철도신호용 계전기 성능시험 방법

철도신호용 계전기 성능시험 방법
Testing Method for Railroad Signal Relay

1. 적용범위 및 분류
1.1 적용범위
이 규격은 철도신호보안장치에 사용하는 전자기형(Electromagnetic Type) 철도신호용 계전기의 성능 시험방법에 대하여 적용한다.

 

2. 용어의 정의 및 적용자료
2.1 정의
이 규격에 사용하는 주요 용어의 뜻은 다음과 같다.
1) F 접점 : 자기유지형을 제외한 2위식 계전기가 여자되어 동작했을 때 폐로가 되는 접점
2) B 접점 : 자기유지형을 제외한 2위식 계전기가 여자되어 동작했을 때 개로가 되는 접점
3) N 접점 : 자기유지형 및 3위식 계전기가 정방향으로 여자되어 동작했을 때 폐로가 되는 접점
4) R 접점 : 자기유지형 및 3위식 계전기가 역방향으로 여자되어 동작할 때 폐로가 되는 접점
5) D 접점 : 3위식 계전기가 상시 개로 접점과 상시 폐로 접점을 함께 갖추고 동작에 의해 상시 개로 접점이 폐로가 되고, 상시 폐로접점이 개로가 되는 접점
6) 동작특성 : 동작성능에서 개방전류 또는 개방전압, 감동전류 또는 감동전압, 최소동작전류 또는 최소 동작전압 및 전환전류로 표시되는 성능
7) 낙하전류(전압) : 동작되어 있는 계전기 코일의 전류를 서서히 감소시켜, F 또는 N 혹은 R접점이 개방한 순간의 코일전류
※ 여기서 “전압”이란 전류대신에 전압을 사용하는 경우를 말한다(이하 같음).
8) 감동전류(전압) : 감동전류란 코일의 전류를 0에서 서서히 증가시켜 F 또는 N 혹은 R접점이 접촉한 순간의 코일전류
9) 최소동작전류 : 코일의 전류를 감동전류 이상으로 하여 접점구동체가 정상의 정지위치까지 이동한 순간의 코일 전류
10) 전환전류 : 동작한 자기유지계전기 코일 전류를 0에서 극성을 반대로하여 서서히 코일전류를 증가시켜 반대측의 접점이 접촉된 때의 코일전류
11) 시간특성 : 동작성능에서 자기유지계전기는 전환시간 그외 계전기에서는 복구시간 및 동작시간으로 표시되는 성능
12) 전환시간 : 자기유지계전기에 여자를 가하고부터 반대측의 접점이 접촉하기 까지의 시간
13) 복귀시간 : 동작하고 있는 계전기의 여자전류를 끊고부터 F 또는 N 혹은 R접접이 개방되기 까지 의 시간
14) 동작시간 : 계전기에 여자전류를 가하고부터 F 또는 N 혹은 R접점이 접촉하기 까지의 시간

 

2.2 적용자료
다음의 인용표준은 이 표준의 적용을 위한 참고로 한다. 발행연도가 표기된 인용표준은 인용된 판만을 적용한다. 발행연도가 표기되지 않은 인용표준은 최신판(모든 추록을 포함)을 적용한다.
KS A 0006 시험 장소의 표준 상태
KS C IEC 60051-2 직동식 지시 전기계기 - 제2부 : 전류계 및 전압계
KS C 7507 철도용 전구
KS R 9186 철도 신호 보안 부품 – 진동 시험 방법

 

3. 시험의 종류
시험의 종류는 다음과 같다.
3.1 형식시험
신규 제작시, 중요한 재료 또는 제조방법 변경 시, 기타 필요하다고 인정되는 경우 시행하는 시험
3.2 일상시험
계약 후 납품시 시행하는 시험

 

4. 시험항목
계전기의 시험항목은 특별히 지정하지 않는 한 표1과 같으며 형식시험은 전 항목, 일상시험은 ○표를 표시한 항목으로 한다.

