개념 한 쪽
전기철도의 변전·급전 방식은 직류와 교류로 나뉘고, 방식마다 쓰이는 변압기와 설비 기준이 다르다. AT 급전방식은 단권 변압기를, BT 급전방식은 흡상 변압기를 이용한다. 직류 방식에서는 누설전류에 의한 전식 방지가 핵심 과제가 된다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「변전방식의 일반사항」의 공개 문제 1개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 직류 귀선 절연 예외 범위 | 1 | 귀선을 대지 절연하지 않아도 되는 부분의 수치를 가리기 |
가장 자주 묻는 것은 직류 귀선 절연 예외 범위입니다.
AT 급전방식에서 AT는 오토 트랜스포머(Auto Transformer), 즉 단권 변압기를 뜻한다. 교류 전철에서는 송전 손실을 줄이기 위해 급전선을 높은 전압으로 보내고, 급전구간마다 설치한 단권 변압기로 전차선과 레일 사이의 전압으로 바꿔 전차에 급전한다. 그 결과 레일에 흐르는 전류가 줄어 전압 강하와 통신선 유도 장해가 적어지는 장점이 있다.
한편 BT 급전방식에서는 흡상 변압기를 쓴다. 흡상변압기는 권선을 전차선 쪽과 궤조(레일) 쪽에 각각 1:1로 감아 연결하고, 귀선전류를 별도의 급전선으로 흘려 보내 인근 통신선에 걸리는 전자유도를 상쇄하는 장치다. 전자유도 장해는 교류 방식에서 주로 문제가 되므로 흡상변압기는 교류 급전방식에 시설하는 것이 원칙이다. 변전소에서 3상을 2상으로 바꿀 때는 스코트 변압기가 쓰이므로 방식별 변압기 이름을 혼동하지 않아야 한다.
직류 방식의 귀선은 누설전류가 흙속으로 새어 지하 매설 금속관·케이블 피복 등을 부식시키는 전식(전기에 의한 부식)을 일으킬 수 있다. 그래서 직류 귀선은 원칙적으로 대지로부터 절연하되, 귀선용 레일 상호 간과 레일의 바깥쪽 30cm 이내에 시설하는 부분만 예외로 둔다. 또한 귀선의 비절연 부분은 부극성(음극)으로 하면 전류가 금속 쪽으로 흘러들어와 금속 이온이 용출되지 않아 전식이 억제된다.
전식 방지 시설로는 배류접속이 있고, 전원을 써서 누설전류를 인위적으로 빼내는 장치가 강제배류기다. 강제배류기용 전원장치는 절연 변압기를 사용하고, 귀선에서 배류기를 거쳐 관로로 통하는 전류를 막는 구조이며, 과전류 차단기를 설치하고, 외함은 제3종 접지를 한다. 직류 전차선로의 절연된 구간에서 대지로 새어 나가는 누설전류는, 궤도 연장 1km당 노상식 직류 전차선로에서(강체 조가 방식은 빼고) 10mA를 넘지 않게 관리해야 하며, 이때의 절연저항은 사용전압을 기준으로 판정한다.
방식별 변압기를 묻는 문제는 AT와 BT의 짝을 가린다. AT 급전방식의 AT는 단권 변압기이고, 흡상 변압기는 BT 급전방식에서 쓰이며, 스코트 변압기는 변전소의 3상→2상 변환용이다. 흡상변압기가 전압방식에 무관하게 사용된다고 하면 틀린 설명이다. 흡상변압기는 권수비 1:1의 교류 전용·유도장해 방지용이다.
직류 귀선 문제는 절연 예외 범위의 수치를 묻는다. 귀선용 레일 간 및 레일 바깥쪽 30cm 이내 부분만 예외이므로 30cm가 답이고, 15·20·25cm는 혼동용 오답이다. 귀산이 전식을 막으려면 음극, 즉 부극성으로 운용해야 하며, 가극성(양극)은 부식을 오히려 가속한다.
강제배류기용 전원장치의 요건 중 외함 접지를 제2종 접지라고 하면 올바르지 않은 설명이다. 규정은 제3종 접지다. 직류 전차선 절연저항의 누설전류 한계는 궤도 연장 1km당 10mA이하다.
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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