동작 특성에 따라 궤도회로 장치는 신호기 장치, 선로전환기 및 기타 안전과 관련된 장치의 직접 또는 간접 제어를 위해 설치되며, 주로 열차의 검지, 지상에서 차상으로 제어정보 전송, 궤도 깨짐 검지 및 귀선 전류 전송에 사용된다. 특히 귀선 전류는 신호시스템, 전력시스템 및 전차선 및 궤도회로장치와 관련이 있다. 신호시스템에서 가장 중요한 구성 요소 중 하나인 귀선 전류는 선로변 유지보수자의 안전 및 전철화에 따른 철도 관련 전기시스템의 보호를 위해 적합하게 처리되어야 한다. 따라서, 과전류 상태로 인한 귀선 전류 불평형과 시스템 유도 장애 및 고장을 방지하기 위해서는 귀선 전류의 정확한 분석이 필요하다. 또한, 귀선전류 고조파에 의해 오동작이 발생하면 열차 운행 중단 등의 문제가 발생될 수 있다. 본 논문에서는 이러한 귀선 전류 측정 및 분석 방법을 제시하고 고속열차 운행에 따른 호남고속철도 노선에서의 귀선전류 고조파 시험 결과를 제시하고 있다.
본 논문은 고속선에서 전차선 귀선전류를 측정하여 UM71-C 궤도회로의 유지보수를 향상하고자한다. KTX 36호에 구축된 차상 검측시스템 중 귀선전류 검측시스템에서 레일 좌/우에 흐르는 전차선 귀선전류 및 레일 간의 귀선전류 차를 검측하여 불평형 상태를 비교 및 분석하였다. 이러한 결과는 궤도회로 설비들에 대한 구성요소의 기능저하를 사전 예측하여 열차의 안전운행을 확보하기 위한 자료로 활용하고, 또한 검측시스템에서 얻어진 데이터들과 비를 통해 향후 유지보수에 활용 가능한 지침 및 분석기준을 마련하고자 한다.
전기철도는 전차선을 통해 차량을 구동할 수 있는 전력을 공급하며, 공급된 전류는 선로 및 접지망을 통해 변전소로 귀환한다. 국내의 경우, 이러한 귀선전류에 영향을 주는 접지망 구성은 대부분 단독 접지방식을 사용하였으나, 경부고속선의 도입과 함께 공동 접지방식의 개념이 전기철도에 적용되었다. 본 논문에서는 고속철도의 기존선 운행을 위한 전철화 구간에서 측정, 분석한 귀선전류를 기반으로 전철화 구간에 있어서의 접지방식과 귀선전류의 관계를 분석하였다. 이러한 분석은 경부고속선 궤도회로에서 측정된 귀선전류 분석값과 경부고속선과 기존선 전철화 구간의 접지방식 비교에 따른 귀선전류의 예측값을 활용하였다.
전기철도는 전차선을 통해 차량을 구동할 수 있는 전력을 공급하며, 공급된 전류는 선로 및 접지망을 통해 변전소로 귀환한다. 귀선전류는 신호, 전력, 전차선 및 궤도시스템과 연관되며, 선로변 직원의 안전과 전철화에 따른 철도관련 전기시스템의 보호를 위해 취급되어야 할 가장 중요한 요소 중 하나이다. 따라서 귀선전류의 불평형 및 과전류 상태에 의한 시스템유도장해, 고장을 막기 위해서는 귀선전류의 정확한 분석이 필요하다. 본 논문은 귀선전류의 불평형 및 과전류 상태에 의한 시스템 유도장해, 고장을 예방하기 위해 실제 현장에서 측정 및 분석방법을 제시하였으며 또한 시험기준에 의한 안전성을 평가하였다. 이러한 결과는 향후 이와 관련된 분야에 크게 기여할 것으로 기대된다.
