양회장 블로그

 가동브래킷의 종류, 장단점, 구성하고 있는 주요자재에 대해 설명하시오. 

1. 개요

가. 전차선을 지지하기 위하여 전주에 취부한 외팔보를 브래킷이라 하며, 사용목적에 따라 브래킷은 고정브래킷과 가동브래킷이 있고

나. 가동 브래킷은 브래킷의 본체와 전주의 접합부를 회전축으로 하여 자유로이 좌우로  회전하며,

다. 조가선과 전차선의 온도변화에 의해 신축함으로써 생기는 전선의 이동에 따라 동시에 그 방향으로 이동할 수 있는 구조로 되어 있으며

라. 이 브래킷은 장간애자에 의해 전주와 절연되어 있다.

2. 가동 브래킷의 종류

가동 브래킷의 종류는 I형, O형, F형으로 분류하며 각 전주의 선로 조건에 따라  현장에서 제작하여 설치하는 방식과 표준화하여 공장에서 제작하여 설치하는 방식이 있다.

가. I형(In type)

곡선 당김 금구를 전주 쪽에 설치하는 것을 I형이라 한다.

나. O형(Out type)

곡선 당김 금구를 전주의 반대쪽에 설치하는 것을 O형이라 한다.

다. F형(Flat type)

에어 섹션, 에어 조인트 등 전차선의 평행 개소, 말단개소, 전차선의 무효 부분에 설치하는 것을 말한다.

3. 가동 브래킷의 특성

가. 회전성능

수평방향의 회전가능 각도는 90˚이며, 회전에 의해 전차선 위치 변동이 ± 500mm 미만에서는 조가선 변동이 없어야 한다.

나. 회전억제저항

1) 회전억제저항은 전차선의 수직하중과 횡장력을 받았던 사용상태로 1개소당 3Kg 이하로 한다.

2) 전차선의 이동에 대하여 지지점의 회전억제저항이 작은데 가선 장력의 불균일 방지가능하여야 하고 집전장치(Pantograph)의 집전상태가 양호하여야 한다(가선상태, 용수철 정수가 양호)

4. 가동 브래킷의 장․단점

가. 장점

1) 온도가 변하여도 가선구조가 흐트러지지 않으므로, 고속운전에 적합하다.

2) 장력의 변동이 적다.

3) 하중에 의한 전차선의 경점을 적게 할 수 있다.

4) 조가선을 절연하지 않으므로 지지물 높이가 감소한다.

5) 지지점에서 풍압에 의한 편위의 변화가 적다.

6) 가선이 경량화 된다.

7) 활선 작업의 안전도가 높다.

8) 절연애자(장간애자)가 전주측에 취부되므로 보호설비의 배선이 용이하다.

9) 진동방지 및 곡선당김장치 등은 가동브래킷의 부속품으로 단독 절연할 필요가 없다.

10) 가동브래킷은 경량이므로 가선효율이 양호하게 된다.

나. 단점

1) 허용편위를 초과하면 전차선으로부터 팬터그래프의 이탈이 우려된다.

2) 가동 브래킷은 단주를 사용하므로 기초를 강화시킬 필요가 있다.

3) 복잡한 역구내에서는 사용 곤란하다.

5. 가동 브래킷의 설치

가. 가동 브래킷은 체결금구로 전주, 하수강, 벽체 등에 설치한다. 정거장 구내 등 사람의 접촉이 우려되는 장소에는 절연 브래킷을 설치한다.

나. 가동 브래킷의 지지재는 필요에 따라 압축에 견디는 구조로 한다.

다. 평행 개소에는 2본의 브래킷을 평행틀 또는 2본의 전주에 설치한다.

라. 터널 시․ 종단에 설치하는 터널 브래킷은 터널 시․종점으로부터 5[m] 이내의 위치에 설치함을 원칙으로 한다.

6. 가동 브래킷의 주요자재

가동브래키트의 구조는 주파이프, 지지파이프 및 이에 부속하는 곡선당김, 진동방지장치 등 여러 가지로 구성되어 장간애자로서 절연한다.

가. 수평파이프 : 버팀재

나. 경사파이프 : 주파이프

다. 곡선당김장치 : 곡선구간에 사용

라. 진동방지장치 : 직선구간에 사용

마. 장간애자 : 압축력과 인장력이 작용하는 지점에 사용

7. 가동 브래킷의 구성도

전철용 전주의 종류

1. 개요

가. 전철주의 종류에는 철근콘크리트주, 철주,목주 등이 있음.

나. 전철주의 적용

1) 일반개소 : 콘크리트주, 철주

2) 교량,옹벽 등 특수개소 : 조합철주, 특수철주

3) 최근에는 H형강주의 채용경향이 두드러짐.

2. 전철주의 종류

가. 철근콘크리트주

1) 종류

가) 철근콘크리트주 : 철근을 넣은 콘크리트주

나) PC 콘크리트주 :

- PC강선과 철근을 넣고 PC강선에 인장을 가해 제작

- 일반적으로 콘크리트주라 부르며 전철주에 사용

2) PC 콘크리트주의 특징

가) 모멘트가 크다

취급 운반,건식중의 균열이 적다

나) 수평력에 대해 전주의 구부러짐이 적다.

