강체설비(Rigid Bar System)
1. 강체 R-bar 주요 구성 및 특징
주요 구성 요소 | 규격 및 사양 | 비고 |
R-Bar | 단면적 2,214 무게5.92kg/m, L=12m |
|
접속판(Splice) | 400mm X 90mm | R-Bar 상호 접속 |
R-Bar Bracket | Steel Plate/H-Beam 용융아연도금 |
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행거클램프 (Hanger Clamp | 접촉면적 1000㎟, 통전전류용량1200A | 브라켓트에R-Bar지지 |
신축장치 (Expansion Joint) | 길이3,600mm 무게25kg ,400m마다 설치 | R-Bar 간 상호신축흡수 |
구분장치 동상섹션 (Section Insulator) | Creeping Distance 1,100mm | 건넘선 개소 |
급전분기선 (Power Feed Block) | 허용전류 600[A] | 급전 케이블 R-Bar에 접속 |
흐름방지장치 | Heave Duty AnchorL=160mm, 흐름장지고정판 | R-Bar흐름방지 |
Ramp | 길이 4m 무게 24kg | R-Bar 단말 |
애자 | 자기제 장간애자(Stem Insulator)-600mm 고분자현수애자 NSP-50 |
|
이행구간장치 (Transition Element) | 길이 5m | 터널입구 |
R-Bar 가선 기구 | 가선기, 그리스주입기, 그리스펌프 |
|
가. 점검대상설비 및 요소
∘ 전차선(Trolly Wire) - 원형 110㎟
∘ R-bar(Rigid-bar) 및 연결금구(Interlocking joint), 브라켓트
∘ 급전선(AF, TF), 비절연보호선(FPW), 공동지선(GW)
∘ 급전분기선(Power Feed Block) 및 균압선, 점퍼와이어
∘ 신축장치(Expansion Joint)
∘ 애자(NSP-50, 장간애자)
∘ 인류장치 및 흐름방지장치
∘ 에어섹션, 에어조인트, Neutral Section
∘ 이행구간장치(Transition Element) 및 Ramp
∘ 건넘선장치 및 구분장치(Section Insulator)
∘ 접지설비 및 각종 표지류
그림 R-bar 설치 단면도
1) 전차선
전차선에서 비정상적인 마모가 발견될 경우, 기술점검에서 전차선 두께 측정을 수행한다.
조치될 유지보수 작업은 측정된 전차선 두께에 의해 결정된다.
전차선은 마모의 추이를 관찰하기 위해 정기적으로 마모측정을 수행한 다.
강체에 사용하는 전차선의 마모한도는 강체 가선에서는 인장력을 받지 않으므로 R-bar가 물려있는 지점까지 사용할 수 있다. 점검 시에는
전차선이 R-Bar 이어에서 이탈 여부, 처짐 등을 확인한다.
그림 원형 전차선
치수변화표
구 분 | A (㎜) | B (㎜) | C (㎜) | D (㎜) | E (㎜) | F (㎜) | G (㎜) | H (㎜) | I (㎜) | 중량 |
110㎟ | Φ12.34 | 12.34 | 6.85 | 7.27 | 9.75 | 1.7 | RO.38 | 27° | 51° | 0.9877 |
(주)허용오차:±1% B, D, E:±2%
가) 전차선 두께의 간헐적 측정
- 국부적인 마모가 눈에 보이면 전차선의 두께를 측정하는 것이 필요하다.
- 마모측정결과 표1에서 전차선 잔존직경보다 작을 때 강체 R-bar 유지보수지침에 준하여 유지보수 작업을 계획한다.
표1. 전차선 마모 특성
전차선 선종 | 신품직경 | 잔존직경 | 비 고 |
110[㎟] | 12.34[㎜] | 7.5[㎜] | 원 형 |
150[㎟] | 13.60[㎜] | 7.85[㎜] | 제 형 |
그림 전차선 잔존직경
나) 전차선 마모점검 절차
- 전차선 마모점검은 정기적인 전차선 두께측정을 포함한다.
- 측정의 주기는 일반유지보수 조건에 제시된 일정한 표준에 의 해 결정된다.