 

[표1] 시험항목

시 험 항 목	일상 시험	적용시험 항목번호
동작시험 (동작특성)	○	6.1.1
동작시험 (시간특성)	○	6.1.2
접점의 접촉력 시험	○	6.2
접점의 개방력 시험		6.3
접점의 접촉저항 시험	○	6.4
반전시험		6.5
방해시험		6.6
온도상승시험		6.7
절연시험 (절연저항)	○	6.8.1
절연시험 (내 전 압)	○	6.8.2
과전압시험		6.9
온도변화시험		6.10
진동시험		6.11
내구시험		6.12

 

 

5. 시험 조건
5.1 시험장소의 표준상태
시험장소의 표준상태는 특별히 지정하지 않는 한 KS A 0006 (시험장소의 표준 상태)에 의한 상온․ 상습으로 한다.
5.2 시험계기
시험계기는 특별히 지정하지 않는 한 다음과 같이 한다.
5.2.1 전류계 및 전압계는 KS C IEC 60051-2에 의한 0.5급으로 한다.
5.2.2 시간측정 계기는 전자시계를 사용한다. 단, 0.1초 이상의 측정은 주파수카운터를 대용할 수 있다.
5.2.3 위상계는 정확도 ± 1.5급 이내의 신호정밀계기를 사용한다.
5.3 전원․전류 및 전압
시험에 사용하는 전원, 전류 및 전압은 특별히 지정하지 않은 한 표2와 같이 한다.

[표2] 전원․전류 및 전압

시 험 항 목	전 원	전 류	전 압
동작특성 / 시간특성	전압변동율 5 %이하의 직류 또는 교류	정 격
접점접촉저항시험	10 V 이하의 직류	표5에 의함
방해시험	직류․교류	표6에 의함
온도상승시험	직류 또는 교류		일반 직류계전기 표준사용전압×1.2배 일반교류계전기 정격 교류궤도계전기 국부측 : 정격 궤도측 :정격×2
절연시험 / 절연저항	직 류		500 V
절연시험 / 내 전 압	교 류		1000 V
과전압 시험	직류 또는 교류		일반 직류계전기 표준사용전압×1.2배 일반교류계전기 정격×1.3배 교류궤도계전기 국부측 : 정격×1.2 궤도측 : 정격×5
온도변화시험  /  시간특성	전압변동율 5 % 이하의 직류 또는 교류	정 격
내구시험	직류 또는 교류		정 격

※ 비 고 : 직류시험전원은 리플 함유율이 10 %이하로 한다

 

 

6. 시험 방법
6.1 동작시험
6.1.1 동작 특성
계전기의 동작 특성은 낙하전류(전압), 감동전류(전압) 및 최소동작전류(전압) 또는 전환전류를 각각 다음에 표시한 방법으로 측정한다. 또 계전기의 종류에 따라 특성의 표시방법은 표3과 같다.

[표 3] 특성 표시방법

계전기 종류		특성 표시방법
교류계전기		전압
직류계전기	일반계전기	전류
	다이오드, 콘덴서, 모터 등이 코일과 병렬로 내장 접속된 계전기	전압

 

1) 낙하전류(전압)
낙하전류(전압)의 측정은 표4의 전류(전압)로 여자한 계전기의 코일 전류를 서서히 감소시켜 전체의 F 또는 N 혹은 R 접점이 개방되었을 때 코일 전류(전압)을 측정한다.

[표4] 낙하전류(전압)

계전기 종류		전류 또는 전압
교류계전기		정 격
직류계전기	일반계전기	정격×2.5배
	다이오드, 콘덴서, 모터 등이 코일과 병렬로 내 장접속된 계전기	정격×1.2배

 

※ 교류궤도계전기의 경우는 국부측 전압을 정격으로 유지하여 궤도측에서 측정하고 이 경우의 위상차는 최대회전역률각으로 한다.
2) 감동전류(전압)
감동전류(전압)의 측정은 낙하전류(전압)을 측정한 후 코일전류(전압)을 0에서 서서히 증가시켜 모든 F 또는 N 혹은 R접점이 접촉한 때의 코일 전류(전압)을 측정한다.
3) 최소동작전류(전압)
최소동작전류(전압)의 측정은 감동전류(전압)를 측정한 후 코일의 전류(전압)을 다시 증가시켜 모든 접점의 구동체가 정상의 정지위치까지 이동한 때의 코일 전류(전압)을 측정한다.
4) 전환 전류
전환전류의 측정은 정격 1.2배 전류로 동작된 자기유지계전기의 전류를 0으로 하고 극성을 반대로 하여 서서히 코일의 전류를 증가시켜 반대측의 접점이 접촉할 때의 코일의 전류를 N 또는 R 접점의 양측에서 측정한다.

