제3궤조 구성
제3궤조 구성
1. 일반사항
•직류 750V 고무바퀴 차량시스템인 본 경량전철은 Power Rail을 통하여 차량에 정극 전류가 유입 되고 부극 전류 역시 Power Rail을 통하여 변전소로 귀환된다.
•Power Rail의 도체는 I 형태의 도전성이 뛰어난 알루미늄 형강이 많이 사용되며, 이 도체는 궤도면에 설치된 절연 지지대에 고정
•Power Rail은 가공선 방식과 달리 차량의 집전자 접촉방식에 상면, 측면, 하면 접촉방식이 있으며 궤도상에 낮게 설치되므로 안전보호 장치 시설 필요
2. 제3궤조 접촉방식 비교검토
구 분 | 하 면 접 촉 식 | 측 면 접 촉 식 | 상 면 접 촉 식 |
개 요 |
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방 식 | 차량의 집전자가 도체의 상부면을 습동 | 차량의 집전자가 도체의 측면을 습동 | 차량의 집전자가 도체의 하부면을 습동 |
통전용량 | 작 음 | 작 음 | 많 음 |
안 정 성 | 높 음 | 보 통 | 낮 음 |
설치/유지보수 | 보 통 | 보 통 | 쉬 움 |
적용차량 | 철제차륜에 유리 | 고무차륜에 유리 | 철제차륜에 유리 |
적용사례 | 경량전철에 많음 | 경량전철에 많음 | 중전철인 지하철에 많음 |
선 정 |
| ◎ |
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선정사유 | 고무차륜에 적합하고 안전성이 양호한 측면 접촉식 선정 | ||
3. 안전대책
•Power Rail은 궤도상에 낮게 설치되므로 승객․근무자의 접촉우려가 있으므로 안전대책이 필요
•도체가 오염되거나 빙설로 인하여 접촉면의 집전효율이 떨어지지 않도록 하여야 함
•전동차가 사고 또는 고장으로 인하여 역사가 아닌 궤도상에서 정차할 경우, 승객들의 안전한 대피를 위하여 사령실 운전원이 견인동력을 차단하고 정비요원을 현장에 파견. •정비요원은 현장에서 BLS(Blue Light Station) 을 작동시키고 Power Rail의 비가압상태를 확인한 후 전동차에 접근 •정비요원의 안내에 따라 승객대피 •승객의 안전한 대피가 끝난 후 시스템 복구 |
4. 도 체
1) 도체의 요건
•전기 도전성이 우수 •가볍고 기계적인 강도가 높음
•제작 및 설치 용이 •열신축, 변형이 적음
•습동면은 마모가 적고 집전효율이 우수
2) 도체 재질 및 형상
구 분 | 내 용 |
재 질 | •도 체 : 알루미늄(Al, A6063S계)-도체의 요건을 만족시킬 수 있고 여러 나라에서 하면, 측면접촉방식의 경전철에 사용하고 있는 도전성이 우수한 재질 •습동면 : 스텐레스스틸(SUS 304)-집전효율이 좋고 마모에 강함, Al 도체 몸체에 부착 |
형 상 | •I형 : 습동면 확보와 고강도 구조로 적합 |
3) 도체의 단면적
구 분 | 내 용 |
개 요 | •도체의 단면적이 클수록 전기저항이 낮아 전차선의 전압강하가 작게되므로 변전소 설치 간격을 크게 할 수 있고, 공급전류 용량도 증대되지만 설치공간을 많이 차지하게 되어 토목구조물 크기에 영향을 미치게 됨 •변전소 설치간격과 토목 구조물(궤도)의 크기 등을 종합 검토하여 적절한 규모 선정 |
단 면 적 선 정 | •설치상 무리가 없고 적정한 변전소간격을 유지할 수 있는 도체를 선정 •이를 기준으로 변전소 간격은 정상급전시 약 4～5km |
선정사양 | •Al/SUS 복합강체 |
5. 급전 FEEDER 구성
구 분 | 내 용 |
설치요건 | •급전 FEEDER는 열차 궤도 옆에 평행하게 설치 •전압강하와 전력손실이 없이 열차운행에 지장 없는 전력을 공급할 수 있어야 함 |
구성장치 | •Al/SUS 강체 전차선(Power Rails) •전차선 접속장치(Rail Joints) •열신축 접속장치(Expansion Joints) •전차선절연접속장치(InsulatedRailJoints) •절연 지지대(Insulated Support Assemblies) •전차선 교정장치(Mid-Point Anchor) •습동 완화장치(Ramps) •접지단자(Ground Terminal) |
6. 급전 FEEDER 설계․시공기준
1) 저 항
구 분 | 내 용 | 비 고 |
전기저항 | •모든 부속품과 장치를 설치 완료한 후 전기저항은 0.024[Ω/km] 이하이어야 함 |
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절연저항 | •DC 1,000V에서 연속 DC 3,000V에서 1초간 견딜 수 있도록 함 |
2) 단락강도
•50kA의 전류가 흐를 때 1초간 변형없이 견디어야 함
3) 수 명
•평상적인 운전조건에서 30년 이상 사용할 수 있어야 함
4) Power Rail 사양
구 분 | 내 용 | 비 고 |