- 전차선의 두께는 측정할 수 있는 장비에 의해서 측정된다.
- 이론적으로 마모의 측정은 매번 같은 지점에서 수행되어야 한 다.
- 두께측정 과정에서, 전차선의 마찰면의 휨, 불량, 거치름 등의 결함이 발견어야 한다.
- 전차선의 두께측정은 항상 비정상적인 마모를 보이는 지점에 서 수행한다.
- 측정값은 마모측정 기록부에 기록되어야 한다.
다) 평균 마모 두께값의 산출
- 평균 마모 두께는 섹션별로 산출한다.
- 평균 마모 두께값은 측정한 두께값의 총합을 측정한 총수로 나누어 얻을 수 있다.
- 비정상적인 마모지점은 고려하지 않는다.
라) 전차선 교체
다음의 경우 전차선은 교체된다.
- 전차선의 잔존직경(표1) 한계값이 되었을 때
- 구분장치 또는 확장장치 같은 특수장소에서 전차선의 마모율 은 1년에 1[㎜] 이상되고 수명은 6 ~ 8년 사이로 된다.
이러한 특수장소의 전차선은 2 ~ 4[m] 단위로 부분교체 한다.
2) R-bar
R-bar는 지하구간에서 조가선을 별도로 설치하지 않고 커티너리 구간에서 조가선과 전차선을 합성한 역할을 하는 것으로 R-bar의 특성은 다음과 같 다.
구 분 | 특 성 |
단면형상 |
|
단 면 적 | 2,214[㎟] |
단위중량 | 5.9[㎏/m] |
허용중량 | 16[kgf/㎟] |
전차선 지지방식 | R-bar 직접지지 |
지지간격 | 10[m] |
강체연결 | 12[m]마다 연결금구로 연결 |
평행개소 | 평균 400[m]마다 설치(최대 600m) |
강체자동굴곡 | R=120[m] |
허용속도 | 120[㎞/h] |
최대전기저항 | |
수직관성모멘트 | X : 335[cm4] |
수평관성모멘트 | Y : 110[cm4] |
선팽창계수 | |
탄성계수 | 69,000[㎫] |
가) R-bar의 이도
R-bar는 양쪽지지점에서 약 54[㎝]부터 강체 전차선에 수직하중이 작용하게 된다. 강체 bar와 전차선은 유사한 하중을 수반하고, 전차선은 하중에 견디는 기능이 없다고 가정하면 지지점 중앙의 이도는 다음과 같이 계산한다.
여기서, ga+gc : R-bar와 전차선의 중량[N/m]
a : R-bar의 지지경간[m]
Ea : 탄성계수[N/㎟]
Iy-y : y-y의 관성모멘트[㎝4]
[계산예]
R-bar 에 전차선 110[㎟]를 사용할 경우 R-bar 의 이도
단, ga+gc = 67.7[N/m]
Ea = 69000[N/㎟]
Iy-y = 339[㎝4]
경간 a[m]에 대한 지지점 중앙의 이도 f는
a | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | [m] |
f | 1.0 | 1.8 | 3.1 | 4.9 | 7.5 | 11.0 | 15.5 | [㎜] |
3) 연결금구(Splice)
강체 전차선은 연결금구에 의해 상호간 접속된다.
이 상호간의 접속은 기계적 및 전기적으로 연속성이 확실하도록 수행되어야 한다.
R-bar와 R-bar를 접속하는 연결금구는 R-bar와 동일한 합금으로 물리적 성질도 동일한 것을 사용한다. 연결금구는 2개를 1조로 하여 접속개소를 R-bar 내부 양측에 삽입하여 외부에서 볼트로 채우는 구조이다.
점검 시에는 높이 및 편위를 측정하고 볼트의 풀림 여부 등를 확인 한다.
그림 R-bar 연결금구(Splice)
2) 급전선 및 보호선의 종류
가) 급전선: AT구간의 AF 및 TF 급전선
급전선의 선종은 66kV CV 200㎟가 AT실로부터 인출되어 본선터널
의 급전선인 CU-OC 전선의 접속점까지 배선되어 있다
본선의 역간은 터널 천정부에 가공으로 CU-OC 200㎟ 전선으로
배선되어 있으며 지지애자인 NSP-50에 의해 지지된다.
