 통신, 신호, 토목 등 공동 접지 사용 ㆍSS, SP, SSP, ATP개소에 GP를 설치하지 않음으로 공사비 절감 ㆍ별도의 접지설비가 필요치 않음. ㆍ전력케이블 포설시 동시 가설로 비용절감	ㆍ섬락보호지선으로 지지물 일괄접지 가능 ㆍ보안기 설치로 대지전위 상승 억제 ㆍ설비가 가공선 이므로 유지보수 시 용이 ㆍ매설접지방식에 비해 공사비 절감
단점	ㆍ매설접지선 및 제반설비로 공사비 증가 ㆍ접지선의 매설로 단선시 유지보수 어려움.	ㆍ전력, 통신, 신호, 토목등 공동접지 불가능 ㆍSS, SP, SSP, ATP개소에 GP 설치로 공사비 증가 ㆍ매설접지방식에 비해 전위 상승 억제 효과 떨어짐. ㆍ별도 접지설비 설치 필요

5) 제반 문제점에 대한 실험결과

일본 철도기술 연구소의 시험 자료

(1) 시험방법

가) 인공부하시험 (3㎸ T-R간 단락)

나) 고압기초특성시험 (3㎸, 6㎸ T-FPW간 단락)

다) 인공장애시험 (30㎸ T-FPW간 단락)

(2) 전력계 인공장애 시험결과

가) 인공부하시험

고장점에 350[A]를 1~2분간 충전시 레일전위 130[V], FPW전위 6[V], 터널측벽전위 4[V]로 어느 것이나 예측치 이하였다.

나) 고압기초 특성시험

변전소의차단기가 정상으로 검출 차단되었고 고장전류는 180~350[A] FPW전위 27[V], 터널측벽전위 18[V]로 나타났다.

다) 인공장애시험

변전소의 차단기는 4[㎐]에서 정확히 차단되었고 고장전류는 2,805A 그때의 하수강 측의 분류 340[A], FPW전위는 174[V]로 나타났다.

(3) 통신계 인공장애 시험결과

가) 인공부하시험

통신, 신호 Cable회선에 대한 유도전압은 2~4[V]이었다.

나) 고압기초 특성시험

통신 Cable 전위 9.9[V], 신호 Cable전위 36[V]이었다.

(4) 인공장애시험

통신 Cable 전위 60[V], 신호 Cable전위 240[V]이었다. 이상의 시험결과 유도전압은 제한치 이하로 이상이 없었다.

6) 결론

전기적으로 위와 같이 검토한 결과 타분야의 공동접지 효과와 전기적 안정성이 우수하고,전력케이블과의 동시 포설로 인한 비용절감으로 경제성을 최소화한 비절연보호(FPW)방식으로 선정하였다.