표제지
목차
약어표 12
요약 13
I. 서론 16
1. 연구배경 16
2. 논문의 구성 및 연구방법 18
II. 교류 전기철도 급전방식과 시스템 모델링 19
1. 전기철도 급전방식 및 보호계통 19
가. 전기철도 급전방식의 종류 19
나. AT 급전방식 및 보호계통[원문불량;p.6] 19
2. AT 급전계통의 특징 24
3. 통합접지방식에 적용되는 비절연 보호선의 기술적 특징 27
4. PSCAD/EMTDC를 이용한 급전설비 모델링 31
가. 전원계통 모델링 31
나. 단권변압기 모델링 35
다. 전차선로 모델링[원문불량;p.22] 37
라. 전기철도 차량 모델링[원문불량;p.36] 51
III. 전차선 지락고장 시 고장전류 및 귀선전류 해석 53
1. 교류 급전설비 사고 유형 및 허용전류 53
가. 교류 급전설비 사고 유형에 따른 고장전류 특성 53
나. 선종에 따른 단락 시 허용전류 시뮬레이션 55
다. 최적 보호계통 규모 산정을 위한 시뮬레이션 57
2. 단락사고와 매설접지선의 영향 검토 58
가. 급전설비 단락사고에 의한 접지전류 58
나. 매설접지선의 회선수에 의한 영향검토 61
다. 전기철도 2복선구간의 고장 모의 시뮬레이션 67
라. 전기철도 3복선구간의 고장 모의 시뮬레이션 90
IV. 결과고찰 125
1. 전기철도 2복선구간의 고장전류 분석 125
2. 전기철도 3복선구간의 고장전류 분석 127
3. 비절연 보호선 설치방식에 따른 경제성 분석 130
V. 결론 131
참고문헌 133
ABSTRACT 136
표 2-1. 단권변압기의 사양 36
표 2-2. 레일 도체군의 임피던스 40
표 3-1. 전선 종별에 따른 정수 56
표 3-2. 레일전위 최고값 67
표 4-1. 보호선 구성 방안에 따른 상행선의 전류 비교 125
표 4-2. 보호선 구성 방안에 따른 하행선의 전류 비교 126
표 4-3. 보호선 구성 방안에 따른 매설접지선의 전류 비교 126
표 4-4. 레일 도체군 임피던스 126
표 4-5. 보호선 구성 방안에 따른 레일 전류 비교 127
표 4-6. 보호선 구성 방안에 따른 보호선의 전류 비교 128
표 4-7. 보호선 구성 방안에 따른 매설접지선의 전류 비교 128
표 4-8. 거리에 따른 레일 도체군 임피던스 129
표 4-9. 시공 방안별 건설비 비교(천안~청주공항 및 동해선 전철화사업 건설단가 적용) 130
그림 2-1. AT 급전방식의 회로 구성도 20
그림 2-2. AT 급전방식의 보호계통 20
그림 2-3. AT 급전방식의 복선구간 가공전차선로 장주도(역간 단독주)[원문불량;p.6] 21
그림 2-4. AT 급전방식의 복선구간 가공전차선로 장주도(역구내 빔주)[원문불량;p.6] 21
그림 2-5. AT 급전방식의 2복선구간 가공전차선로 장주도(역간 단독주) 22
그림 2-6. AT 급전방식의 2복선구간 가공전차선로 장주도(역간 빔주) 22
그림 2-7. AT 급전방식의 3복선구간 가공전차선로 장주도(역간 단독주) 23
그림 2-8. AT 급전방식의 3복선구간 가공전차선로 장주도(역간 빔주) 23
그림 2-9. 보호선의 순시전류 용량 28
그림 2-10. 고속철도 운행 시 전류분포 분석 29
그림 2-11. AT 급전방식의 복선구간 통합 접지망 구성도 30
그림 2-12. AT 급전방식의 2복선구간 통합 접지망 구성도 30
그림 2-13. 한전 계통과 전철 변전소의 전원계통 구성도 31
그림 2-14. 3상 전원계통 및 스코트 변압기 32
그림 2-15. AT 급전 계통도 33
그림 2-16. 해석모델(한전 변전소) 34
그림 2-17. 해석모델(전철 변전소 스코트변압기) 34
그림 2-18. SSP 및 SP의 단권변압기 35
그림 2-19. PSCAD/EMTDC를 이용한 단권변압기 모델 36
그림 2-20. 전차선로 시스템 구성(보호선방식, 비절연보호선 방식)[원문불량;p.22] 37
그림 2-21. 전차선로에 대한 T형 등가회로 38
그림 2-22. 전차선로의 기하학적 구조 39
그림 2-23. 전차선로의 선로정수 40
그림 2-24. 도체 등가화 과정의 흐름도 41
그림 2-25. 구조 및 기호 정의 43
그림 2-26. 두 도체 그룹의 자기 임피던스 46
그림 2-27. 두 도체 그룹과 하나의 도체 사이의 상호 임피던스 47
그림 2-28. 두 도체로 구성된 두 개의 그룹 사이의 상호 임피던스 48
그림 2-29. 전차선로 임피던스의 등가화 49
그림 2-30. 사고 발생 시 전기철도 차량의 전류[원문불량;p.36] 51
그림 2-31. 27.5㎸ 단락사고 (무부하시) 52
그림 2-32. 27.5㎸ 단락사고 (부하시) 52
그림 3-1. 사고종류에 따른 사고지점별 사고전류 54
그림 3-2. PSCAD/EMTDC를 이용한 급전설비 모델 58
그림 3-3. 매설접지선의 단위길이당 대지 누설전류 분포 59