3) 콘크리트 주의 구분

가) 전주형상에 의해 T형, N형으로 구분되고

나) 사용목적에 의해 A형, B,C형, D형, E형 으로 구분된다.

다) 특수현상의 콘크리트주로써 좌판식 콘크리트 주가 있다.

4) 전주의 호칭방법

: 길이[m]-말구지름[cm]-형식기호-설계모멘트[kg.m]

 예) 10-35-N5000,  11-30-A6500, 12-35-A9500

나. 철주

1) 철주의 주요 사용장소

가) 하중이 많이 걸리는 장대 빔 개소

나) 전차선로 인류개소에 지선을 설치할수 없는 개소

다) 공간이 협소하여 건축한계에 여유가 없는 개소

라) 교량,고가교, 옹벽, 터널의 입구

마) 기타 풍압에 따라 강도가 약한개소

2) 철주의 종류

가) 조합철주 : 4각주, 구형철주(채널주)

나) 강관주

- 콘크리트주 설치가 곤란한 고가교 및 난간개소

- 토목구조상 투입기초의 설치가 불가하고 큰하중(설계굽힘모멘트 1500[kgf]이상)을 갖는 단독주

다) H형강주 : 전철주에서 가장 많이 사용

다. 목주

1) 목주의 사용장소 : 단기간 임시설비에 사용

2) 특징

수명(방수처리목주:30년, 일반방수처리:20년, 무방수:10년)짧다

강도선택이 자유롭지못함, 강도가 고르지 못함

신뢰성이 낮다. 화재에 약함.

□전철주의 종류별 장단점 비고 

현수애자의 애자련 효율과 열화원인 및 불량애자 검출방법

1. 개요

가. 전선을 철탑 등의 지지물에 연결시킴과 동시에 지지물과 전선 사이를 절연시키기 위해 사용되는 절연지지체를 애자라고 한다.

나. 전철용 애자는 전차선과 곡선당김금구 등을 지지하는 지지애자와 급전선, 전차선, 부급전선 등을 전기적으로 구분하는 구분용 애자로 나눌 수 있는데 이것은 일반적으로 풍설, 심한 기온 변화, 공해물질, 매연, 분진과 염해지역에서의 염분에 의한 오손,

다. 내뢰․외뢰에 의한 이상전압, 특히 전철설비의 고유특성인 진동 등의 가혹한 조건에서 사용되며,

라. 장기간에 걸쳐 사용 중 과대한 스트레스(기계적, 전기적), 취급 부주의 등 여러 가지 원인으로 열화를 초래한다.

2. 애자의 구비조건

가. 선로의 정격전압뿐만 아니라 고장시의 내부 이상전압 발생 시에도 충분한 절연내력을 가질 것.

나. 비, 눈, 안개 등 자연조건하에서도 충분한 전기적 표면저항을 가지고 누설전류가 작을 것.

다. 전선의 무게를 비롯하여 바람, 눈 등 외력이 가해지더라도 견딜 수 있는 충분한 기계적 강도를 가질 것.

라. 정격전압에 대해서는 코로나 방전을 일으키지 않고 만일 표면에 아크(arc)라든지 코로나가 일어나더라도 그에 의해서 파괴되거나 상처를 남기지 않을 것.

마. 내구력이 있고 가격이 저렴할 것.

3. 현수애자의 애자련의 효율

가. 애자련의 각 애자는 자체의 정전용량 Cm[pF] 외에 애자금구와 철탑(대지), 금구와 전선과의 사이에 각각Ce [pF], Cd[pF]의 정전용량을 가지고 있다. 각 애자의 전압 분담은 균등하지 않고 전선에 가장 가까운 애자가 가장 분담비가 크고 중간의 것은 낮고 지지물에 가까운 것은 약간 커진다. 이와 같이 각 애자의 분담 전압은 서로 다르기 때문에 그저 애자수를 늘린다고  해서 그 개수에 비례해서 애자련의 절연내력이 증가하는 것은 아니다.

나. 한편, 전압분포가 불평등할 경우에는 분담비가 작은 애자에 비해서 분담비가 큰 애자 쪽이 그만큼 더 열화 되기 쉬우므로 애자 전체로서의 이용률은 저하하게 된다.

다. 인가전압을 증대해 가면 전압 분담비가 큰 전선 측의 애자에 코로나가 발생해서 애자 자체의 외견상의 정전용량이 약간 증가하게 되므로 전압 분포가 개선되어  섬락직전에서는 전압 분포가 거의 균등하게 되고 있다. 이러한 효과를 더 높이기 위해서 전선 측에 초호환(arcing ring) 또는 초호각(arcing horn)을 붙여서 전선에 대한 정전용량(Cd)을 늘리도록 하고 있다. 또 초호환(arcing ring) 또는 초호각(arcing horn)은 선로의 섬락시 애자파괴 방지, 역섬락시 애자파괴 방지하는 데에도 효과가 있다.

