전기철도 전차선로의 섬락 보호는 경부고속철도 건설 시 프랑스 국영철도(SNCF)의 고속철도 시스템 도입으로 이중 절연 방식에서의 비절연 보호방식을 채택하였고 현재 국내 전기철도 대부분 이 방식을 적용하고 있다.
비절연 보호선은 전차선로 전주의 지지애자 중간부 또는 애자 지지금구 등을 접속하여 설치한 가공전선으로 AT post 및 그 중간부분에서 레일(임피던스 본드)에 접속한다.
비절연 보호선의 주 기능으로는 외부 요인에 의해 전차선과 급전선 등의 지지애자에 섬락사고가 일어날 경우 사고전류 통로를 금속회로로 직접 구성하여, 첫째는 전차선로 지지물 등의 접지 전위의 상승을 제한하고 지지물에 첨가 또는 인근에 설치되어 있는 신호설비와 통신설비, 전등설비 등의 저압 약전류 회선과 기기에 대한 절연파괴를 예방하고, 두 번째로는 전철 변전소에서 사고 검출을 가능하도록 하여 신속하고 정확한 회로 차단으로 사고전류로부터 기기를 보호한다.
이외에 보호선이 갖고 있는 잠재적 효용으로서는 레일에 분기 접속된 보호선은 레일 귀선회로를 전차선과 급전선에 대해 차폐회로로 구성되어 사용되는 전선의 종류와 전철주의 위치를 적정토록 선정하면 전자유도 경감에 대한 효과가 크다.
더욱이, 통신유도장애의 경감효과는 통신선로 보수비용 절감에 크게 효과가 있고, 통신선로의 유도차폐 효과는 사고방지에 기여한다.
따라서 보호선 설치 계획에 있어서는 잠재효용의 활용 등을 충분히 고려하여 종합적인 관념에 의해 설치되어야 한다. 본 연구에서는 기존 공용접지 방식처럼 매설접지선을 1회선 설치하는 방안과 2회선 설치 시의 시뮬레이션을 통해 검토하였다.
또한 비절연 보호선의 경우도 기존 설치 방안과 같이 전기철도 2복선구간 및 3복선구간의 상선군과 하선군의 모든 선로별에 비절연 보호선을 설치하는 경우와 최외각 선로 각 1개소(2복선은 상·하 1선의 상선, 상·하 2선의 하선 설치, 3복선은 상·하 1선의 상선과 상·하3선의 하선 설치)에 설치하는 방안, 그리고 모든 선별에 통합 1회선만 설치하는 방안으로 시뮬레이션을 통해 검토하였다.
연구시험 결과 지락사고 전류가 가장 큰 전차선-레일 간 지락사고 시에 기존 방안의 사고전류와 최외각 선로 각 1개소에 설치 시 흐르는 사고전류, 통합 1회선 설치 시 흐르는 사고전류가 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
레일전위 또한 매설접지선 1선 설치 시와 2선 설치 시 모두 다 KSC IEC 62128-1에 명시된 한계값(670v) 이내에 있는 것으로 나타나 보호선과 매설접지선의 1회선 가선으로도 충분히 보호가 가능한 것으로 분석되었다.
다만, 보호선의 경우는 지락사고 시에 사람과 전기설비의 안전성을 추가 확보하는 차원에서 일부 구간(토공 단독 전철주 구간)에 대해서는 모든 선별에 통합 1회선을 설치하기 보다는 기존 방안과 같이 모든 선별(상선, 하선)로 각각 1회선씩 시설하는 것이 안전을 확보하는데 더욱 유용한 것으로 분석되었다.
반면, 교량 구조물과 단독 전철주, 매설접지선이 일괄 연결된 교량구간 또는 교량 및 역구내, 역간 전철빔(4선용 이상) 설치구간의 경우는 최외각 선로의 전철빔주에 각각 1회선만 시공하고, 터널 내부의 경우는 복선용 터널 하수강에 1회선만 통합 설치하여도 안전성 확보와 시공 효율성 향상, 건설비 절감에 기여할 것으로 사료되며, 향후 전기철도 복선 이상 선로에서의 전차선로 보호방식 결정 시에 본 연구를 통하여 입증한 결과를 토대로 추가적인 연구가 더 필요할 것으로 판단된다.