교류 전기철도 급전시스템의 전차선 전압 해석

Abstract

전기철도는 수송효율 향상, 에너지 이용효율 증대, 환경개선 등의 효과로 인해 세계적으로 전철화가 급속하게 증가되고 있으며, 도시와 도시간 및 도시내의 대량, 고속?고밀도 운송을 담당하고 있다. 최근 기술의 발달로 전기차의 용량 증대나 열차 운행빈도를 증가시켜 수송력을 보다 더 증강시키려는 노력이 각국에서 시도되고 있다. 수송력 증강은 급전시스템 측면에서 보면 과전류로 인한 전차선로 온도상승과 전압강하의 발생을 야기시켜 전기차 운전에 지장을 초래할 가능성이 있으므로 전기철도 운용계획 및 건설계획 단계에서 이에 대한 사항을 사전에 검토하여 열차운용 스케줄을 작성하고, 급전시스템 설계에 반영하여야 한다. 특히 전기차는 이동과 정지를 반복하는 단상 대용량 집중부하이므로 전기적 특성의 변화가 심하여 급전계통에 전압강하, 전압 불평형 등 많은 문제점이 발생하고 있다. 전압강하는 전철 급전계통에서 가장 중요한 요소로 전압변동과 불평형에 영향을 미치고, 연관기기 성능저하와 신호계통에 오동작을 일으키며, 시스템 안정도를 저해할 수 있다. 본 논문은 교류 전기철도 표준 급전방식인 AT 급전시스템을 해석하고자 급전시스템 해석에서 선로 임피던스의 값이 해석결과의 정확성을 결정하는 중요한 요소이므로 기능이 같은 전차선로 도체를 그룹화하여 실제 선로임피던스를 계산하였다. 그리고 계산된 선로 임피던스 값을 이용하여 AT 교류전기철도의 급전선로를 회로망 해석법을 이용하여 급전계통의 전구간 전압을 해석하였다. 본 논문에서 모델링 된 급전선로는 정상적으로 급전하여 운행하는 경우와 인접 변전소 고장으로 연장 급전하는 경우로 나누어 각각 도시철도와 고속철도의 경우에 대하여 전차선 전압 변화를 모델링하였다.; A comprehensive analysis on the side of electrical characteristics along with the consideration of tractive force, running pattern, timetable, track condition is essential to make a precise investigation for various phenomena occurring in the railway power feeding system. This kind of analysis can be employed to decide the capacity of power substation to establish an optimal dispatch schedule of the conventional lines. It can be also used to examine the adequacy of the existing power supply system to the load carrying capability. An AC electric railroad system is rapidly changing single-phase load, and at a feeding substation, 3-phase electric power is transferred to paired directional single-phase electric power. As the train moves along a section of line between two adjacent ATs. The proposed AC electric railroad system modeling method considers the self-impedances and mutual-impedances. The constant current mode model objectives are to calculate the catenary voltages with the loop equation. When there are more than one train in the AC electric railroad system, the principle of superposition applies and the only difference between the system analyses for one train. Finally, this paper shows the general equation of an AC electric railroad system, and that eqation has no relation with trains number, trains position, and feeding distance.