4. 애자련의 각 애자 전압분담

가. 애자의 표면이 깨끗한 경우

표류용량의 영향으로 각 애자의 분담전압은 각각의 애자에 대하여 다르게 나타난다. 애자련이 길어지면 분담전압의 불균형은 더욱 커지므로 애자련에 쉴드링을 붙여 전압분담을 고르게 한다.

나. 애자 표면이 더러운 경우

애자 표면이 오손된 상태에서는 표면으로 흐르는 누설전류에 의해 표류용량이 감소되거나 없어져 표면저항의 크기에 비례해 전압분담이 된다.

다. 전압분포가 불평등할 경우

분담비가 작은 애자에 비해 큰 애자 쪽이 그만큼 더 열화되기 쉬우므로 애자 전체로서의 이용률은 저하된다. 따라서 전압분포를 균등하게 하기 위하여 애자금구와 대지간의 커패시턴스를 늘려서 애자금구와 전선사이의 커패시턴스를 같은 정도로 하면 상호간의 작용은 상쇄되어 전압분포는 매우 좋아진다.

5. 애자의 열화 원인

애자는 오래 사용하는 동안에 여러 가지 원인으로 자기 절연층에 균열 또는 관통 구멍이 생겨 절연저항과 절연내력이 저하되어 전기적 특성이 열화되고 인장강도가 저하하여 기계적으로도 열화된다. 이러한 애자의 열화는 그 사용 상태와 설치위치에 따라 다르다. 현수상으로 설치된 현수 애자련에서는 맨 위쪽의 애자가 제일 열화 되기 쉽고, 내장성의 애자련에서는 전선에 가까운 애자가 열화되기 쉽다. 이러한 열화는 대부분이 전기적이며, 기계적인 열화는 매우 드물다.

가. 애자 제조시의 결함

1) 애자 제조상 자기질의 불량

2) 시멘트의 불량

3) 접속 방법의 불완전

4) 자기소성 냉각법의 부적당

나. 온도의 영향

햇빛의 직사에 의하여 고온으로 된 애자가 비에 젖어 급격히 냉각되면 심한 온도의 변화를 받는다. 애자는 팽창계수가 다른 자기, 철, 시멘트 등으로 되어 있으므로 각부에 스트레스가 생기고 애자가 열화 된다.

다. 시멘트의 화학 팽창

시멘트는 오랜 세월이 지남에 따라 공기 중의 수분, 탄산가스를 흡수하여 경화 팽창을 한다. 이 때문에 자기에 스트레스를 주어 열화의 원인이 된다.

라. 자기적 스트레스와 코로나에 의한 영향

선로전압에 의한 전기적 스트레스, 그 밖의 이상전압에 의하여 큰 스트레스를 받으면 자기가 열화한다. 현수애자는 클레버스 부분이 약간 뾰족하고 또한 이것을  2개 이상 연결했을 경우 클레버스 선단과 위쪽 애자 사이의 공기가 스트레스를 받아서 열화한다. 또 해안지방은 바다 바람 때문에 표면에 누설전류가 흐르든지, 코로나 때문에 국부적으로 가열되어 열화되고 나중에는 전기적으로 파괴된다.

6. 열화 검출방법

가. 정전 상태

1) 육안 검사에 의한 방법

열화 진단을 위한 육안 관찰 방법은 소수성(물을 빨아들이지 않는 성질)의  정도, 하우징의 트래킹정도, 하우징의 변형 및 관통, 코아의 노출여부, 씰링부의 열화정도 등에 초점을 두고 있다. 이 방법은 고성능 망원경과 같은  검사 장비를 이용하여 지상 또는 헬기에서 절연물 표면의 손상을 검사하기도 하며 카메라를 이용하여 검사하기도 한다.

2) 절연저항 측정에 의한 방법 - 1000[V] 절연저항계로 측정하여 대체로 1000[MΩ] 이상이면 양호.

나. 활선 상태

1) 분담 전압기의 조사에 의한 방법

가) 캡식 및 네온관식 불량애자 검출기

애자의 캡에 접촉자를 대고 그 애자의 분담전압에 상당하는 방전음 또는 방전관에 의해서 양부를 판단한다.

나) 음향 펄스식 검출기

애자 개개의 분담전압을 정량적으로 측정하며, 애자 중 불량애자가 개재하면 그 애자의 분담전압이 전후의 건전한 애자의 분담전압에 비해서 크게 저하되는 것을 이용하여 애자의 양부를 판단한다.

2) 코로나 방전 모니터링

광 증폭 장비를 이용하면 애자 표면에서 발생하는 방전현상을 감지해 낼 수 있다. 연속적이고 안정화 된 방전현상은 하우징 재료에 상당한 침식을 일으킬 수 있다. 부분방전에 의해 방사되는 대부분의 에너지 파장은 300~380 nm로 UV-A 파장 범위에 해당한다. 이 기법은 밤에만 사용될 수 있고 이 장비를 이용하여 진단할 때 방전 현상이 있어야만 쉽게 검출해 낼 수 있으므로 상당한 불편을 야기한다. 최근에는 낮 시간에도 검출 가능한  코로나 검출 카메라에 대한 연구가 활발하다.

