개념 한 쪽
전기철도에서는 전류가 레일이나 대지로 새어 나가 주변 금속을 부식시키고 통신선에 장해를 준다. 이를 막기 위해 귀선 절연, 극성 설정, 배류접속 같은 보호 설비와 수치 기준을 둔다. 개념과 대표 수치를 세트로 묶어 두면 문제를 빠르게 가릴 수 있다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「설비보호의 일반사항」의 공개 문제 2개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 전차선 소재·지름 암기 | 1 | 강색철도 전차선에 쓸 경동선의 최소 지름 확인 |
| 귀선 절연 예외 범위 | 1 | 대지 절연 예외로 인정되는 레일 바깥쪽 거리 확인 |
직류 전기철도에서는 레일(궤조)이 전류가 되돌아오는 귀선 역할을 한다. 이때 레일에서 대지로 새어 나가는 전류를 누설전류라 하고, 이 전류가 지중 매설 금속관로를 녹슬게 하는 전해 부식, 즉 전식을 일으킨다. 누설전류를 줄이려면 궤조의 전압강하를 작게 해야 하며, 크로스 본드로 레일을 병렬 접속하거나 보조 귀선을 설치해 귀선 저항을 낮춘다.
극성도 중요하다. 귀선의 비절연 부분을 대지에 대해 음(−)극성, 즉 부극성으로 해두면 전류가 금속 쪽으로 흘러들어와 금속 이온이 용출되지 않아 부식이 억제된다. 반대로 정(＋)극성이나 가극성으로 두면 전류가 금속에서 대지로 더 새어 나가 부식이 심해진다. '전식 방지는 부극성'이 핵심 원리다.
이 원리에 따라 직류 귀선은 원칙적으로 대지로부터 절연하되, 귀선용 레일 상호 간과 레일 바깥쪽 30cm 이내에 시설하는 부분만 예외로 인정된다. 배류선도 상승부분 중 지표상 2.5m 미만 구간은 절연 전선, 캡타이어 케이블이나 케이블로 시설하며, 사람의 접촉과 손상 우려가 없도록 해야 한다. 직류 전차선로에서 절연 부분과 대지 간의 절연 상태는 사용 전압에서 새어 나가는 누설전류가 궤도 연장 1km마다 10mA를 넘지 않도록 유지한다(강체조가식 제외).
이미 새어 나간 누설전류를 인위적으로 빼내는 시설이 배류접속이고, 전원을 써서 억지로 배류하는 장치가 강제배류기다. 강제배류기용 전원장치는 절연변압기 사용, 귀선에서 배류기를 거쳐 관로로 통하는 전류를 막는 구조, 과전류 차단기 설치, 외함의 제3종 접지를 요건으로 한다. 시가지 가공 직류 전차선의 장선은 전차선으로부터 60cm 이내 부분을 제외하고 제3종 접지공사를 한다.
교류 급전방식에서는 전자유도에 의한 통신선 장해가 문제가 된다. 이를 줄이는 장치가 흡상변압기로, 권선을 전차선 쪽과 궤조 쪽에 각각 권수비 1:1로 감아 연결하고 귀선전류를 별도 급전선으로 흘려 보내 통신선에 걸리는 유도를 상쇄한다. 식물과 교류 전차선 등 사이에는 2m 이상의 거리를 두어야 한다. 강색(강가)철도의 전차선은 진동과 하중이 크므로 최소 지름 7mm의 경동선이거나 그에 맞먹는 강도와 굵기를 지닌 것을 쓴다.
설비보호 문제는 전식 방지 원리와 수치 규정을 뒤섞어 낸다. 누설전류 경감 방법으로 정(＋)극성을 제시하면 틀린 것이다. 귀선의 절연 예외 범위는 레일 간 및 레일 바깥쪽 30cm 이내이므로 15cm·20cm·25cm는 혼동용 오답이다. 강제배류기 외함 접지를 제2종이라 하면 틀린 설명이고, 제3종이 맞다. 직류 전차선로 누설전류 한계는 궤도 연장 1km당 10mA이며 5mA·50mA·100mA는 규정값이 아니다. 교류 전차선과 식물의 이격거리는 2m 이상이다.
가공직류 전차선 또는 이와 전기적으로 접속하는 조가용선이 가공약전류전선 등과 접근되어 시설되는 경우, 가공약전류전선 등과의 수평거리는 전차선로의 사용전압이 고압인 경우에는 최소 몇 m 이상으로 하면 되는가?
정답 ② · 문항은 가공 직류 전차선 또는 이와 접속하는 조가용선이 가공 약전류전선 등과 접근 설치될 때의 수평 이격거리(사용전압이 고압인 경우)를 묻고 있다. 규정상 고압 조건에서는 최소 1.2 m 이상으로 확보해야 하며 저압일 때는 0.6 m가 기준이다.
전차선 조가용선 ↔ 약전류전선 접근 수평거리: 고압 1.2m 이상, 저압 0.6m 이상.
열차의 충돌을 방지하기 위하여 열차간의 일정한 간격을 확보하기 위한 설비는?
정답 ① · 문제는 열차 간 일정 간격을 확보하여 충돌을 방지하는 설비를 묻고 있다. 이를 위해 선로를 폐색구간으로 나누고 한 구간에 한 열차만 진입시키는 장치가 폐색장치이며 이것이 바로 간격 확보와 충돌 방지의 기능을 가진 설비이다.
열차 충돌 방지·일정 간격 확보는 폐색장치 — 폐색구간에 한 열차만 진입시켜 간격을 유지한다.
도로에 시설하는 가공 직류 전차선로의 경간은 몇 m 이하로 하여야 하는가?
정답 ④ · 전기설비기술기준 제97조에 따르면, 도로에 시설하는 가공 직류 전차선로의 경간(지지물과 지지물 사이의 거리)은 안전 및 유지보수를 위해 60m 이하로 하여야 합니다. 전차선로는 전력을 공급받는 전차선이 팬터그래프 등과 접촉하며 이동하므로 처짐이나 장력 관리를 위해 경간을 엄격히 제한하고 있습니다.
도로에 시설하는 가공 직류 전차선로의 경간(지지물 간 거리)은 60m 이하로 제한한다.
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