나) 보호선: 비절연보호선(FPW) 및 공동지선(GW)
비절연보호선의 선종은 청동연선(Bz65㎟)가 사용 되었으며 R-Bar
지지용 브라켓에 의해지지 된다.
공동지선은 접지선용 전선으로 되어 있으며 천정부에 시설된 급전선
용 애자의 금속지지 브라켓트와 비절연보호선에 접속되어 있다.
그림 가공급전선 및 애자
① 비절연보호선 ② 급전선(AF) ③ 급전선 애자
다) 점검 요소
- 설계도면 등 참고자료와의 일치성 및 적합성
- 절연이격거리
- 지지금구의 볼트 너트의 체결 상태
- 케이블 및 전선의 이상유무
3) 브라켓트(Bracket)
그림 R-Bar Bracket
가) R-Bar 브라켓트는 H형강 등 지지주에 설치하여 강체전차선을
지지하며 부품의 구성은 꼬리금구, 머리금구, 회전금구, 접지봉
연결금구, 장간애자로 구성 된다.
나) 브라켓트는 가동형(Hinged)과 고정형(Anchor), 특수형이 있다
가동형은 일반적인 지지점에서 가장 많이 사용되는 브라켓트로
강체전차선의 신축 작용에 대응되도록 수평으로 좌우 이동이
가능하도록 만들어져 있으며, 고정형은 R-Bar 시스템의 접속부
중앙점에 설치된 앙카링(흐름방지) 개소에 설치되어 R-Bar의
흐름을 방지 하고, Expansion Joint 개소에서는 R-Bar의 신축
흐름은 허용하고 R-Bar를 지지만 하는 역할을 한다.
다) 점검 요소
- 브라켓트의 나사 체결 상태
- 가동형 브라켓트의 유동 여부
- 고정브라켓트의지지 상태 이상유무
- 금구류의 부식 여부
- 토목 구조물에 묻혀 있는 지지앙카 고정 상태
- R-bar행거클램프 고정상태 및 볼트 너트 체결 상태
4) 급전분기선(Power Feed Block) 및 접지와이어 클램프
이 장치는 강체전차선 급전용 전원 케이블이 접속되며 강체 섹션간의
전기적 접속에 사용된다.
또한, R-Bar와 브라켓트 접속 개소에서 접촉 불량으로인한 Arc가 발생함으로
접지와이어 클램프를 사용하여 연결한다.
동 케이블을 접속하는 경우에는 접촉면에 전식 유무를 확인하여야 하며
적절한 조치를 취 한다.
점검 시에는 케입르 접속 상태와 볼트 너트의 조임 상태 등을 확인한다.
그림 급전분기선(Power Feed Block)
5) 신축장치(Expansion Joint)
전차선 축에 놓여 있는 신축장치는 강체인 R-Bar 구간에서 온도 변화로
인하여 발생되는 물리적인 신축을 흡수하여 주는 역할을 한다.
신축장치는 기게적, 전기적인 저항이 없도록 유지시켜야 한다.
본 장치는 모노블록 Type의 신축장치로 6개의동봉과 소켓이 기게적인 연결과
전기적인 균압을 동시에 수행한다.
신축장치 설치 및 유지보수 시 고려하여야할 온도변화에 따른 Air Gap의
간격은 아래 표를 참조하도록 한다.
[점검요소]
- 온도표에 따른 신축량을 측정하여 신축이 적정한가를 확인하다.
- 판타그래프의 습동면에 대한 돌출이 없는지를 점검하고 균등면이 되도록
조치한다.
- 신축장치 내 전차선 부분과 R-Bar부분의 접속부 전차선의 간격이 적정한가
확인한다.
- 동봉과 신축장치 본체의 오염이 없도록 청소 관리한다.
- 지지 브라켓트 부분의 R-Bar 신축에 다른 흐름에 지장은 없는가를 확인한다.