KTX산천 고속차량에서 사용하는 전력변환시스템은 전력전자기술, 고속 대용량 반도체소자 및 마이크로프로세서의 기술발달에 힘입어 높은 성능과 효율, 안전성, 에너지 소비측면에서 뛰어난 제어능력을 갖추게 되었다. 하지만 고속스위칭소자인 IGBT를 사용함에 따라 발생하는 고조파로 인해 전기차량은 물론 변전소, 신호시스템, 데이터전송 및 감시시스템 등 선로변 신호설비에 문제를 야기시켰다. 특히 전력변환장치의 정수배 부근 주파수에서 발생하는 귀선전류고조파의 영향으로 TI-21 무절연AF궤도회로가 부정 동작하는 사례가 발생되었다. 본 논문은 고속전기차량과 궤도회로간 귀선전류고조파 이동경로 분석을 위하여 실제 현장에서 측정 및 분석방법을 제시하였다. 이러한 분석결과는 향후 신규로 도입되는 고속전기차량, AF궤도회로, 공동접지망 설계 시 폭넓게 반영될 것으로 기대된다.
전기철도에서의 급전시스템은 레일을 귀선으로 사용하는 단상급전시스템을 사용하고 있다. 이에 따라 레일로부터 대지로의 누설에 의해 상당한 누설전류가 대지로 흐르게 된다. 대지로 흐르는 이 누설전류는 전자유도에 의해 선로 주변에 설치된 통신 케이블 또는 장치에 영향을 주게 된다. 더욱이 전기차의 견인시스템은 견인전동기를 제어하는데 있어서 스위칭 소자의 개폐에 의한 고조파 전류를 발생하고 있어 대지누설전류에 고조파 전류가 포함되어 흐른다. 본 연구에서는 전기철도 급전시스템에서 통신유도원인 대지누설전류에 따른 고려되어야 할 급전시스템 설계 파라미터를 시뮬레이션을 통하여 검증하였으며, 이 결과가 향후 급전시스템 설계시 기본적인 지침이 되어야 할 것이다.
The aim of this research is to find out how the common earth network affects the level of the traction return current in the $2{\times}25 kV$ Power Supply System. The traction return current plays a significant role in the operation of the facilities near the rails. It is shown that the common earth network in the $2{\times}25 kV$ power supply system not only minimizes the level of the traction return current, but also increases the safety of the working crew on the railways. In order to determine the relationship between common earth network and the traction return current, we investigated the earth system of the Gyongbu High Speed Line that is constructed following the SNCF regulations. We carried out the field test in the Osong station. The results of the test show that the common earth network minimizes the effect of the traction return current. We also find that the simulated results are very similar to the test results. We concluded that the results of the test can be applied for the rest of the Gyongbu High Speed Line under construction.
전철화 선로에 있어서 공동 접지 방식은 Staff 안전과 선로변 전기 설비에 가장 큰 영향을 인가하는 귀선 전류에 따른 문제점을 해결할 수 있는 최상의 방식으로 평가되고 있으며, 이들 접지 시스템의 구성은 기존의 전력 공급 시스템에 기본을 두고, 전철화에 따라 선택된 궤도 회로의 특성에 의해 모든 설계 변수가 변화되는 원리가 적용된다. 본 논문에서는 이러한 견지에 입각하여 궤도 회로에 의한 공동 접지망 구성 요소를 프랑스 철도청(SNCF)의 규정에 의해 분석한 후, 이를 경부선 전철화 구간에 적용하여 관련 설계 변수를 결정하였다.
In electrical railway system, power supplied to electrical locomotive by catenary is returned to sub-station on track. The current returned to sub-station on track is return current, which is an essential factor for the safety of the wayside electrical equipment and maintenance staff. Therefore, earth system acts an important role to protect wayside electrical equipment and maintenance staff against return current. In general, individual earth system protects partially the electrical railway system, but common earth system does the whole electrical railway system and minimizes the flow of return current. In this paper, we are compared the effect of return current according to earth type by actual measurement in existing electrical railway system. The measurement was conducted at Shinchungju sub~station in high speed trains, and Guro sub-station, which is electrified section in classical line.
This study presents the simulation of the traction return current based on 2${\times}$25kV power supply system in order to determine the impedance bond intensity of impulse type track circuit on the Kyoungbo electrification line. The results of simulation enables us to measure the precise intensity of catenary current, returning to the substation through KTX (Korean Train Express) operated by 2${\times}$25kV power supply system with common earth network. In the wake of establishing 2${\times}$25kV and common earth network used in Korea for the first time, in particular, it is possible to determine the impedance bond intensity of impulse type track circuit, which is applicable to the Kyoungbo electrification line by specifying the relations among the traction return current, earth current, and catenary current.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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