3) 적외선 분석

자연 상태에서 애자가 열화 되면 표면의 누설전류가 증가하게 되어 애자 표면에서 열이 발생하게 되므로, 이를 검출하기 위해 적외선 열분석기가  사용된다. 이를 이용한 경우 지상에서도 애자의 건전상태를 판단할 수 있으며, 애자의 열화된 부분이나 정도까지도 검출해 낼 수 있다.

4) 전위분포 측정법

캡 금구에 접촉자를 대고 고저항을 통한 대지에서의 누설전류를 정류기를 통해 마이크로미터에서 읽어 애자의 양부를 판단한다.

5) 전계측정

애자의 길이 방향으로 전계분포를 측정하여 결함 상태를 검출하는 방법이다. 대체로 전계 분포는 결함이 있는 위치에서 다소 급격한 변화를 갖게 된다. 프로브를 애자의 길이 방향으로 이동하면서 측정하고 이를 컴퓨터를 이용하여 분석하게 된다. 그러나 이 방법은 프로브를 설치하기 위해 애자 근처까지 접근하여야 하는 불편함이 있다.

1. 개요

가. 교류와 직류구간을 모두 운행할 수 있는 교직류 전기차는 직류 전용 전기차에 비해 보다 많은 기기 설비가 필요하고, 또한 교류와 직류구간에 따른 회로의 결선이 다르게 설계되어 있다.

나. 즉 직류구간에서는 DC 1500V인 전차선 전원을 팬터그래프에서 그대로 수전하여 견인 전동기나 고압 보조기기에 공급되나, 교류구간에서는 AC 25kV의 전원을 수전하여 주변압기에서 소정의 전압으로 강압시켜 주정류기를 거쳐 견인전동기와 고압 보조기기에 전원을 공급하게 된다.

다. 따라서 교직류 전기차에는 별도의 교류와 직류를 전환하는데 필요한 전환용 기기가 설치되어 있다.

2. 교.직 절환회로

가. 교류구간과 직류구간의 연계지점에는 전차선로상에 교직구분용 섹션이 설치된다.

나. 교직류 전기차에서는 이 교직용 섹션의 직전에서 교직 스위치를 절환하며 먼저 공기차단기가 개방되고 다음으로 교직 절환기, 교직전환기가 일정 방향으로 전환되어 회로의 절환이 완료된다.

다. 섹션 통과후 정상전압이 인가되면 교류 또는 직류의 전압감지기로 감지하고 공기차단기가 투입된다.

라. 전기차의 경우에는 진입 시 전체차량의 차단기가 일시에 개방되어 교직절환을 수행하며 섹션 통과후에 선두차부터 순차적으로 공기 차단기가 투입된다.

1)교직 절환기

교직절환기는 차량 상부에 설치된 단로기에 의해서 주회로의 절환을 수행하는 절환장치로 교류극과 직류극을 가진다. 이 장치는 압축공기에 의해서 조작되고 교직절환 스위치를 교류위치로 하면 당로기 조작제어용의 전자밸브가 여자되고 압축공기가 조작실린더에 송입되어 단로기 블레이드(Blade)는 교류측으로 전환된다.

2)교직전환기

교직전환기는 캠축 접촉식의 전환기이며 주회로와 제어회로의 절환을 수행한다.

구조는 역전기와 유사하다.

3. 교.직 모진 보호회로

가. 교류회로상태로 직류구간에 모진한 경우

주변압기 1차측에 직류가 흐르고 주퓨즈가 용단된다.

나. 직류회로상태로 교류구간에 모진한 경우

교직구분용 섹션의 무가압 부분에서 공기차단기가 자동적으로 차단되며 개방실패의 경우에는 직류피뢰기가 방전하고 접지측의 변류기를 개재하여 접속된 모진보호 계전기를 동작시켜 공기차단기를 개방한다.

4. 교.직 접속방법

가. 방법

교류구간과 직류구간의 접속 개소에서 교․직류 단락방지를 위해 설치하는 구분장치로서 교류 이상 구분용 섹션과 동일한 절연재로 FRP를 사용한다.

나. 적용 예

철도청(AC 25[kV]) 구간과 서울지하철(DC 1500V) 구간의 접속부분과 1호선 (서울역에서 남영, 청량리에서 회기), 과천선(남태령에서 선바위) 등에 설치되어 있다.

5. 교.직 접속점의 고려사항

가. Dead Section의 길이 계산시 고려사항

1) 차량이 절연구간 통과시의 아크 길이

2) 팬터그래프의 간격

3) 팬터그래프의 수

나. 교류/직류 구간(철도청 구간과 서울지하철 구간의 접속부분) 계산

1) Dead Section의 길이 : 66[m]

(2[m] (FRP 제) × 11개 + 무가압 전차선 22[m] + 2[m] (FRP 제) × 11개)

2) 계산 :

가) 섹션 길이 = 최소 길이(50[m]) + 팬터그래프 간격(13[m]) + 여유(3[m]) = 66[m]

나) 최소 길이 : 50[m]

MCB 동작시간 (2초) × 초당 운행거리 (22[m]) + 여유 6[m] = 50[m]

다) 초당 운행거리 : 22[m]

초당 운행거리 =  최대속도/운행거리= 80(km/h)/3600 = 22[m]

라) AC/DC. DC/AC 진입시 MCB 동작시간 : 1.5 ～ 2초.

