표제지
목차
약어설명 8
요약 13
I. 서론 15
II. 전기철도 지중 배전선로의 특성 18
2.1. 전기철도 지중 배전선로의 개요 18
2.1.1. 전기철도 지중 배전선로의 전원공급 설비 18
2.1.2. 전기철도 배전선로의 전원 공급계통 18
2.1.3. 철도 배전선로의 배전전압 방식에 따른 비교검토 결과 19
2.1.4. 철도 배전선로의 전원공급 방식 21
2.1.5. 철도 배전선로의 수전 변압기의 수용방식의 비교 23
2.2. 전선로의 선로정수 24
2.2.1. 저항 24
2.2.2. 인덕턴스 30
2.2.3. 정전용량(커패시턴스) 33
2.2.4. 누설 콘덕턴스 36
2.3. 절연케이블용 도체의 특성 37
2.3.1. 절연 케이블용 도체의 분류 37
2.3.2. 절연 케이블용 도체의 재료 37
2.3.3. 단선 도체 와 연선 도체 38
2.3.4. 저항을 측정하는 방법 39
2.3.5. CNCV-W 케이블 구성체의 특성 40
2.4. 단심케이블의 차폐층 유도 전압 42
2.4.1. 단심케이블의 차폐층 유도전압 계산식(포설길이 1,000m기준) 43
2.4.2. 차폐층 유도 전압 저감 방법 45
2.4.3. 무부하 케이블의 개폐시 현상 48
III. 무효전력의 보상과 역률의 관계 51
3.1. 진상 무효전력의 보상 방법 51
3.1.1. 무효전력의 조정설비 52
3.1.2. 무효전력의 보상설비 53
3.2. 대지의 충전전류와 중성점 비접지 계통과의 연관 관계 55
3.2.1. 변압기 중성점 비접지계통의 지락전류 55
3.2.2. 대지 충전전류와 일선 지락전류와의 관계 58
3.2.3. 계기용변압기(VT) 접지계통에서의 지락전류와 영상임피던스의 관계 59
3.2.4. 계기용변압기 접지계통에서 지락전류 및 충전전류가 영상전압에 미치는 영향 61
3.3. 배전선로 지중케이블의 대지 충전전류와 역률의 관계 64
3.3.1. 지중케이블의 대지 충전전류 계산 64
3.3.2. 역률 65
3.3.3. 전압강하와 무효전력의 관계 68
3.3.4. 분로리액터 투입시의 역률 증감 관계 69
3.4. 진상 무효전력의 보상과 개선 방법 70
3.4.1. 충전전류 보상장치 71
3.4.2. 대지 충전전류 보상장치의 개선방법 78
3.5. 철도 배전선로에서 적용하는 분로리액터에 대한 세부 검토 82
3.5.1. 철도 배선선로 형태별 충전전류 시뮬레이션 결과 82
3.5.2. 철도 배선선로에서의 분로리엑터의 필요성 85
3.5.3. 수전설비 건설과 분로리엑터 설치에 대한 경제성 비고 86
3.5.4. 철도 배선선로에 적용하는 분로리엑터의 형식 검토 86
IV. 실험 및 고찰 90
4.1. 일반철도 경부선 옥천~왜관 구간의 배전선로(독립 수용 방식) 90
4.1.1. 폐란티 현상 측정선로 91
4.1.2. 측정조건 91
4.1.3. 측정대상 91
4.1.4. 측정항목 92
4.1.5. 측정결과 92
4.1.6. 실험 측정결과를 통한 문제점에 대한 검증 96
4.2. 경부고속철도 평택SS~신청주SS 구간의 배전선로(통합 수용 방식) 97
4.2.1. 페란티 현상 측정선로 97
4.2.2. 측정조건 97
4.2.3. 측정대상 97
4.2.4. 측정항목 98
4.2.5. 측정결과 98
4.2.6. 측정결과 값의 분석 103
4.2.7. 실험측정 결과에 대한 분석 104
4.2.8. 무부하 및 부하시 측정결과에 대한 전류와 전압의 벡터도 104
V. 결론 107
참고문헌 109
ABSTRACT 111
표 2-1. 철도 배전선로의 배전전압 방식의 종류 19
표 2-2. 철도 배전선로의 배전전압의 특징 및 장·단점 비교 20
표 2-3. 단순 계산식에 의한 전력공급성능의 비교 21
표 2-4. 철도 지중 배전선로 건설현황 22
표 2-5. 수전 방식의 일반적 특징 분석 23
표 2-6. 도체의 저항 표기와 단위 25
표 2-7. 금속도체의 %도전율, 저항률, 온도상수 25
표 2-8. 금속 20℃의 체적저항률과 저항 온도상수 26
표 2-9. 도체, 중성선의 구성 및 케이블 최대 외경 42
표 2-10. 국가별 차페층 유도전압 허용기준 43
표 2-11. 용량성 개폐전류의 기준값 49
표 3-1. 전압 조정설비와 무효전력의 보상설비 52
표 3-2. 22.9kV FR CNCO-W 특고압 케이블의 대지 충전전류 65