온도 | 40℃(주위온도) / 80℃(허용온도) |
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1본 길이 | 15m |
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단 면 적 | 25mm × 75mm |
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전기저항 | Max 0.024 [Ω/km] , 20℃기준 |
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허용전류 | 1,375A, 40℃기준 / 50 kA Min ( 3 sec ) |
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온도팽창율 | 50mm ± 20 |
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5) Joints
구 분 | 내 용 | 비 고 |
Rail Joints | •Power Rail의 1본의 길이에 따라서 15m마다 이루어짐 •Fist Plate와 Huck Bolt에 의하거나 불활성가스 아크용접으로하고 집전자 습동이 원활하여야 하며 전기저항 증대가 없어야 함 |
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Expansion Joints | •Power Rail이 온도에 따라 길이 방향으로 신축하는데, 이 신축량을 처리하기 위한 신축이음장치 •105m마다(15m×7본) 설치하는 것이 원칙 |
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6) Mid-Point Anchor
구 분 | 내 용 |
개 요 | •Power Rail이 온도에 따라 신축작용을 하므로 절연 지지대에 확실하게 고정될 수 없으며 미끄러짐이 있는데, 신축작용에 의한 정상적인 이동은 허용되나 다른 외적인 용인으로 좌, 우로 이동되는 것은 허용될 수 없음 •Mid-Point Anchor는 Power Rail의 비정상적인 좌, 우 이동을 막는 장치 |
위 치 | •Power Rail의 Expansion Joint간의 중앙지점 |
강 도 | •설치지점의 좌, 우로부터 받는 하중의 편차에 충분한 강도 |
7) Insulated Support Assemblies
구 분 | 내 용 | |
개 요 | •절연지지대는 전기절연과 정적, 동적 하중과 진동에 충분한 강도를 가져야 함 •절연체재질 : Porcelan | |
하 중 | •수평․수직 2000N | |
Withstand Voltage | •Injection : 15 kV/1min , Lightning Impulse : 50 kV | |
지 지 대 위 치 | 직선부 | •상, 하행 궤도의 중앙부 |
곡선부 | •곡선궤도의 외측 | |
정거장 | •스크린 도어로 설치로 승각장에 가까운 곳 | |
간 격 | •직선부 2m, 곡선부 2m 이하 | |
8) Ramps(End Approach)
구 분 | 내 용 |
개 요 | •Ramp는 승강장이나 분기기 개소 등에서 설치 위치가 좌, 우로 변하는 등의 경우 Conductor Rail이 끊기게 되는데 이 지점에서 차량의 집전자가 원활하게 Conductor Rail에서 벗어나거나 타고 들어갈 수 있게 Conductor Rail끝을 위로 들어올려 경사지게 처리 |
높 이 | •Ramp 끝단의 높이는 원 위치에서 80mm 올라가게 되며 Structure Gauge를 벗어나게 할 수 없음 |
경 사 도 | •정거장, 분기기 개소 등 저속구간에서는 1:30, 본선 고속구간에서는 1:50을 초과하지 말아야 함 |
접 속 | •Ramp 지점에서 양쪽의 Conductor Rail은 전기적으로 접속되어져야 함으로 Cable로 접속(Continuity Cabling)하여야 하며, 이 때 전기저항의 증대를 최소화하여야 함 |
7. 급전계통
1) 급 전 선
•변전소로부터 Power Rail까지 전력공급선을 급전선이라 하고 전기공급방식이 직류 750V이므로 정급전선과 부급전선으로 구성
급 전 선 | 연 결 구 간 | 급전선의 종류 |
정 급 전 선 | 변전소-Positive Power Rail | 6.6kV CV 1/C 400mm × 4 × 4 |
부 급 전 선 | 변전소-Negative Power Rail | 6.6kV CV 1/C 400mm × 4 × 4 |
2) 급전선의 허용전류 기준
급전선 Cable | 허 용 전 류 | 설 치 조 건 |
6.6kV CV 1/C 400mm2 | 750A | 케이블 트레이 내 |
6.6kV CV 1/C 400mm2 | 700A | 케이블 트레이 내 |