전철변전소(Sub Station)의 구성

전철변전소(Sub Station)의 구성

1. 변압기(Transformer)

전압을 바꾸기 위한 설비로서 전기철도에서는 주변압기로서 중추적인 역할을 하는 스콧트(Scott)변압기와 전차선로용 단권변압기(Auto Transformer) 및 흡상변압기(Booster Transformer)를 사용하고 있다

 

가) 스코트(Scott) 변압기

스코트결선 변압기는 스코트(C.F. Scott)씨의 고안으로 만들어진 결선 방법이며 T결선 이라고도 한다. 이변압기는 3상을 2상으로 변환 하는데 사용하는 대표적인 결선방식 이며 기본원리는 다음과 같다.

- 기본원리

3상전원에 부하전류가 큰 단상부하를 열결할 경우 3상전원이 1상에만 과중한 부하가 걸리게 되어 심한 불평형이 발생한다. 이런 경우에 단상변압기 2대를 이용해서 3상을 단상으로 균등하게 변환하여 사용하며 이러한 결선방식을 스코트결선방식이라 한다.

스코트결선의 최대장점은 2차측에 용량 및 역율이 같은 부하가 접속되면 1차측의 3상에는 평형전류가 유입되어 불평형이 0이되는 특성이 있다.

       

나) 단권변압기(Auto Transformer)

전차선로 전압강하방지 및 궤도전류 귀선을 위한 목적으로 설치한 변압기로 1,2차 회로가 절연되어 있지 않고 권선의 일부를 공통전로로 하고있는 변압기로 동일철심에 하나의 연속된 권선을 감고 그의 일부가 1차 및 2차의 회로에 공통으로 되어있는 변압기로 공통부분을 분로권선, 공통아닌 부분을 직열권선이라 하며, 2권선 변압기로서의 용량을 자기용량, 단권변압기로서의 정격출력을 부하용량이라 한다.

전철급전 계통에서의 부하위치로 부터의 거리에 반비례하여 부하를 분담하며, 각권선은 궤도전류를 1/2씩 분담한다.

AT의 설치간격이 전압강하에 미치는 영향은 매우 적으며, 궤도 귀선 누설전류의 측면에서 강조되고 있다.

 

다) 흡상변압기(Booster Transformer)

권선비가 1:1로 구성된 변압기로 주요설치 목적은 1차측을 전차선과 연결하고 2차측을 부급전선에 직렬로 접속하여 레일에 흐르는 귀선전류는 흡상시켜 대지로 누설되는 전류를 억제시켜 통신 유도전압을 감소 시켜주는 역할을 한다.

   

 

2. 가스절연 개폐장치(Gas Insulated Switchgear)

기기의 현대화와 함께 모든설비를 절연내력이 높은 SF6가스로 절연하여 차단기와 절연개폐기, 이에따른 부속설비와 모선설비를 하나의 밀집된 형태로 구성된 탱크형 종합개폐장치가 개발되어 기기의 소형화와 안정성이 뛰어나며, 공간이 협소한곳도 설치가 용이하여 대부분의 신설변전소 및 구분소와 무인운용개소는 가스절연 개폐장치(GIS)로 설치하고 있는 추세이다.

 

가) 특징

- 설치면적의 축소화 (약 1/10)    - 높은 신뢰성

- 높은 안정성                           - 저소음

- 보수점검의 성력화                  - 설치기간의 단축화

 

나) 이점과 경제성

- 염해등 외기환경 또는 이물접촉에 의한 사고가 전혀없다.

- 접지된 급속용기로 덮여져 있어 인체에 대한 위험이 없다.

- 각기기가 표준화된 조립식 방식에 의하므로 대량생산이 가능하다.

- 공장에서 조립하여 분해 수송하기 때문에 변전소 현지 작업의 공기단축

- 보수점검 업무가 간소화 하게되어 운전경비의 절감된다.