건널선(교차선)장치의 설치목적과 취부방법에 대하여 설명하시오.

1. 개요

가. 선로가 교차하는 장소에는 전차선도 교차시킬 필요가 있다.

나. 이 전차선 교차 개소에 설비된 장치를 건널선장치라 한다.

다. 건널선 장치는 선로의 분기개소에서 전기차가 운전가능 하도록 전차선을 교차시켜 팬터그래프의 집전을 가능하게 하기 위한 설비이다.

라. 건널선장치는 교차 금구, 커넥터 등으로 구성되어 있다

2. 목적

가. 건널선 장치는 팬터그래프 통과시의 가선 동요, 진동의 이상발생, 충격의 유무등 동적 상태를 파악하여 적정상태를 유지하기 위하여 설치 한다

나. 분기기를 통과하는 전기차의 팬터그래프에 손상을 주지 않고 항상 양호한 습동이 될 수 있도록 하기 위함이다.

[그림 1] 건널선 장치

3. 설치방법

가. 설치위치

1) 주요선의 전차선을 하부에 둔다.

팬터 그래프 통과에 따른 할입 사고를 방지하기 위해 곳ㄱ이나 사용빈도가 높은 전차선을 하부에 두고 분기선측을 상부에 둔다.

2) 전차선이 교차하는 위치에는 교차금구를 설치한다.

가) 건널선 장치를 전기차의 팬터그래프의 통과로 한쪽 전차선이 압상한 경우 타 방향의 전차선도 함께 압상한다.

나) 할입사고 방지를 위하여 전차선 교차 개소에 건널선 장치를 취부한다.

다) 건널선 방치는 주요한 전차선이 하부에 위치토록 한다.

라) 교차 금구는 주요한 전차선에 취부하여 타 방향의 전차선을 파이프로 억제하는 형태를 갖는다.

바) 교차 금구는 1단식과 2단식이 있으며 다음의 그림과 같다 일반적으로 1단식이 사용되고 2단식은 고속용의 본선과 측선의 건널선에 사용되고  전차선 교차점의 고저차는 59.5[mm]로 되어 있다.

[그림 2] 교차 금구

3) 교차금구는 팬터그래프의 통과에 지장을 주지 않도록 설치하여야 한다.

4) 교차금구의 길이는 다음에 분기기에 적합한 길이를 취부한다. 

[그림 3] 분기기 번호 보는 방법

나. 취부방법

1) 커넥터의 접속

가) 상호의 전차선과 조가선이 순환전류로 손상되지 않도록 하기 위해서는 전기적으로 완전하게 결합되게 하는 것이 필요하다.

나) M-M, T-T, M-T 커넥터로 접속한다.

2) 전차선의 접속개소

[그림 4]교차장치 개소에서의 전차선 접속 금지 범위

가) 전차선의 접속개소는 각각의 궤도 중심선과 전차선고의 간격이 0~1,200[mm] 범위에는 설치하지 않아야 한다.

나) 팬터그래프의 더불이어에 충격을 줄 수 있는 범위 내에 설치하지 않아야 한다.

3) 진동방지금구의 암

전차선의 고저차, 팬터그래프의 압상등에 의하여 팬터그래프의 상대 진동 방지 장치와의 충격을 방지하기 위하여 진동방지금구의 암은 상대하는 전차선의 외측에 설치한다.

4) 곡선당김 금구(곡선인 금구)

가) 곡선 당김금구(곡선인 금구) 각각의 레일 중심선과 전차선과의 간격이 300~1,200[mm]까지의 범위 내에 설치해서는 안된다.

나) 팬터그래프와 전차선 압상량 및 차량의 동요등으로 팬터그래프의 더불이어에 충격을 줄 수 있는 범위를 곡선 당김금구의 설치 금지 범위로 하고 이 범위 내에 설치해서는 안 된다

5) 전차선의 고저차.

가) 레일중심으로 부터 900[mm]의 위치에서 고속구간에서는 60-70[mm], 저속구간에는 0-30[mm]로 하고 있다.

전차선 선종 결정시 고려사항을 서술하시오.

1. 개요

전차선의 선종을 위하여 다음의 3 조건을 고려한다

가. 전차선의 굵기 :허용전류, 전압강하, 기계적강도, 작업성과 경제성에 의해 결정한다

나. 전차선의 단면 형상 : 단면 모양은 원형, 홈원형, 홈제형, 홈이형등이 있으나 홈 원형을 주로 사용한다(그림1 참조).

다. 전차선 재료. : 전차선은 주로 홈 경동선을 사용한다.

1) 장력이 클 것.

2) 도전율이 양호.

3} 전류 용량이 클 것.

