급전선(給電線)설비

급전선(給電線)설비

 

변전소로부터 전동차 운행에 필요한 전력을 전차선에 공급하는 설비를 총칭하여 급전선로라 하며 전기설비기술기준에서 “전기철도용 급전선로라 함은 전기철도용 급전선 및 이를 지지하거나 보장(保藏)하는 시설물을 말한다” 라고 정의하고 있으며 주전선을 급전선이라고 하고, 급전선으로부터 전차선에 분기한 전선을 급전분기선이라 한다.

직류구간에는 전차선에 평행하여 전 선로(全 線路)에 설비되어 있고, 교류구간의 BT 급전방식에서는 전압이 높고 전류가 적으므로 변전소 인출구와 사구분의 연락급전선으로서 일부에 설치되어 있으며, AT 급전방식에서는 그 급전방식의 필요에 의해 전차선과 평행으로 급전선이 설치되어 있다.

이와 같이 급전선로 설비란 급전선 및 이를 보호, 지지하는 공작물을 총괄하여 말한다.

대전도시철도에서는 직류를 사용하므로 이에 대해 서술하기로 한다.

 

 

1. 급전계통의 구성 및 특성

 

1) 급전계통의 구성

 

전철 급전계통이란 변전소로부터 급전거리, 전압강하, 사고 시의 구분, 보수 등을 고려하여 전차선로를 적당한 구간으로 나누어 급전, 정전이 가능하도록 한 전기적인 계통구성을 말한다. 급전계통은 전압강하, 사고 시의 구분, 보호계전기의 보호범위 및 가선범위 등과 관련하여 전철화계획 시 고려되어야 할 중요한 요소중의 하나이다.

일반적으로 급전계통은 급전방식과 변전소의 위치에 따라 그 골격이 형성되고 여기에 필요한 Section의 위치선정, 급전범위의 설정 등에 따라 계통이 구성된다.

전차선로의 어느 일부에 지락, 단락 등의 사고가 발생한 경우 또는 작업상 전차선로의 일부분을 정전한 경우 전 구간(全區間) 또는 장 구간(長區間)에 걸쳐 급전이 정지되고 전기운전을 중지하여야 하는 급전회로는 바람직하지 못하다.

이와 같은 불합리한 점을 해소하고 열차의 운전계통, 사고 시의 급전방법 및 정전시간의 확보 등을 미리 예상하여 사고발생 시에도 전기운전에 영향을 최소화 할 수 있도록 전차선을 Section으로 구분함과 동시에 급전선은 전차선의 각 구간마다 단독으로 급전 또는 급전정지가 가능하도록 급전계통을 분리 구성할 필요가 있다.

 

2) 급전계통의 특성

 

전철 급전계통은 일반 전력계통과 다른 특성이 있다. 전철은 동력원인 전기가 정전되면 열차운행이 정지되므로 고 신뢰도, 고 안정도의 전원설비가 요구된다.

전철부하는 차량의 특성상 기동, 정지가 빈번하게 반복되고 그 위치가 이동하기 때문에 부하의 크기 및 시간적 변동이 극히 심하다.

차량에 대한 전력공급은 전차선과 집전장치(Pantograph)의 접촉에 의존하는데 고속운전 시에도 양호한 접촉을 유지하여 안정적으로 전력을 공급하여야 한다.

전기철도에서는 레일을 귀선로로 사용하므로 1선 접지상태의 회로가 된다. 따라서 교류방식에서는 통신선에 대한 유도장애, 직류방식에서는 직류 매설금속체에 전식문제를 발생시키므로 이에 대한 대책이 필요하다. 또한 전차선의 지락 시에는 선간단락의 상태로 되므로 사고전류가 크게 된다.

교류방식에서는 부하가 단상이고 더구나 변동이 심하기 때문에 전압변동, 전압불평형 등의 문제가 발생한다.

2. 급전계통의 운전 및 분리

 

1) 급전계통의 운전조건

 

전철 급전회로는 특수하지만 안전하고 신속하며 확실하게 열차를 운행하게 하기 위해서는 전차선 전압이 차량의 운전에 영향을 주지 않는 일정한 범위를 유지하여야 하고 전류용량이 차량부하에 충분히 견딜 수 있도록 하여야 한다.

변전소, 전차선로, 차량간의 절연협조가 충분히 검토되어 요구되는 절연강도, 절연이격이 확보되어야 하고 보수작업 및 사고발생 시 신속하게 사고개소를 구분하고 필요한 조치를 취할 수 있도록 하여 열차에 주는 영향을 최소화하여야 한다.

 

2) 급전계통의 분리

 

① 급전별 분리

급전별 분리는 인접변전소와 상호 계통운전을 원칙으로 하고 각 변전소별로 전압위상별, 방면별, 상․하선별로 구분하여 급전할 필요가 있다.

이는 사고 시 열차운전에 영향을 최소화하기 위하여 해당 운전계통이나 상․하선에 별도 분리하여 사고가 발생되지 않는 다른 계통이나 선로에 정상 급전하거나 인접변전소로부터 연장 급전을 받을 수 있도록 하기 위한 것이다.

② 본선간의 분리

본선간의 분리는 동일계통 급전구간에 사고발생 시 해당구간을 분리하고 급전할 수 있도록 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)를 두어 구분하는 것이다.

긴 터널에 있어서는 터널 내 사고복구작업에 상당한 시간을 필요로 하므로 터널 양단에 단로기를 설치하여 구분하도록 하여 사고구간을 단축