 

다) 구성 기기

차단기, 단로기, 접지형개폐기, 모선, 계기용변류기, 계기용변성기, 붓싱, 제어반, 피뢰기등으로 구성되어 있다

 

3. 차단기(Circult Breaker)

차단기는 정상회로 조건에서 개폐는 물론 단락전류와 같은 이상전류도 개폐하는 장치를 말하며 차단부 아크소호를 위한 절연물의 종류에 따라 가스차단기, 유입차단기, 공기차단기, 진공차단기등이 있고, 조작방식에 따라 수동차단기, 동력차단기등으로 분류하며 가스차단기와 유입차단기를 주로 사용하고 있다.  

 

가) 가스 차단기

차단부에 SF6 가스를 봉입하여 밀봉하거나 차단동작할때 피스톤을 압축하여 아크를 불어내는 소호방식을 채택하고 있는 차단방식으로써 뛰어난 소호능력과 높은 절연내력을 유지하며 구조가 간단하고 차단능력이 우수하고 개폐소음이 적은 특징을 갖고 있다

 

나) 유입 차단기

차단부에 절연유를 봉입하여 절연유내에서 차단접점이 투,개방 되도록한 차단기로 잦은 절연유 교체등 보수에 어려움이 있어 소호능력이 양호한 가스절연개폐장치나 가스차단기로 교체하는 추세이다

 

4. 단로기(Disconnecting Switch)

변압기, 차단기등 전기기기의 수리 또는 점검을 하는 경우 이들을 회로에서 분리시키기 위한 개폐장치이며 아크를 소호할 수 있는 장치가 없기 때문에 전선로 급전전류 차단능력이 없고 차단기 개방후에 조작된다. 조작방법에 의한 분류는 훜크조작 단로기, 레바조작 단로기, 동력조작 단로기 등이 있으며 접촉날의 수에 의한 1극 단로기, 2극 단로기, 3극 단로기, 4극 단로기등이 있다. 차단기 개방상태에서만 조작이 가능 하도록 전기적인 쇄정장치나 기계적인 쇄정장치를 둔다

․ 투입시 : 단로기 → 차단기 순서로

․ 개방시 : 차단기 → 단로기 순서로 조작한다.

 

5. 계기용 변류기(Current Transformer)

고압측에 흐르는 대전류를 저전류(5A 이하)로 변환하여 전력량계, 전류계, 보호계전기등에 공급하기 위한 설비 이다.

    

 

6. 계기용 변압기(Potential Transfomer)

고압을 저압(110V 이하)으로 변환하여 전력량계, 전력계, 전압계, 보호계전기등에 공급하기 위한 설비이다.

 

 

7. 콘덴서

선로의 전압강하 방지를 위한 직렬콘덴서와 역율을 보상하기 위한 병열콘덴서 및 고조파 발생을 억제하기 위한 필터(Filter) 설비가 있다.

    

 

8. 피뢰기(Lightning Arrester)

발전소 또는 변전소에 낙뢰나 기타원인에 의해서 이상전압의 파고치를 저감시켜 기기를 보호하기 위한 설비이다.

    

 

9. 제어반

변전소 옥외 기기의 모의모선을 표기하고 계통별 기기조작이 가능한 콘트롤스위치를 설치 하여 옥외의 CT, PT, 변압기, 보호설비 등과 연결된 전압계, 전류계, 적산전력계, 전력계, 역율계 등의 계측기와 보호계전기 설비를 포괄설치한 설비이다.

    

 

10. 충전기 및 축전지

변전소 옥외 기기 및 제어반의 각종 계전기류의 조작을 위한 직류전원 공급장치이다.

    

 

11. 접지장치

변전소내의 기기 및 가대를 통하여 가압부분이 대지에 접지 되었을 때 접지저항이 크면클수록 접지전압이 높아진다. 이를 방지하기 위하여 망상으로 설치한 접지설비를 말한다.