지하철 변전설비 구성
지하철 변전설비 구성
1. 변전소
변전설비란 일반적으로 수용가의 동력설비에 전력을 공급하기 위하여 전압을 변성하는 제반 설비를 말하며, 변전소란 이들 기기들을 수용하여 설치한 장소를 말한다.
지하철 변전소는 한국전력공사 변전소(한전변전소)로부터 수전한 AC 22.9KV를 전동차용 DC 1500V와 각 역사 전기실용 AC 6,6KV를 공급하기 위한 교류, 직류차단기(遮斷機 - CIRCUIT BREAKER), 변성(變成 - TRANSFORMATION)설비 및 정류(整流 - RECTIFICATION) 설비 등 그에 따른 부대설비를 설치한 장소를 변전소(變電所 - SUB/STATION)라 한다.
2. 지하철 변전소
1) 지하철 변전소는 한전변전소로부터 3상 4선식 22.9KV 다중접지 방식으로 수전 받는 수전 변전소와 각 변전소 상호간을 연락 송전하여 사용하는 연락변전소로 구분되어 있다. 수전용량은 수전전압, 주변압기 용량 등에 의해 결정되며, 수전전압은 최대수용전력이 결정된 후 안정성과 경제성 등을 고려하여 한국전력공사와 협의하여 선정한다.
2) 변전소 위치 및 급전 계통은 지하철의 특수성 및 경제성을 고려하여 선정하여야한다. 지하철 변전소는 무인 원격감시제어(SCADA)를 원칙으로 운영되며 크게 구별하면 전동차 구동용 전원으로 DC 1500V를 변성하여 공급하는 직류계통 설비와 AC 6.6KV로 변환하여 역사 부대설비용 전력으로 각 전기실에 공급하는 교류계통 설비로 구성되어 있다. DC 1500V 전력을 공급하기 위해서는 변성 및 정류설비를 필요로 하며 AC 6.6KV는 역사 부대설비용으로 고압 배전선로를 통하여 열차의 안전운행 및 승객의 수송에 필요한 전원인 조명, 동력, 환기, 신호, 냉방 등의 부대 시설물에 전원을 공급한다.
3) 전차선용 직류설비로는 교류를 직류로 변성하는 용량 2500KW의 공냉식정류기를 각 변전소에 3대씩 설치하여 2대는 상시 운전하고 1대는 예비 운전이 가능토록 하였으며 전차선의 직류 급전설비로는 상ㆍ하선, 좌ㆍ우측 4개의 선로로 구분하여 4개의 급전설비와 1개의 예비설비 (STAND BY)로 구성되어 있다. 전차선로의 급전 방식은 2개의 변전소에서 전차선로에 상호 급전하는 병렬급전방식을 채용하여 부하를 분담시키고 한쪽 변전소에 장애 발생시 반대쪽 변전소에서 전원을 공급하도록 하고 있다.
4) 고압 배전설비는 계통을 3회선으로 구성하여 1호계, 2호계, 3호계로 구분하여 1, 2호계는 역사내 조명, 동력, 신호, 통신 등 역사내 부대설비에 공급하고 3호계는 역사 및 터널환기, 냉방설비에 전원을 공급한다. 변전소 및 역사내 중요한 부하설비는 상시부하로 구분하여 1, 2호계 중 한쪽 호계 사고시 어느 한쪽만 전원을 공급하여도 부하를 사용할 수 있도록 ATS설비를 설치하였다.
5) 전원 공급 방식
전기철도 전원 공급 방식에는 직류 전원 공급방식과 교류 전원 공급 방식이 있다.
① 직류 전원 공급방식은 변전소에 변압기, 정류기를 설치 하고 직류로 변환하여 전차선로에 공급하는 방식이다. 직류 전원 공급 방식은 변전설비의 비용이 고가로 되지만 1대당의 차량비는 경제적으 로 된다. 전기철도 등의 도시철도에서는 비교적 단거리의 노선에 많은 수의 전동차가 고밀도로 주행하기 때문에 직류 전기방식이 유리하다.
② 교류 전원 공급방식은 변전소에서 교류로 전차선로에 공급하는 방식이 다. 전동차에 변압기, 정류기를 탑재하여 직류로 변환하고 모터에 공 급하는 방식이기 때문에 전차선 전압을 높게 할 수 있다. 그러나 1대 당의 차량비가 고가로 된다. 또 유도장해에 대한 대책도 필요하다. 우 리나라의 경우는 지하철도 구간에는 직류 전원 공급방식(DC 1500V), 국철구간에는 교류 전원 공급방식(AC 25000V)을 채택하고 있다.
3. 급전 타이포스트(TIE POST)
변전소 설비 외에도 전차선 종단부의 전압강하를 경감시킬 목적으로 전차선 종단부에는 타이포스트(TIE POST)를 설치했다. 급전 타이포스트는 전차선 상ㆍ하선을 차단기로 직렬로 접속하여 평상시에는 직류고속도차단기(HSCB)를 투입하여 전기적으로 연결하여 전압강하를 방지하다가 사고시 또는 점검 보수시 회로를 분리하여 전기적으로 연결하여 전압강하를 방지하다가 사고시 또는 점검 보수시 회로를 분리하여 정전구간을 축소시키는 역할을 한다.