4) 전압강하가 적을 것.

<참고사항>

[그림 1] 전차선 형상

표 1 전차선 형상

유도장해의 종류를 쓰고, 경감대책에 대해 논하시오.

1. 개요

가. 통신선에 정전유도와 전자유도에 의해 위험전압과 잡음 전압이 발생한다.

나. 유도장애는 상용주파수의 유도전압에 비례하여 인체에 위험이나 통신기기의 소손이 발생하며 잡음전압에 의하여 통신장애 등이 발생한다.

2. 통신장애

가. 정전유도

1) 통신선 정전유도 전압은 인체 및 기기에 미치는 위험을 피하기 위하여 통신선과 접지간에 유기되는 전압은 300[v]이하 고도의 보호된 선로에는 600[V] 이하 전류는 10[mA] 이하가 되도록 제한하고 있다.

2) 정전유도는 전차선 전압에 따라 결정되며 전차선과 통신선의 이격거리를 크게 하면 급감한다.

3) 또 전차선 이외에 부급전선이 있을 때는 그 차폐 효과가 30[%] 정도 급감한다.

4) 통신케이블로 시설할 경우에는 연피등의 차폐효과에 의해서 완전히 차폐된다.

나. 전자유도

1) 통신선 전자유도는 전차선 전류에 의해서 통신선의 길이 방향으로 유기되고 통신선의 평행 길이가 길어지면 누적되어 커진다.

2) 전차선의 전류와 귀선전류의 불평형에 의해 전자적으로 유기되는 전자 유도에 의해서 통신선에 잡음을 주는 잡음전압이 발생한다.

3) 전자유도 전압은 평상시 60[V], 전차선 지락 시 사고등의 이상시에는 일반적으로 430[V]이하가 되도록 제한된다.

다. 전기차에서 발생하는 잡음전압

1) 정류기형 전기차의 정류작용에 의해서 전차선측에 고조파를 발생하여 통신선에 잡음을 야기한다.

2. 통신장애 경감 대책

가. 전철측의 대책

1) 흡상변압기에 의한 방법

2) 단권 변압기에 의한 방법

나. 통신선측의 대책

1) 정전유도 경감 대책

가) 전차선과 통신선의 이격거리를 증대 시킨다.

나) 통신선을 케이블화 한다.

다) 통신선에 배류코일을 설치하여 저하를 대지로 방류한다.

2) 전자유도 경감 대책

가) 통신선을 차폐 케이블화 하여 지하에 매설한다.

나) 통신선을 차폐 코일을 삽입하여 기기의 평형도를 향상시키고 잡음전압의 경감을 도모한다.

다) 통신선에 중화코일을 삽입하여 기기의 평형도를 향상시키고 잡음전압의 경감을 도모한다.

라) 통신선에 중계코일을 삽입하고 피유도 기본파 및 특정 고조파를 경감한다.

마) 통신선과 대지간에 여파 배류 코일을 별도 경로로 하여 전자유도의 영향이 없도록 한다.

3) 전기차측의 대책

정류기형 전기차의 2차측에 콘덴서와 저항을 조합한 필터를 병렬로 접속하여 전차선로에 흐르는 고주파 성분을 경감한다.

직류급전방식에서 발생하는 전식의 원인과 영향 및 대책

1. 개요

가. 직류전기방식의 가공단선식 및 3궤도 방식에서 주행 레일을 귀선으로 이용하므로 귀선전류의 일부가 대지로 누설 전기차와 변전소간 전위차(레일)에 의해 전기차(+)측에서 (-)측으로 흘러간다.

나. 직류 전차선로의 레일에 근접하고 있는 케이블 수도관등의 지중매설 금속체가 있으면 누설되는 전류는 대지보다 저항이 낮은 이들 금속체를 통해 변전소 부근에서 레일로 되돌아가게 된다.

다. 이때 대지중의 금속체는 전식 작용에 의해 전류 유출 부분이 부식되고 구멍이 나 장해를 일으킨다.

2. 원리설명

[그림 1] 누설전류 흐름도 및 전위

가. 그림과 같이 금속매설관의 전식은 주로 귀선의 부절연 부분으로부터 대지에 유출하는 누설전류에 원인이 있으며 변전소 가까운 개소의 금속매설관에서 전식발생이 일어난다

나. 유출지점에서

      M = Zit만큼의 전식이 발생한다. 

          여기서, M : 전식량, Z : 금속의 전기화학 당량

3. 전식 대책

가. 전철측에 레일과 도상간의 절연을 좋게 한다.

나. 레일본드의 접속을 완전하게 한다.

다. 보조 귀선을 설치하여 귀선 저항을 감소시킨다.

라. 지중 매설 금속체에서는 궤도와의 이격거리가 크게 되도록 매설 루트를 선정한다

마. 매설 금속체를 절연 피복한다.

바. 금속관 차폐한다.

사. 배류개소의 매설 금속체와 레일 또는 변전소 부극과의 사이에 선택 배류기를 설치한다.

