#664 전기철도의 변전방식의 일반사항

전기철도설비 – 변전방식의 일반사항

전기철도의 변전방식은 고압 또는 특고압 전력을 열차에 적합한 전압으로 변환하여 공급하는 방식으로, 철도 운행의 안전성과 효율성에 매우 중요한 역할을 합니다. 본 문서에서는 직류 및 교류 철도 시스템에 따른 변전방식의 기본 구조와 전력 흐름, 그리고 보호 계전 기준을 설명합니다.

1. 전기철도 변전소의 기본 역할

• 고압/특고압 수전 전력을 철도 운전용으로 변환
• 직류 전철의 경우: 교류 → 직류 변환
• 교류 전철의 경우: 전압 조정 및 보호 계전 기능

2. 직류변전소 구성

• 수전설비 (154kV급 또는 22.9kV급)
• 변압기 및 정류기 (변전기기)
• DC 차단기, 접지 개폐기, 피뢰기
• 전차선(가공 또는 제3궤조) 연결

3. 교류변전소 구성

• 고압 전력 수전 (예: 154kV)
• 교류 변압기 (25kV/60Hz 출력)
• 차단기 및 피뢰기, 전압조정 장치(탭절환기)
• AT 급전 방식 또는 BT 방식 적용

4. 전력 흐름 요약 수식

\[ P_{\text{열차}} = V_{\text{출력}} \times I_{\text{전차선}} \cdot \cos\phi \]

• \(P_{\text{열차}}\): 열차에 공급되는 유효 전력
• \(V_{\text{출력}}\): 변전소 출력 전압
• \(I_{\text{전차선}}\): 전차선 전류
• \(\cos\phi\): 역률 (직류인 경우 1)

5. 변전방식 선택 기준

• 운행 거리 및 급전 거리
• 변전소 간 간격 및 부하 특성
• 경제성 및 유지보수 용이성
• 도시형(직류) vs 일반형(교류)의 차이 고려

6. 보호 및 절연 기준

• 과전류 보호(OC), 지락 보호(GR), 서지 보호(SPD) 필수
• 절연 시험 기준:
  \[ V_{\text{시험}} = 2 \times V_{\text{정격}} + 1000 \]