조가선 일반

조가선 일반

 

조가선은 가공전차선에 사용되는 아연도강연선으로서 전차선을 일정한 높이로 수평하게 유지시키기 위하여 드로퍼(철도청 구간 및 컴파운드카테너리 방식에서 채용), 행거 등을 이용하여 조가하여 주는 전선을 말한다.

 

조가선 설치도

1. 조가선에 요구되는 성능

일반적으로 전선은 부식, 기계적 진동, 마찰 등을 받아 항장력이 저하하기 때문에 내식성, 내마모성, 내진동성 등에 강한 것이 바람직하다.

조가선에 제일 요구되는 성능은 인장하중이 큰 것이지만 전차선용 전선은 단일로 사용되는 것이 아니고 행가, 드롭바 등으로 병행 구성되기 때문에 기계적 진동, 마모특성, 이종금속과의 전기화학적 접촉부식 특성 등을 고려할 필요가 있다.

1) 기계적 강도가 클 것

조가선은 전차선을 단순히 전차선을 지지하는 것만이 아니고 이선을 방지하고 고속운전을 행하기 위해 조가선 및 전차선의 장력을 크게 하여 가선의 탄성계수를 높게 하는 것이 필요하고 인장강도가 큰 것이 중요한 조건이다.

또한 높은 응력에 견딜 수 있고 진동피로 강도가 큰 것이 필요하다.

2) 내식성이 클 것

전기철도는 시가지, 공장지대, 해안지대, 산악지대 등을 지나기 때문에 아황산가스, 염수 등에 강한 내식성이 우수한 것이 필요하며 특히 도시철도는 시내구간이 많기 때문에 가스등 대기오염물질에 영향을 많이 받으므로 내식성이 커야 한다.

3) 내 마모성이 클 것

조가선은 행가, 드롭바 등으로 전차선을 지지하고 전동차 운행과 풍압에 따라 기계적 진동을 받기 때문에 지지점, 행가개소 등에 대하여 기계적 마모를 무시할 수 없다. 특히, 아연도금강연선은 피막의 손상에 따라 이종금속 접촉부식을 발생하게 하여 수명을 단축시킬 우려가 있다.

4) 도전성이 좋을 것

조가선은 전차선과 조합하여 부하전류의 일부를 흘리기 때문에 우수한 도전성도 구비하지 않으면 안된다.

5) 선팽창계수가 적절할 것

고정빔 개소의 심플카테너리 등에는 조가선의 열신축에 따라 전차선이 수평을 유지하지 않으면 고속 집전에 지장을 주기 때문에 선팽창계수가 트롤리선과 동일한 것이 좋다.

6) 부속금구와의 조화

조가선은 지지점, 접속부의 소선절단 및 부식, 손상의 확인, 이도, 장력의 조정 등이 보전상 가장 중요하다.

또한 동과 철과의 접촉(이종금속의 접촉에 따른 부식)은 가장 주의를 하여야 하는 것 중의 하나로 이 경우는 철이 부식된다.

2. 조가선의 선종

 

조가선은 전차선의 조가방식에 따라 여러 전선이 사용되고 있으나, 일반적으로는 동에 비교하여 강하고, 손상을 쉽게 받지 않으며 항장력이 큰 강연선이 사용되고 있다.  그러나 대도시 부근이나 화학 공장의 근처 등에는 아연 도금의 방식효과가 낮기 때문에 경동, 합금동, 스테인리스강 등의 전선을 사용하는 경우도 있다.

따라서 조가선의 선종을 결정하기 위해서는 주변 환경 등을 면밀히 조사하여 그 주변 환경에 가장 적합하고 경제적인 재질로 선정할 필요가 있다. 고로 우리나라에서는 초기에 수도권 전철의 조가선을 심플 구간에는 St 90[㎟], 헤비심플 및 콤파운드 구간에는 St 135[㎟]를 사용 하고 있고  도시철도도 다음의 조가선 두 가지를 사용한다.