6.1.2 시간 특성
시간특성은 표2에 나타낸 전원, 전류 또는 전압에 의해 자기유지계전기는 전환시간을, 그외의 계전기는 복구시간 및 동작시간을 측정한다.
1) 자기유지계전기
자기유지계전기의 전환시간은 계전기를 정격에서 여자시키고 나서 N 또는 R접점이 접촉할 때 까지의 복구시간 및 동작시간을 측정한다.
2) 궤도계전기
궤도계전기는 다음 방법에 의한다. 단, 교류 2원형 계전기의 경우는 위상차는 최대회전 역률각으로 하고 지정된 계전기는 궤도측에 계전기 변압기를 접속한 상태로 측정하는 것으로 한다.
가) 복구시간은, 전원코일(교류 2원형의 계전기 경우는 궤도 코일, 계전기 변압기를 이용하는 경우는 그것의 1차측)과 직렬로 1 Ω의 저항을 접속하고, 계전기를 정격에서 여자한 상태로 코일의 단자(계전기 변압기를 사용하는 경우는 그것의 1차측)를 0.12 Ω의 저항으로 단락하고 부터 F또는 N 혹은 R접점이 개방되기 까지의 시간을 측정한다.
나) 동작시간은 가)의 상태에서 단락을 제거하고 나서 F 또는 N 혹은 R접점이 개방되기 까지의 시간을 측정한다.
3) 기타 계전기
자기유지계전기 및 궤도계전기 이외의 계전기는 다음의 방법에 의한다.
가) 복구시간은 계전기를 정격에서 여자하고 코일의 전류를 차단하고 부터 F 또는 N 혹은 R접점이 개방하기 까지의 시간을 측정한다.
나) 동작시간은 계전기를 정격에서 여자하고부터 F 또는 N 혹은 R접점이 접촉하기 까지의 시간을 측정한다.
6.2 접점의 접촉력 시험
접점의 접촉력 시험은 계전기를 다음 상태에서 스프링 장력계로 접점의 접촉력을 측정한다. 이 경우의 접촉력은 닫힘상태의 1접점을 개방하기 위해 필요한 최소 힘으로 나타낸다. 단, 쌍자접점의 접촉력은 쌍자를 1조로하여 측정한다.
6.2.1 F, N 및 R 접점의 경우는 계전기를 정격으로 여자한 상태로 한다.
6.2.2 B 및 D 접점의 경우는 계전기를 무여자로 한 상태로 한다.
6.3 접점의 개방력 시험
접점의 개방력 시험은 계전기를 다음 상태로 하여 스프링 장력계로 측정한다. 이 경우의 개방간격력은 개방상태의 1접점을 닫힘상태로 구성하기 위해 필요한 최소의 힘으로 표시한다.
6.3.1 F, N 및 R 접점의 경우는 계전기를 무여자로 한 상태로 한다.
6.3.2 B 및 D 접점의 경우는 계전기를 정격에서 여자한 상태로 한다.

6.4 접점의 접촉저항 시험
접점의 접촉저항 시험은 계전기를 다음 상태로 하여 표5의 측정전류를 접점에 통전하고 접점단자간의 전압강하에 의해서 접촉저항을 구한다.
6.4.1 F, N 및 R 접점의 경우는 계전기를 정격에서 여자한 상태로 한다.
6.4.2 B 및 D 접점의 경우는 계전기를 무여자한 상태로 한다.

[표 5] 접접의 접촉저항 시험

접점의 재질	접점의 통전 용량	측정전류
카본계	교류 4 A 이상	직류 2 A
카본계	교류 4 A 미만	교류 0.1 A
금 속		직류 0.1 A

 

6.5 반전시험
반전시험은 3위식 계전기의 경우 코일을 정격으로 여자하고 제어코일의 전류를 차단했을 때에 반대측의 접점이 접촉하는가 어떤가를 정방향 및 역방향 여자에 대하여 조사한다. 단, 교류 2원형 계전기는 위상차를 최대회전 역율각으로 하고 국부측 및 궤도측 모두 정격의 90%에서 여자한다.
6.6 방해시험
방해시험은 다음에 의해 궤도계전기에 대해서만 한다.
6.6.1 계전기의 동작 및 방해조건은 표6에 나타낸 것과 같고 방해세력을 궤도입력측에 가한 경우에 접점이 개폐하는지 여부를 조사한다.
6.6.2 시험회로는 교류-직류 중첩의 경우는 그림1, 교류 다른 주파수의 중첩의 경우는 그림2와 같다.

