가공전차선로 영구신장조성 장력과 시간

 가공전차선로 영구신장조성 장력과 시간

 

 

 

1. 개요

 

전차선 및 조가선은 가설 후 자동장력장치에 의해 상시 장력이 가해지므로 장시간 경과 후 전선의 크리프(creep)현상으로 인해 전선이 늘어나고, 이로 인해 전차선의 경우 금구의 설치위치가 변경되며, 집전특성에 영향을 미치므로 전선을 잘라내는 등 유지보수 업무가 과중하게 된다. 따라서 크리프 연신율의 영향을 작게하는 방법으로 표준장력보다 큰 장력을 일정시간 가하여 미리 초기의 크리프 연신을 발생시키는 영구신장 조성 공법이 채용되어 사용되고 있다.

  

 

2. 기존의 영구신장조성 기준    

구분	종 별 [㎟]	과 장 력 [N]	시 간 [분]	비고
전차선	Cu 170	24,500	30
	Cu 150	19,600	30	경부선
	Cu 110	19,600	30	호남선
	Cu 150	운전장력의 150％	72시간	신설선
	Cu 110	운전장력의 150％	72시간	신설선
조가선	St 135	29,400	10
	St 90	15,680	10
	CdCu 70～80	14,700	10
	Bz 65	14,700	10	경부선,호남선
	CdCu 70	운전장력의 110％	10	신설선
	Bz 65	운전장력의 110％	10	신설선

 

3. 외국의 영구신장조성 기준

 

(1) 일본  

① 동일본 여객철도 주식회사 제정 전기공작물 설계시공표준

 

전선	선 종 [㎟]	과 장 력 [kN]	시 간 [분]
전차선	Cu 170	19.6	30
	Cu 110	19.6	30
	Cu 85	15.68	30
조가선	St 135	29.4	10
	St 95	15.68	10

② 동북 신간선

   

전선	선 종 [㎟]	표준장력 [kN]	과 장 력 [kN]	시 간 [분]
전차선	GT-M-SN 170	9.8	19.6	30
	GT-CS 110	19.6	32.34	30
조가선	St 135	14.5	23.52	10
	PH 150	19.6	29.4	30
	PH-Ag 150	19.6	29.4	30

 

(2) 프랑스(SNCF)

구분	과장력	인가시간	비고
전차선	운전장력의 150％	72시간
조가선	운전장력 + 1,000N	72시간

4. 전차선로에서 크리프(Creep)의 영향

 

전차선로에서 전차선과 조가선은 재질이 다르므로 변형량이 다르다. 일반적으로 순동(Cu)을 재질로 하는 전차선이 합금 재질인 조가선보다 변형량이 크게되며, 전차선로에서 영구변형(Creep)이 일어나면 조가선은 거의 신장되지 않는데 비해 전차선은 늘어나므로 전차선을 물고 있는 곡선당김금구가 돌아가고 이로 인해 가동브래킷이 비틀리게 된다. 이를 방지하기 위하여 주기적으로 전차선의 금구위치를 교정해 주고 전차선을 절단하는 유지보수를 빈번히 해야 한다.  

 

 

5. 크리프 시험

 

가공전차선로 전차선 과장력 인가방안 연구 결과 현장시험과 크리프 실내시험을 시행하였으며, 현장 시험은 1일중 온도변화에 따라 전차선의 팽창 및 수축의 영향을 측정하였다. 크리프 실내시험 결과는 다음과 같다.

 

(1) 크리프 시험조건

 

응력	전차선 170㎟ 일 때 환산하중	시편	시험시간
173.05 ㎫	3 ton	3개	84시간
133.831 ㎫	2.324 ton	3개	84시간

(2) 시간에 따른 전차선 길이 변화

 

(Gage length 30㎜기준)

시간경과	장력 3ton (Cu C1-1)	장력 3ton (Cu C1-2)	장력 2.324ton (Cu C2-2)
	연 신 [㎜]	연 신 [㎜]	연 신 [㎜]
30분	0.090	0.079	0.044
1시간	0.093	0.080	0.043
6시간	0.096	0.083	0.044
12시간	0.096	0.083	0.044
18시간	0.096	0.081	0.045
24시간	0.102	0.082	0.045
36시간	0.103	0.084	0.045
42시간	0.103	0.084	0.045
48시간	0.102	0.085	0.045
54시간	0.102	0.085	0.046
60시간	0.101	0.085	0.046
70시간	0.102	0.084	0.046

6. 가공전차선로 영구신장조성시의 장력 및 시간 기준

 

상기 시험 검토 결과 우리나라 기존선의 경우 철도 규정에 따라 운전장력의 150～200％ 장력을 전차선 30분, 조가선 10분을 적용하였으며, 일본의 경우 운전장력의 150～200％의 장력을 전차선 30분, 조가선은 아연도강연선의 경우 10분, 동합금선의 경우 30분을 적용하고 있는 반면 프랑스의 경우 운전장력의 150％ 장력을 72시간 적용하고 있다.  

크리프 시험결과 초기 30분 이내에 연신이 모두 일어났었고, 그 이후에는 아주 미미한 변화가 일어나는 결과를 얻었다.  

영구신장 조성은 150％정도의 과장력을 장시간 현장에서 실시하는 것이 좋으나 기존선의 경우 현장여건상 장시간 시행하는 것이 어려울 것으로 판단되므로 과장력을 200％정도 가하여 30분 이상 단시간으로 시행하고, 신설선의 경우는 다음 표와 같이 72시간이상 하는 것이 바람직할 것으로 생각되며 가공전차선로의 영구신장조성 장력과 시간의 기준은 다음과 같다. 

   

(1) 영구신장조성 과장력과 시간

 

구분	종별	과장력	인가시간	비고
전차선	동[Cu]선	운전장력의 200％	30분	기존선
	동[Cu]선 동합금선	운전장력의 150％	72시간	신설선
조가선	동합금선	운전장력의 110％	10분	기존선,신설선