 

1) 도시철도의 조가선(아연도강연선) 

조가선의 종류

 

- 본선 및 기지구내 90㎟

2) 조가선 재질의 비교

아연도금강연선은 동선에 비하여 재질강도가 크고, 외부 손상에 강하며, 항장력이 동에 비하여 2 ～ 3배로 크지만, 도전율은 동의 1/8로 도전선으로 사용하기에는 적당하지 않고 도전선과 병행하여 사용한다.

조가선 재질의 비교

 

3. 조가선의 절연

 

육교, 교량 및 승강장 상단에 시설되는 직류구간의 조가선은 소정의 이격거리를 확보할 수 있을 경우 절연할 필요가 없으나 조가선의 압상 등에 따라 접지의 우려가 있을 경우, 절연 이격거리를 확보할 수 없을 때에는 조가선에 애자를 삽입하여 무가압으로 하고, 행가에도 애자를 삽입하든지 또는 절연 행거를 사용하여야 한다.

조가선을 절연할 경우에는 그 양단에 행거 전류에 따른 행거 용손, 조가선의 용손 등의 순환 전류에 따라 사고가 발생할 우려가 있기 때문에 양단에서 조가선과 전차선을 커넥터로 접속할 필요가 있다.

반면 교류에 있어서는 유도에 의하여 무가압으로 할 수 없기 때문에 직류구간에만 시행하고 있다.

 

 

4. 조가선의 보호카바(protector)

조가선, 보조 조가선의 행거 개소 등에서 소선이 손상될 우려가 있는 경우에는 보호카바를 설치한다. 조가선, 보조 조가선의 소선을 손상하는 원인은 기계적 마모, 아크용손 및 이종금속의 접속에 의한 접속부식 등이 있으나, 이들을 방지하기 위하여 마모나 접촉 부식에 대해서는 절연하고, 아크용손에 대해서는 절연 또는 불완전 접촉의 제거를 위하여 조가선 및 보조 조가선에 보호카바를 설치한다.

곡선 반지름에 따라 취부 범위가 다른 것은 전차선의 압상에 따른 조가선과 접촉방지를 주목적으로 하기 위한 것이다.

교차개소, 평행 부분에는 가선이동에 따른 마찰 방지와 행거에 흐르는 전류가 다른 것에 비하여 크기 때문에 용손방지를 겸하고 있다.

급전 조가선, 조가선 및 보조 조가선이 동계, 알루미늄계의 경우는 전차선과 동등 또는 그 이상의 전류가 흘러 강제(鋼製) 조가선에 비하여 행거에 흐르는 전류도 크고, 아크용손의 우려도 크기 때문에 모두 보호카바를 설치한다.

보호카바가 연속하는 구간에서 카바가 벗겨진 행거는 다른 구간에 비교하여 아크용손을 일으킬 우려가 크게 된다.

이와 같은 이유로 조가선과 전차선간의 전위차 발생 방지를 위하여 커넥터(M-T)를 증설할 필요가 있다.

 

가. 조가선의 소선을 손상하는 원인

1) 기계적 마찰에 의한 마모

2) 아크용손(순환 전류에 의한 전식)

3) 이종금속에 의한 접촉 부식

나. 곡선 반경에 따라 취부 범위가 다른 이유

트로리선 압상에 따른 조가선과 행거의 마찰방지 목적

다. 교차개소, 평행부분에 취부 이유

1) 선 이동에 따른 마찰방지

2) 행거에 흐르는 전류가 다른 것에 비하여 크기 때문에 용손 방지를 겸한다.

3) 보호카바가 연속하는 구간에서 카바가 벗겨진 행거는 순환전류의 집중으로 다른 구간에 비하여 아크 용손이 크다.

보호카바의 취부범위

조 건	취 부 범 위	비 고
직선 및 R≧1,600	조가선 지지개소로부터 양측에 1개 행가
1,600m>R>800m	조가선 지지개소로부터 양측에 2개 행가
R≦800m	전 행가
교차개소	전 행가
평형개소	전 행가	평행부분 인접구간 의 계속되는 2개 행가
급전분기개소	양측의 행가