아. 지중금속체의 양극 접지체를 설치 금속체에 전류가 흐르도록 양자간에 직류 전압을 가하여 강제 배류 등 방법에 의해 지중 매설 금속체를 흐르는 전류가 대지에 유출 방지한다.

자. 레일로부터 누설 전류에 의한 전식의 방지를 목적으로 지중 매설 금속체와 레일에 흘려서 분산 유출하는 것을 방지하며 전식을 작게 한다.

4. 접속 방법

가) 직접 배류 방식 : 전철변전소가 부근에 한 개 뿐이고 레일 측으로부터 전류가 역류할 우려가 없는 경우에 적용하나 적용하는 경우가 적다.

나) 선택 배류 방식 : 배류선에 선택 배류기를 설치 금속체가 레일에 대하여 높은 전위에 있는 경우에만 전류를 유출시키는 방법으로서 접지가 필요하지 않고 경제적이기 때문에 전식 방지에 널리 이용된다.

다. 강제 배류 방식 : 외부 전원법으로서 외부에서 직류 전원을 레일과 지중 매설 금속체 사이에 가하는 방법이다.

[그림 1]전식방지를 위한 전기적인 접속방법

애자의 사용목적과 종류를 들고 각각의 사용구분에 대하여 서술하시오.

1. 개요

가. 애자의 종류

가공전차선로에는 현수애자, 장간애자, 지지애자가 있다.

다. 애자의 재질은 자기유리(Ceramic), 폴리머(Polymer)를 사용한다.

나. 애자의 특성

1) 현수애자는 수량을 늘려서 설치가 가능하므로 염해우려지역, 공장지대 등 공해지역에 사용한다

2) 폴리머 애자는 분자량이 10,000이상으로 중합된 고분자 화합물을 말하며 플라스틱(plastic), 고무(Rubber), 파이버(fiber)와 같은 것들이 있다

2. 사용개소별 애자의 종별

[표 1]사용개소별 애자의 종별 

귀선로에 대하여 설명하시오

1. 개요

전차선에 공급된 전력을 변전소로 귀환 시키는 선로가 귀선로이며 저항이 크면  전압강화와 전력손실이 크고 전식 또는 유도장해의 원인이 된다. 따라서 레일의 이ㄹ음매와 본드에 의해서 전기적 접속을 양호하게 하고 필요시 보조귀선을 설치한다. 교류철도구간에서는 통신유도경감을 위하여 BT 또는 AT를 사용하여 귀선전류를 레일로부터 흡상하고 부급전선 또는 급전선을 통하여 변전소로 귀환토록 한다.

2. 레일의 전기저항

   레일 1조의 전기저항은 다음 식으로 주어진다.

R=1.47/W(Ω/km)  --------------------------------(1) 식

   (1)식에 레일본드 접석의 저항을 고려 궤도 1[km]의 전기저항은 보통 다음 식으로 주어진다.

R=1/W(Ω/km)  -----------------------------------(2) 식

표 1 레일의 저항 

3. 본드

전기적 접속을 향상시키기 위하여 이음매를 도체로 단락한다. 레일본드는 용도에 따라 일반 본드, 크로스 본드, 신호 본드 등으로 분류된다.

[그림 1] 레일 본드

크로스 본드는 귀선저항을 감소시키고 전류를 평형시키기 위하여 좌우 레일 또는 인접궤도 사이를 접속하는 본드이다.

[그림 2] 크로스 본드

신호 본드는 일반 철도 구간에서 신호 전류 1-2A정도를 흘리는 레일 본드이다.

레일 본드는 100~200[mm²] 정도의 연동 연선 또는 연동 박편을 사용한다.

4. 보조귀선

직류 귀선로의 전압강하 및 레일 전위상승이 큰 경우 보조 귀선을 이용한다.

[그림 3] 보조귀선

5. 귀선의 균압

단선 궤도에서는 접촉 불량이 된 경우 좌우 레일을 크로스 본드에 의해서 각 개소마다 균압한다.

6. 점퍼선

점퍼선은 건널목등에서 레일과 대지간 전위차를 없애기 위해서 양단 이음매 개소를 절연하고 귀선로의 도통을 하기 위하여 전후의 레일간을 접속하는 전선을 말한다.

 귀선로

변전소로부터 전기차에 공급된 전기를 변전소로 되돌려 보내기 위한 설비를 귀선로라 하며, 운전용 레일을 전기회로의 일부로 이용한다.

귀선으로 이용되는 운전용레일은 레일의 이음매를 이음매판과 보울트로 견고히 접속하고 있으나 불완전한 접속으로 인하여 전기저항이 크고 그로 인한 전압강하가 심하며, 또는 대지에의 누설로 직류방식에서는 전식, 교류방식에서는 통신 유도장애의 원인이 된다. 따라서 이와같은 지장을 제거하기 위하여 이음매 부분을 레일본드를 사용하여 전기적으로 접속하는 외에도 필요에 따라 보조귀선을 설치하고 교류 전차선로에서는 부급전선을 레일과 병렬로 가설하여 레일에 흐르는 전류를 조정한다.

