변전소의 간격

변전소의 간격

 

 

 

변전소 설치 간격은 연장급전 시에 변전소 급전말단의 전차선 전압이 전기차 운전에 지장이 없는 최저 기준전압을 유지하여야 하며 급전계통에 발생하는 사고전류를 확실히 검출하여 차단할 수 있는 간격이어야 한다.

 

 

 

1. 변전소 간격 선정 기준

 

전차선 전압의 최저한도는 열차운전 상태 및 계산에 의하여 산정하고 계산에는 열차 운전계획, 선구의 중요도, 장래 수송수요 등을 고려하여야 한다.   

전압강하는 전기차의 정상운전에 지장이 없고 전동기에 과도한 온도상승이 발생되지 않으며 순시 최대 전압강하가 전기차의 제어전원 또는 보조기기 운용에 지장을 주지 않도록 설정되어야 한다.  

전차선로의 전압강하는 열차운전 조건(열차단위, 열차간격, 구배, 장거리 간격 등), 급전계통(급전방식, 급전선의 종류) 및 변전소 간격 등에 의해 결정된다. 전압강하의 경감 대책으로는 급전선의 증설에 의한 선로저항의 경감, 변전소의 증설, 급전전압 보상장치의 설치, 교류의 상하선 접속(cross bonding)에 의한 방법 등을 적용 가능하다.

 

1) 수전계통의 전압강하(3상평형부하의 경우)  

전차 선로의 전압 강하는 열차 운전 조건 (열차 단위․열차 간격․구배․정차장 간격 등). 급전 계통 (급전 방식․급전선의 종류) 및 변전소 간격 등에 따라 정해진다. 전압 강하의 경감 대책으로서는 급전선의 증설에 따라 선로 저항의 경감, 변전소의 증설, 급전 전압 보상 장치의 설치, 직류 복선 구간 경우 급전 구분소, 급전 타이포스트, 교류의 상하 타이방식에 의한 방법이 있다.

 

①  전압강하 영향

 

(1) 전기차 속도특성 감소  

전기차의 전동기 특성은 같은 견인력에 대하여 속도는 전압에 거의 비례하여 저하되므로 전차선 전압이 내려가면 같은 표정속도를 유지하기 위해서는 역행시간이 길어지거나 혹은 규정의 운행시간이 유지될 수 없게 된다.

 

(2) 전기차 보기 기능 상실  

주간제어기나 주회로의 개폐기 등을 조작하기 위하여 보기로 사용하는 전동기의 특성은 전차선 전압이 어느 정도 떨어져도 출력 측의 제어전원전압은 그다지 떨어지지 않는 특성을 가지고 있으나 이 제어전원은 어느 한도를 넘어가면 급격히 출력이 떨어져서 운전불능으로 된다.

②  전압의 변동범위  

 

전압의 변동범위

구분	전 압 (kV)
최고 전압 (5분간 허용되는 최고)	29
연속 최고 전압	27.5
공칭 전압	25
연속 최저 전압	19
비지속성 최저전압(2분)	17.5

직류방식으로 시행할 경우에는 1,500[V]를 기준으로 한다.

 

③  전압강하의 경감대책

 

교류방식의 선로임피선스는 저항분에 비해서 리액턴스분이 크기 때문에 도체의 단면적을 증가시켜 저항분을 감소 시켜도 선로임피던스의 경감효과가 작다.

 

(1) 직렬콘덴서를 사용하여 리액턴스분을 보상하는 방법  

직렬콘덴서는 가격은 저렴하지만 전차선로 전 구간의 전압을 상승시켜 경부하 시에 과전압이 되는 경우가 있고 공진현상을 일으키는 등의 단점이 있다.

 

(2) 단권변압기의 승압효과를 이용하는 방법

 

(3) 자동전압 보상장치를 사용하여 부하전류의 변화에 대응하여 전압을 조정하는 방법 정지형 무효전력 보상장치(SVC)는 부하상태를 감지하여 필요한 만큼의 무효전력을 공급하기 때문에 저전압 상태에서만 동작하여 효과적인 전압보상을 기할 수 있으나 가격이 비싸다는 단점이 있다. 이 장치는 전차선 전압을 검출하여 일정 전압 이하로 내려가면 필요에 따라 한 개 또는 두 개의 뱅크를 선택하고 사이리스터 스위치에 신호를 보내어 콘덴서를 투입하게 된다.

 

(4) 전기차의 역률을 개선하는 방법

 

(5) 변전소에서 병렬콘덴서를 부하와 병렬로 접속하고 무효전력을 공급하여 부하의 역률을 개선하는 방법

 

(6) 동기조상기를 설치하는 방법

 

(7) 동축케이블을 급전선으로 사용하는 방법  

3상 평형부하시의 수전계통의 전압강하(정격전압에 대한 %)는 다음에 의하여 구한다.

 

                                 부하 kVA

Es  Er  Z x   -------------  x cos(θ-φ)

         kVA 

다만, θ 는 수전계통의 임피던스각  

        φ 는 부하의 역률  

         Es 는 송전전압  

        Er 는 수전전압

 

일반적으로 θ=90°로 되는 경우가 많기 때문에 이 경우는 다음 식으로 된다.

 

                                 부하 kVA

Es  Er ≒Z x  -----------   x sin φ

               kVA

    

 

 

2) 수전계통의 전압불평형율  

교류전철화 구간의 급전용 변전소의 수전계통의 전압불평형율은 다음 식에 의해 계산 하고 그 변전소의 수전점에서 3%이하로 한다. (전기설비기술기준의 판단기준 제267조)

 

(1) 단상 결선인 경우

 

K  ZP × 

 

K : 백분율로 표시한 전압불평형률  

Z : 변전소의 수전점에서의 3상 전원계통의 10,000kVA를 기준으로 하는 퍼센트 임피던스 또는 퍼센트 리액턴스  

P : 전기철도용 급전 전구역에서의 연속 2시간의 평균부하(kVA를 단위로 한다)

 

(2) T결선인 경우

 

K  ZPA  PB × 

 

PA, PB : 각각의 전기철도용 급전 구역에서의 연속 2시간 평균부하(kVA를 단위로 한다)

 

K, Z : 각각 제1호에 정하는 바에 의한다.

 

(3) V결선인 경우

 

K  Z PA  PAPB  PB × 

 

K, Z : 각각 제1호에, PA 및 PB는 각각 제2호에 정하는 바에 의한다.