[표 6] 계전기의 동작 및 방해조건

계전기종류	방해의 종류	계전기 동작 조건		방해조건		시험 회로
		전류 또는 전압	주파수 f1(Hz)	주파수 f2(Hz)	전류 또는 전압
바이어스계전기	이극성 방해	-	-	-	정격×10
직류계전기	교류방해	정격×0.9 또는 무여자	-	50	직류표준사용 전 압×10	그림1
교류계전기 (50 또는 60 Hz 용)	직류방해	정격×0.9 또는 무여자	50 또는 60	-	직류 2.5A
교류계전기 (50 또는 60 Hz 용)	타 주파수 방해		50	60	정격×0.3	그림2
			60	50
교류계전기 (83.3 또는100 Hz 용)	타 주파수 방해		83.3	50	정격×3
			100	60

 

 

6.7 온도상승시험
온도상승시험은 계전기를 표2에 나타낸 시험전압으로 연속여자하고 온도가 일정하여진 상태에서 각부의 온도상승을 다음의 방법으로 검사한다.
6.7.1 코일의 온도상승은 온도에 의한 저항변화를 측정하고 다음식에 의해서 산출한다.
         

                t=(R2/Rl -1) (T+t1) + (t1-t2)

 

여기서 t : 코일의 온도상승(℃)
R 1 : 냉상태( t 1 ℃) 에서의 코일 저항(Ω)
R 2 : 열상태( t 2 ℃) 에서의 코일 저항(Ω)
T : 상수(권선이 구리일 때는 234.5, 알루미늄일 때는 230.0)
t 1 : 시험 개시 전의 주위 온도(℃)
t 2 : 시험 종료시의 주위 온도(℃)
6.7.2 코일 이외의 부분은 온도계에 의해서 측정한다.

6.8 절연시험
절연시험은 다음 방법으로 한다. 단, 종합형식시험은 6.7의 온도상승시험 직후에 시행한다.
6.8.1 절연저항 시험
절연저항 시험은 계전기 도체부분과 기타 금속부분간 및 상호절연된 도체부분 사이에 표2에 나타낸 전압을 가하여 절연저항을 측정한다.
6.8.2 내전압시험
내전압 시험은 계전기의 도체부분과 기타 금속부분과의 사이 및 상호 절연된 도체부분간에 60 Hz 정현파를 표2에 나타낸 교류전압을 1분간 가하여 이상 유무를 검사한다.

6.9 과전압 시험
과전압 시험은 계전기를 표2에 나타낸 시험전류 또는 전압으로 매분 10회 비율로 1분간연속동작시켜 개시 전 및 완료 후에 각각 6.1에 나타낸 동작시험을 행하고 동작특성 및 시간특성의 변화를 검사한
다.
6.10 온도변화시험
온도변화시험은 표7의 측정온도에 최소한 1시간 이상 놓고 각 측정온도에서 6.1에 나타낸 동작시험을 하여, 각각의 측정온도에서 동작특성 및 시간특성을 측정하고 20℃에 있어서 특성과의 변화를 검사한다.

[표7] 측정온도

구 분	측정온도 ℃
옥외용	-20	20	50
옥내용	-10	20	50

 

6.11 진동시험
진동시험은 계전기를 정격여자 및 무여자 상태에서 KS R 9186에 따라 실시한다. 또, 진동을 가한 상태의 계전기 오동작은 구성된 접점을 직렬로, 개방접점을 병렬로 접속하고 오실로스코프 또는 사이리스터에 의한 전류자기유지회로에 의해서 검사한다.
6.12 내구시험
내구시험은 규격서에 특별히 지정하지 않는 한 표8～10에 나타낸 각각의 조건 중 하나의 조건을 조합하여 각 계전기 규격에서 명시한 정격에서 조작반복 동작시켜 최고동작횟수 1/10의 동작마다 6.1.1 및 6.4에 나타낸 시험을 행하고, 개시전의 동작특성 및 접점접촉저항과의 변화를 조사한다. 단, 접점의 부하조건은 동시에 3조건 까지 시험하여야 한다.

[표 8] 접점부하

기 호	접 점 부 하
L0	무부하
L1	DC 24V 0.1 A 무유도
L2	DC 24V 0.5 A 무유도
L3*	DC 24V 20 W 램프
L4	DC 24V 6 A 무유도
L5	AC 24V 3 A 역율 0.2
L6*	AC 30V 40 W 램프 [KSC 7507(철도신호용전구)의 S30 V 40 W]
L7	AC 110V 3 A 역율 0.2
L8	AC 110V 4 A 역율 1.0
L9	DC 24V 3 A 무유도

 

주) L3*, L6*에 대해서는 소등 후 필라멘트의 온도를 충분히 식힌 후 재 점등 시킨다.

[표 9] 개폐빈도

기 호	개폐빈도(회/분)
F1	10
F2	30
F3	100
F4	3000

 

[표10] 동작회수

기 호	동작회수(만회)
T1	40
T2	100
T3	200
T4	1000
T5	4000

 

한국철도표준규격 KRS SG 0012–23 (R)