- 볼트 너트의 체결 상태를 점검한다.
그림 익스팬션 조인트(Expansion Joint)
5) 애자
가) 장간애자는 전차선을 절연하여 전기차를 안전하게 하며 강체전차선로를
붙들어 주는 역할를 한다.
나) 애자의 종류: 지하구간에는 자기제 장간애자( Stem Insulator)와
고분자 지지애자 NSP-50이 사용되었다.
[장간애자의 특성]
건조섬락전압 | 275kV | 50% 충격섬락전압 | 100kV |
주수섬락전압 | 125kV | 누설거리 | 991mm이상 |
다) 점검요소
- 애자의 오염 부분은 청소를 하여 항상 청결한 상태를 유지한다.
- 애자 지지금구의 접속 및 체결 상태를 확인 한다.
- 애자의 절연내력 상태를 확인 한다.
- 애자의 외관의 흠이나. 깨진 부분이나 찢어진 부분을 점검한다.
6) 흐름방지장치 및 인류장치
가) 터널 상부 토목 구조물에 R-Bar의 흐름을 방지하기 위해 클램프를
사용하여 고정시키는 장치이다.
나) 인류장치는 터널내 급전선이나 비절연보호선 등 말단에서 지지하도록
하는 설비이다.
다) 점검 요소
- 강체전차선로의 고정점에서의 흐름방지 인류도선의 장력 균형 상태
- R-Bar의 균형 상태
- 볼트 너트 체결 상태
- 접속금구 상태
나) 구분장치 분류: 이상구분(Neutral Section), 동상섹션 , 에어섹션,
에어조인트
다) 터널구간에서 이상구분은 인천국제공항역과 차량기지 간에 1개소
설치되어 있으며, R-Bar의 Air Gap를 이용하여 무가압구간이
되도록 설치되어 있다.
라) 동상용 25kV섹션인슐레이터는 건널선 개소에 설치 되어 있으며 절연
구분체와 Runner로 구성되어 있다.
마) 점검 요소
- 섹션장치 개소의 높이와 편위를 정확하게 측정 관리한다.
- 판타그래프 접촉면과의 등고성을 유지한다.
- 판타그래프 통과 시 발생한 절연체의 ARC와 마모여부를 점검 한다.
- 볼트 너트의 체결 상태 등을 확인한다.
8) 이행구간장치(Transition Element) 및 Ramp
가) 이행구간 장치는 지상의 가공전차선과 지하구간의 강체전차선과 강도
차이를 없애기 위해 점진적으로 강도가 같아지록 터널입구에 시설
되는 장치이다.
나) 이행장치의 길이는 5m이며 알루미늄 강체의 상부에 긱AP적으로 가공 하여 제작 되었다. 이 방식에 의해 경점과 팬터그래프의 접촉 불량
없이 원활하게 이행될 수 있다.
다) Ramp는 R-Bar의 한측 종단이 상부로 만곡되어 제작된 4m길이의
형태로 이것은 건넘선, 에어 섹션, 에어 조인트 개소에서 R-Bar의
한쪽 말단에 시설되어 팬터그래프의 원활한 통과로 안전을 위한 설비
이다.
라) 점검 요소
- 터널입구의 이행구간은 외부환경에 변화가 심함으로 먼지 등
오염에 대해 청결하게 유지한다.
- 카터너리와 강체 접속 개소의 인류, 장력 및 지지금구류 상태
- 강체의 평행구간 접촉 상태
- 절연이격거리 및 볼트 너트 체결 상태
- 절연보호 카바 취부 상태
그림 터널입구 이행구간
그림 이행장치(Transition Device)
9) 건넘선 장치 및 기타
가) 건넘선 위치에서 상하 동상이 전원 구분이 되어지며 중앙에는 동상 구분장치가 설치 되어 있다
나) 건넘선 개소는 Ram가 설치되어 있으며 팬터그래프 통과 시 본선과의 높이와 편위를 명확하게 점검하여 팬터그래프 활입사고가 발생하지 않도록 유지관리해야 한다.
출처-공항철도
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