다시 귀선로의 구성을 요약하면 운전용 레일, 래일본드, 보조귀선, 변전소의 인입선과 교류용으로 부급전선, 흡상선, 흡상변압기, AT보호선, 중성선등과 이것을 지지하는 공작물로 되어 있다

직류방식 : 차륜→레일→임피던스본드→귀선케이블→변전소의 부극

교류 BT방식 : 차륜→레일→임피던스본드→흡상선→부급전선→변전소

교류 AT방식 : 차륜→레일→임피던스본드→중성선→급전선→변전소의 경로가 된다.

부급전선

부급전선은 교류 BT방식에서 궤조와 평행으로 가설한 전선으로 궤조저항을 감소시켜 전압강하를 줄임과 동시에 흡상변압기와 접속하여 레일에 흐르는 귀선전류를 흡상시켜 유도장애의 직접원인이 되는 대지에의 누설전류를 억제하는 한편 통신선에 대한 정전적인 차폐효과도 갖는다. 또한 애자에 섬락사고가 발생하였을 때에는 변전소의 차단기를 신속하게 동작시켜 전차선로를 보호하는 기능도 갖고 있다.

보호선

AT방식에서 섬락보호를 위하여 180㎜ 현수애자의 취부로 밴드, 비임, 완금등을 연접하여 귀선레일에 접속하는 가공전선을 보호선이라고 한다.

보호선은 전차선로 애자 섬락보호 및 검출을 위하여 설치하는 것으로 애자에 섬락사고가 발생하면 보호선을 통하여 사고전류를 흐르게 하여 변전소에 설비된 보호장치의 사고검출과보호차단을 용이하게 함과 동시에아-크열에 의한 애자의 파손을 방지한다.

보호선은 AT설치개소와 AT간의 중간점에서 임피던스본드를 통하여 레일에 접속하고 단말은 AT의 중성점에 접속한다.

흡상선

부급전선과 귀선레일을 접속한 전선을 흡상선 이라고 하며 동연선(CU 100㎟)을 사용한다.

흡상변압기 설치간격의 중앙에서 복궤조식은 임피던스본드의 중성점에, 단궤조식은 귀선레일 측에 부급전선을 접속한다.

중성선

AT방식에 있어서 단권변압기 권선비 1:1의 중간과 귀선레일을 접속하여 BT방식의 흡상선과 같은 역할을 하는 전선을 중성선이라 하며 AT보호선쪽은 보안기를 통하고 귀선레일 쪽은 임피던스본드에 접속한다.

귀선로의 접속

귀선로는 다음 각 호에 의하여 설치한다.

1. 귀선로는 우선적으로 레일을 통하므로 레일의 도전성과 연속성(이음매의 접속)이 최대로 확보되도록 설치하여야 한다.

2. 귀선로는 임피던스를 최저로 낮추기 위해 가급적 짧고 접속 케이블의 길이가 100[m]를 넘지 않도록 하여야 한다.

3. 귀선로는 최대한 직선을 이루어 최단거리가 되도록 하여 임피던스를 최대로 낮출 수 있도록 직렬 연속성이 확보 되도록 설치하여야 한다.

4. 주귀선레일과 변전소(AT 설치개소) 사이에 설치되는 변전소인입귀선(중성선)은 최단거리로 케이블 길이가 100[m] 이하가 되도록 설치하여야 하며 다음 각목의 2단계로 구분되도록 설치하여야 한다. 단 부득이한 경우 예외로 한다.

가. 궤도로부터 변전소간에 설치된 맨홀에 위치한 접속단자판까지

나. 접속단자판에서 변전소까지

5. 접속단자판과 궤도 사이의 배선 수는 궤도당 절연전선 Cu 70[㎟] 4선으로 배선하고 각 레일간에는 절연전선 Cu 70[㎟] 2선으로 레일에 견고히 고정 연결하여야 한다.

6. 궤도회로가 없는 주귀선레일에 연결된 보조귀선레일(측선, 부본선 등)은 주귀선레일과 적어도 두 지점의 각 끝을 연결한다. 그러나 선로 끝 부분이며 짧은 거리만 전철화 되어 있으면 단일(두 선으로) 연결도 할 수 있다.

7. 궤도회로가 구성되어 있고 주귀선레일에 연결되는 보조귀선레일 궤도회로의 정상적인 운전을 방해하지 않기 위해 보조귀선레일의 한쪽 끝만이 주귀선레일에 연결한다. 그러나 보조귀선레일의 길이가 적당하면(두 개의 외부접속의 허용거리와 같으면) 주귀선레일에 대한 추가적인 접속을 할 수 있으며 이 접속은 횡단접속 쪽에 위치하도록 하여야 한다. 전선의 접속은 임피던스본드의 중앙 또는 궤도공심자기유도코일에 연결하여야 한다.

8. 보조귀선레일은 반드시 매설접지선에 연결하든가 또는 가공보호선이 설치된 전차선로 지지물의 아래 부분에 설치된 접지단자 볼트에 접속하여야 한다.

9. 보조귀선레일이 주귀선레일과 연결된 지점으로부터 100[m]가 초과되면 접지설치를 하여야 한다