표 3-3. 철도 배전선로의 충전전류 특성 해석 83
표 3-4. 거리에 따른 충전전류(CNCV 케이블 150㎟ 기준) 84
표 3-5. 수전설비와 분로리엑터 설치에 대한 경제성 비교 86
표 3-6. 분로리엑터 형식 검토 88
표 4-1. 아포전기실 예비 분로리액터 개방전·후 구미수전실 수전설비 측정값 92
표 4-2. 부하측 변압기 전압측정값(김천~구미간 예비변압기) 95
표 4-3. 부하측 변압기 전압측정값(구미~왜관간 주변압기) 95
표 4-4. 상전압과 상전류(무부하-분로리액터 개방) 99
표 4-5. 선간전압과 상전류(무부하-분로리액터 개방) 99
표 4-6. 상전압과 상전류(무부하-분로리액터 투입) 100
표 4-7. 선간전압과 상전류(무부하-분로리액터 투입) 100
표 4-8. 상전압과 상전류(부하-분로리액터 개방) 101
표 4-9. 선간전압과 상전류(부하-분로리액터 개방) 101
표 4-10. 상전압과 상전류(부하-분로리액터 투입) 102
표 4-11. 선간전압과 상전류(부하-분로리액터 투입) 102
표 4-12. 선간전압, 상전류 측정 평균값 비교 103
그림 2-1. 철도 지중 특고압 2회선 배전선로의 전원공급 계통 19
그림 2-2. 통합수용방식 AC AT 전철급전 방식 23
그림 2-3. 통합수용방식 배전선로 전원공급 개요도 24
그림 2-4. 왕복 2도선 평행 배치 30
그림 2-5. 3상 1회선 삼각 배치 31
그림 2-6. 3상 1회선 직삼각 배치 31
그림 2-7. 3상 1회선 3선 평행 배치 32
그림 2-8. 케이블 단면도와 정전용량 등가회로 33
그림 2-9. 직선상 도선의 대지 정전용량 35
그림 2-10. 3상 3선식 전선로의 정전용량 35
그림 2-11. 22.9kV CNCV-W 케이블의 구조 42
그림 2-12. 22.9kV CNCV-W 케이블 차폐층 유도전압의 백터도(km당) 47
그림 2-13. 전기철도 구간의 매설접지방식 구성도 48
그림 3-1. 일선지락전류의 계산 회로 56
그림 3-2. 일선 지락시 대지 충전전류 회로 58
그림 3-3. 일선 지락시 대지 충전전류의 등가회로 58
그림 3-4. 접지형 계기용 변압기(GPT) 60
그림 3-5. 접지형 계기용 변압기(GPT)접지 등가회로 60
그림 3-6. 계기용 변압기(PT)의 등가회로 61
그림 3-7. 대지충전전류(IC), 역률(cosθ), 영상전압(VOD)의 관계 63
그림 3-8. 인덕턴스 회로 66
그림 3-9. 지상 역률시의 벡터도 66
그림 3-10. 커패시터 회로 67
그림 3-11. 진상 역률시의 벡터도 67
그림 3-12. 분로리액터의 단계별 투입 시 역률변화 69
그림 3-13. 무보상 배전선로의 등가회로 74
그림 3-14. 무효전류 무보상 배전선로 전압의 형태 75
그림 3-15. 분로리액터를 통한 대지 충전전류의 보상 회로 76
그림 3-16. 고정식 대용량 분로리액터회로 78
그림 3-17. 대수조정 방식 분로리액터 회로 78
그림 3-18. 무부하시 분로리액터 탭 제어 회로 79
그림 3-19. 부하시 분로리액터 탭 제어 회로 80
그림 3-20. 부하시의 분로리액터 탭 위치 제어 80
그림 3-21. 2∼5탭을 인출한 가변용량의 분로리액터 81
그림 3-22. 다회로 접지개폐기를 이용한 탭 절환 방식 81
그림 3-23. 배전 거리에 따른 충전전류 특성 84
그림 4-1. 일반철도 경부선 옥천~왜관구간 배전계통도 90
그림 4-2. 일반철도 김천~구미~왜관구간 배전선로도 91
그림 4-3. 구미변전실 전력량 및 역률측정값(리엑터 개방전) : 전력회사 원격검침 93
그림 4-4. 구미변전실 전력량 및 역률측정값(리엑터 개방후) : 전력회사 원격검침 93
그림 4-5. 구미변전실 전력량 및 역률측정값(리엑터 개방후 1일경과) : 전력회사 원격검침 94
그림 4-6. 고속철도 평택SS~신청주SS 배전선로도 97
그림 4-7. 각 상의 전류와 전압의 벡터도(무부하-분로리액터 개방시) 104
그림 4-8. 각 상의 전류와 전압의 벡터도(무부하-분로리액터 투입시) 105
그림 4-9. 각 상의 전류와 전압의 벡터도(부하-분로리액터 개방시) 105
그림 4-10. 각 상의 전류와 전압의 벡터도(부하-분로리액터 투입시) 106