순환전류의 방지대책

순환전류

 

변전소로부터 송출된 전류가 급전선, 급전분기장치 등을 통하여 전동차에 급전시키기까지에 주회로(전차선) 이외의 전선, 가선금구 등에 흐르는 전류를 말한다.

 

1. 순환전류 경로

 

급전선⇨급전분기 장치⇨전차선⇨M-T 균압선⇨조가선⇨행거 또는 M-T코넥터⇨전차선

 

2. 순환전류에 의한 영향

 

선의 교차개소 또는 진동에 의한 불완전접촉개소에 순환전류가 흐르면 아크가 발생하고, 이 아크열에 의한 금속의 용해 또는 접촉저항의 증대에 수반되는 온도상승에 의하여 금속의 열화 등 순환전류에 의한 사고가 발생된다.

 

 

3. 전차선로의 전류분포

 

전차선로에는 전차선, 조가선, 급전선 등 각각의 목적에 상응하는 많은 전선류가 사용되고 있다.

전선은 전류를 흘리는 것이 주목적이지만 조가선과 같이 전류를 흘리는 것이 주목적이 아닌 것도 있으나 순환전류를 고려할 경우에는 이들의 전선에 대해서도 전기적으로 충분한 주의를 할 필요가 있다.

도시철도는 직류를 사용하므로 직류에 대해 설명하기로 한다.

 

직류구간에서는 조가선, 전차선 외에 급전선이 병설되어 부하전류는 이 3선에 나누어져 흐르게 된다.

원거리 부하의 경우 이 3선에 흐르는 전류는 각각의 저항에 반비례하여 나뉘어 흐르는 것이 실제 시험을 통해서 확인되었으며 각각의 전류는 다음 식과 같다

                          RM  RT

iF = --------------------------------×i0

               RM RT + RT RF + RF RM

                          RM  RF

iM = -------------------------------×i0

               RM RT + RT RF + RF RM

                          RF  RM

iT = --------------------------------×i0

               RM RT + RT RF + RF RM

여기서,

iF : 급전선에 흐르는 전류[A]    iM : 조가선에 흐르는 전류[A]

iT : 전차선에 흐르는 전류[A]     i0 : 전부하 전류[A]

RF : 급전선의 저항[Ω/Km]      RM : 조가선의 저항[Ω/Km]

RT : 전차선의 저항[Ω/Km]

 

4. 순환전류의 방지대책

 

순환전류에 의한 사고는 전선상호, 전선과 가선금구, 가선금구 상호간에 불완전 접촉의 상태로 전동차나 바람 등에 따른 가선진동으로 접촉하거나 떨어질 때에 발생하는 아크 에너지로 급격한 온도상승에 의하여 급속히 용해하기 때문에 발생한다.

이 때문에 순환전류에 의한 사고방지 대책은 전선상호, 전선과 가선금구 및 가선금구 상호를 완전하게 접속하든가 또는 완전하게 절연하는 것으로 하고 있다.

- 충분한 거리를 둔다(전기적으로 절연).

- 저 저항으로 완전하게 접속한다(균압방식)

- 조가선, 트로리선을 복합도체로 하여 전선상호를 동일개소에서 완전하게 접속한다.

- 교차하는 전선은 같은 목적의 전선 그대로를 동일개소에서 접속하든가 절연한다.

- 가압빔, 진동방지장치 등 직접 전선과 연결되고 있는 가선금구는 완전하게 접속하든가 절연한다

- 또한 다음과 같은 개소는 특히 순환전류에 주의하여 시설한다.

 

1) 건널선장치 개소

 

조가선, 트로리선이 순환전류에 의하여 손상되지 않도록 하기 위하여서는 같은 목적의 전선간(조가선은 조가선간, 트로리선은 트로리선간)을 전기적으로 완전하게 결합되는 것이 필요하다.

 

2) 기계적 구분개소

 

에어죠인트 개소에는 평행부분의 양단에서 조가선 상호 및 트로리선과 조가선을 균압선(T-M-M-T)으로 일괄하여 접속한다.

균압선은 떨어진 장소에서 접속하면 그 효과를 기대할 수 없기 때문에 각 전선상호의 접속을 동일개소에서 행한다.

평행부분을 전기적으로 완전하게 접속하는 방법으로 T-M-M-T의 일괄접속 균압선을 사용하고 있다.

 

3) 전차선 교차개소

 

각 전선과 금구류간 접속을 완벽하게 하거나 그렇게 할 수 없을 때는 전선상호간에 보호관을 설비하여 절연하며 보호관은 빗물 등으로 내부의 조가선의 부식을 방지하기 위하여 통기성이 좋고 강연선의 부식을 촉진시킬 우려가 없는 배수형의 것을 사용하고 직접 전선에 취부한다.

 

4) 무효인류개소

인류개소로부터 2경간 이내에서는 조가선과 트로리선을 M-T콘넥타로 접속한다.

단, 인류개소로부터 2경간이내에 조가선과 전차선의 접속이 있는 경우는 생략할 수 있다.

 

5) 급전분기개소

 

조가선과 급전분기개소는 접속한다. 조가선과 급전분기개소를 접속하는 것이 적당하지 않을 때는 조가선과 전차선을 접속한다.

 

6) 조가선과 전차선과의 접속개소

 

조가선과 트로리선과의 사이는 균압선으로 접속한다.

M-T 균압선의 취부간격은 다음표를 표준으로 하고 있다.

균압선의 취부간격(M-T용)

구 분	일반개소	연속하여 보호카바(프로텍타)가 있는 개소
교류구간	250[m]	125[m]
직류구간	125[m]	고정빔 구간 - 급전분기간의 중간점 (가동파이프식 진지장치구간을 제외)
		가동브라켓 및 가동파이프식 진지장치구간-각 지지점