표제지
목차
요약 10
I. 서론 13
1. 연구 배경 13
2. 검토방향 14
II. 전기철도 일반 15
1. 전기철도 정의 15
2. 전기철도의 발전 16
3. 전기철도 분류 18
가. 직류전기철도 19
나. 교류전기철도 20
다. 교류방식 전기철도의 급전방식 21
라. 전기차 21
4. 전기철도의 급전전압 21
5. 전기철도의 구성 25
가. 전철변전설비 25
나. 급전설비 26
다. 부하설비 26
III. 전기철도의 교류급전계통 현황 27
1. 변전설비의 구성 27
가. 전철변전소(SS : Sub Station) 28
나. 급전구분소(SP : Sectioning Post) 30
다. 보조급전구분소(SSP : Sub Sectioning Post) 31
라. 병렬급전소(PP : Parallel Post) 31
마. 단말보조급전구분소(ATP : Auto Transformer Post) 31
2. 분리급전과 병렬급전 이해 32
가. 분리급전 33
나. 병렬급전(Parallel Post : PP) 35
3. 전기철도 급전계통 분류 37
가. 급전계통 구성방식별 분류 37
나. 급전제통 급전방식별 특징 37
4. 일반철도 및 고속철도 급전계통 구성 40
가. 일반철도 급전제통 구성 40
나. 고속철도 급전계통 구성 42
5. 절연구분장치와 설치장소 43
6. 간선철도 급전계통 주요시설 현황 45
가. 일반철도 주요시설 현황 45
나. 고속철도 주요시설 현황 45
7. 절연협조 일반 48
가. 절연협조의 의미 48
나. 이상전압의 종류별 대책 48
다. 절연협조 49
라. 절연협조의 기본 51
마. 절연강도 및 파괴의 특이 원리 51
바. 절연내력레벨 및 BIL, BSL 53
사. 변전소의 피뢰기에 의한 서지보호 원리 55
8. 표준절연레벨 현황 57
가. 표준고압에 대한 분류 57
나. 245㎸이하 시스템에 대한 절연레벨의 비교 57
다. 절연 충격강도 예 58
IV. 급전계통(SP)의 건설 및 운영효율화 방안 61
1. 급전계통 구성방식별 비교 61
가. SSP 급전방식 61
나. Tie 급전방식 61
다. PP 급전방식 62
2. 호남선 전철화 기본계획 기술자료 검토 63
가. 선로 임피던스 63
나. 고조파 확대율 64
다. 집전전압 65
3. 급전계통에서의 절연협조(표준절연전압) 최적화 검토 67
가. 시스템 분석 67
나. 대표전압 및 과전압 검토 69
다. 대표전압 및 과전압 검토 72
라. 절연협조 대표전압 선정 75
4. 급전방식별 급전계통 구성 및 운영방안 검토 80
가. 725㎸ GIS 방식 급전구분소(건설 중) 80
나. 29㎸ GIS 방식 급전구분소 83
5. 급전방식별 효율성 비교검토 86
가. 725 ㎸ 급전방식별 효율성 검토 86
나. 29 ㎸ 급전망식별 효율성 검토 87
6. 급전계통 구성 방식별 급전성능 검토 89
가. 일반철도 및 고속철도 급전계통 적용 시 급전성능 89
7. 최적의 급전계통 구성 95
V. 결론 97
참고문헌 100
ABSTRACT 101
〈표 2-1〉 2012년까지 전기철도 현황 18
〈표 2-2〉 2020년까지 전기철도 현황 18
〈표 2-3〉 주요 철도선진국 전기철도 현황 18
〈표 2-4〉 견인 공급시스템의 전압 22
〈표 2-5〉 철도견인시스템의 전압과 주파수(Version EN12) 23
〈표 2-6〉 철도전기의 지상설비의 절연협조 간격(㎜) IEC62497-1(2010-02) 24
〈표 2-7〉 오염 계급(Definition of Pollution degrees) 24
〈표 3-1〉 국내간선철도 절연구분장치 설치현황 44
〈표 3-2〉 간선철도 급전계통 주요시설 현황 45
〈표 3-3〉 기준충격절연강도 49
〈표 3-4〉 전력설비의 종류 및 대책 50
〈표 3-5〉 변전소의 과전압 대책 53
〈표 3-6〉 IEC 71-1과 IEEE 1313:표준 내력전압(245㎸이하) 58
〈표 3-7〉 변전소의 과전압 대책 59