그림 3-4. 고장점으로부터 거리에 따른 지표면 전위분포 60
그림 3-5. 레일전위의 분포(매설접지선 2회선) 61
그림 3-6. 고장전류의 분포(매설접지선 2회선) 62
그림 3-7. 레일전위의 분포(매설접지선 1회선) 63
그림 3-8. 고장전류의 분포(매설접지선 1회선) 64
그림 3-9. 교량구간 레일전위의 분포(매설접지선 1회선) 65
그림 3-10. 교각의 등가 모델링 66
그림 3-11. 고장전류의 분포(교량구간 매설접지선 1회선) 66
그림 3-12. 2복선구간의 전차선로 구성요소들의 위치 68
그림 3-13. 2복선구간의 고장전류(모든 선로에 보호선 설치한 경우) 70
그림 3-14. 2복선구간 중 제 1선로의 상행선 레일 전류 71
그림 3-15. 2복선구간 중 제 2선로의 상행선 레일 전류 72
그림 3-16. 2복선구간 중 제 1선로의 하행선 레일 전류 73
그림 3-17. 2복선구간 중 제 2선로의 하행선 레일 전류 74
그림 3-18. 2복선구간 중 제 1선로의 상행선 보호선 전류 75
그림 3-19. 2복선구간 중 제 2선로의 상행선 보호선 전류 76
그림 3-20. 2복선구간 중 제 1선로의 하행선 보호선 전류 77
그림 3-21. 2복선구간 중 제 2선로의 하행선 보호선 전류 78
그림 3-22. 2복선구간 중 제 1선로의 매설접지선 전류 79
그림 3-23. 2복선구간 중 제 2선로의 매설접지선 전류 80
그림 3-24. 2복선구간의 고장전류(대표 보호선 설치한 경우) 81
그림 3-25. 2복선구간 중 제 1선로의 상행선 레일 전류 82
그림 3-26. 2복선구간 중 제 2선로의 상행선 레일 전류 83
그림 3-27. 2복선구간 중 제 1선로의 하행선 레일 전류 84
그림 3-28. 2복선구간 중 제 2선로의 하행선 레일 전류 85
그림 3-29. 2복선구간 중 상행선 보호선 전류 86
그림 3-30. 2복선구간 중 하행선 보호선 전류 87
그림 3-31. 2복선구간 중 제 1선로의 매설접지선 전류 88
그림 3-32. 2복선구간 중 제 2선로의 매설접지선 전류 89
그림 3-33. 3복선구간의 전차선로 구성요소들의 위치 91
그림 3-34. 3복선구간의 고장전류(모든 선로에 보호선 설치한 경우) 92
그림 3-35. 3복선구간 중 제 1선로의 상행선 레일 전류 93
그림 3-36. 3복선구간 중 제 2선로의 상행선 레일 전류 94
그림 3-37. 3복선구간 중 제 3선로의 상행선 레일 전류 95
그림 3-38. 3복선구간 중 제 1선로의 하행선 레일 전류 96
그림 3-39. 3복선구간 중 제 2선로의 하행선 레일 전류 97
그림 3-40. 3복선구간 중 제 3선로의 하행선 레일 전류 98
그림 3-41. 3복선구간 중 제 1선로의 상행선 보호선 전류 99
그림 3-42. 3복선구간 중 제 2선로의 상행선 보호선 전류 100
그림 3-43. 3복선구간 중 제 3선로의 상행선 보호선 전류 101
그림 3-44. 3복선구간 중 제 1선로의 하행선 보호선 전류 102
그림 3-45. 3복선구간 중 제 2선로의 하행선 보호선 전류 103
그림 3-46. 3복선구간 중 제 3선로의 하행선 보호선 전류 104
그림 3-47. 3복선구간 중 제 1선로의 매설접지선 전류 105
그림 3-48. 3복선구간 중 제 2선로의 매설접지선 전류 106
그림 3-49. 3복선구간 중 제 3선로의 매설접지선 전류 107
그림 3-50. 3복선구간의 고장전류(최외각 선로에 보호선 각1조 설치한 경우) 108
그림 3-51. 3복선구간 중 제 1선로의 상행선 레일 전류 109
그림 3-52. 3복선구간 중 제 2선로의 상행선 레일 전류 110
그림 3-53. 3복선구간 중 제 3선로의 상행선 레일 전류 111
그림 3-54. 3복선구간 중 제 1선로의 하행선 레일 전류 112
그림 3-55. 3복선구간 중 제 2선로의 하행선 레일 전류 113
그림 3-56. 3복선구간 중 제 3선로의 하행선 레일 전류 114
그림 3-57. 3복선구간 중 제 1선로 상행선 보호선 전류 115
그림 3-58. 3복선구간 중 제 3선로 하행선 보호선 전류 116
그림 3-59. 3복선구간 중 제 1선로의 매설접지선 전류 117
그림 3-60. 3복선구간 중 제 2선로의 매설접지선 전류 118
그림 3-61. 3복선구간 중 제 3선로의 매설접지선 전류 119
그림 3-62. 3복선구간의 고장전류(대표 1회선 보호선 설치한 경우) 120
그림 3-63. 3복선구간 중 통합 1회선 보호선의 전류 121
그림 3-64. 3복선구간 중 제 1선로의 매설접지선 전류 122
그림 3-65. 3복선구간 중 제 2선로의 매설접지선 전류 123
그림 3-66. 3복선구간 중 제 3선로의 매설접지선 전류 124
그림 4-1. 거리에 따른 레일 도체군 임피던스 특성 130