〈표 3-8〉 정격전압 및 공칭전압에 대한 BIL 59
〈표 3-9〉 229[㎸] 급의 BIL레벨 60
〈표 4-1〉 일반철도 선로 임피던스 63
〈표 4-2〉 급전방식별 고조파 확대율 64
〈표 4-3〉 급전방식별 최대집전전압의 차 65
〈표 4-4〉 급전방식별 차량집전 전압 시뮬레이션 결과 66
〈표 4-5〉 KS C IEC 60850 규격에 의한 전기철도 전압 70
〈표 4-6〉 장치별 운용전압 70
〈표 4-7〉 변전소별 최대·최소 전압 측정 값 71
〈표 4-8〉 전철시스템 전압의 최대·최소값 72
〈표 4-9〉 단시간 상용주파 및 뇌임펄스 최소 소요내전압 75
〈표 4-10〉 KS C IEC 60071-1 및 IEEE 1313: 245㎸까지 파워시스템에 대한 표준 내전압 75
〈표 4-11〉 144㎸급 ABB 피뢰기 선정 77
〈표 4-12〉 84㎸급 ABB 피뢰기 선정 77
〈표 4-13〉 42㎸급 ABB 피뢰기 선정 78
〈표 4-14〉 국외의 공칭전압과 정격전압, LIWL의 적용 79
〈표 4-15〉 급전자재 LIWL적용 조사 79
〈표 4-16〉 72.5 ㎸ GIS 일반철도 SP 급전계통구성 및 주요기기(건설중) 81
〈표 4-17〉 72.5 ㎸ GIS 고속철도 SP 급전계통구성(건설중) 82
〈표 4-18〉 29 ㎸ GIS 일반철도 SP 급전계통 구성 및 주요기기 84
〈표 4-19〉 29 ㎸ GIS 고속철도 SP 급전계통 구성 및 주요기기 85
〈표 4-20〉 72.5 ㎸ GIS 일반철도 SP 급전계통 개요 86
〈표 4-21〉 72.5 ㎸ GIS 고속철도 SP 급전계통 개요 87
〈표 4-22〉 29 ㎸ 일반철도 SP 급전계통 개요 88
〈표 4-23〉 29 ㎸ 고속철도 SP 급전계통 개요 88
〈표 4-24〉 일반철도 급전구간에 급전방식별 적용 시 시뮬레이션 결과 90
그림 1-1. 국가철도망구축 계획 노선도 14
그림 2-1. 직류급전방식 송전계통 19
그림 2-2. 교류급전방식 송전계통 20
그림 3-1. 일반철도 분리급전계통의 급전구분소(SP) 결선도 33
그림 3-2. 고속철도 병렬급전계통의 급전구분소(SP) 결선도 33
그림 3-3. 일반철도의 분리급전 계통도 34
그림 3-4. 일반철도의 분리급전계통에서의 고장전류 분포 35
그림 3-5. 고속철도 병렬급전 계통도 36
그림 3-6. 고속철도 병렬급전계통의 고장 시 전류분포도 36
그림 3-7. SSP 단선결선도 38
그림 3-8. SSP 급전계통도 38
그림 3-9. SP Tie 단선결선도 39
그림 3-10. SP Tie 급전계통도 39
그림 3-11. PP 단선결선도 40
그림 3-12. PP 급전계통도 40
그림 3-13. 일반철도 급전계통 구성도 41
그림 3-14. 일반철도 선로장애 시 급전계통 및 열차운영 개요도 41
그림 3-15. 고속철도 급전계통 구성도 42
그림 3-16. 선로장애 시 급전계통 및 열차운영 개요도 42
그림 3-17. 절연구분 개요도 44
그림 3-18. 수도권 및 일반철도 급전계통도 46
그림 3-19. 고속철도 급전계통도 47
그림 3-20. 고속철도 급전계통도 55
그림 4-1. 급전방식별 고조파 확대율 64
그림 4-2. 급전방식별 차량집전전압 65
그림 4-3. 교직(交直) Section 67
그림 4-4. 절연구분구간의 열차운전 제어 sequence 69
그림 4-5. 단상전철회로와 3상전력회로의 절연강도 73
그림 4-6. 교류25㎸, AT급전회로의 절연협조 74
그림 4-7. 열차부하 15㎿ 기준 일반철도 급전구간에 급전방식별 적용시 시뮬레이션 결과 91
그림 4-8. 열차부하 30㎿ 기준 일반철도 급전구간에 급전방식별 적용시 시뮬레이션 결과 92
그림 4-9. 열차부하 40㎿ 기준 일반철도 급전구간에 급전방식별 적용시 시뮬레이션 결과 93
그림 4-10. 열차부하 44㎿ 기준 일반철도 급전구간에 급전방식별 적용시 시뮬레이션 결과 94