공항철도 구간에서 일반철도와 고속철도 혼합 운전 시 전력시스템 최적 운용 방안에 관한 연구

Abstract

공항철도의 일반열차 전용 구간에 인천국제공항으로 접근 편의를 위해 2015.6.30. 부터 코레일 소속의 KTX 고속열차를 운영하게 되었다. KTX 고속열차 혼합 운전 시 KTX에서 발생된 고조파와 주회로 차단기(MCB)를 투입 할 때 발생되는 돌입전류는 전압 왜곡을 일으켜 이 영향으로 공항철도 추진 제어장치의 전력반도체가 소손되고 빈번한 보호 동작을 하여 공항철도의 열차 운용에 많은 지장을 주었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 고양 직결선 절연구간 인근과 차량기지 변전소에 RC-Bank를 설치하였었다. 열차 추진 제어장치의 보호 동작은 설치 전과 비교 하면 약 46% 개선이 되었다. 그러나 지금까지 공항철도 열차 추진 제어장치에 대한 운용 기록을 추적 분석한 결과 문제가 완전히 해소 되지 못했음이 확인 되었다. 기존의 열차 시험 데이터와 열차 운영 중 취득된 자료를 참고로 하여 계양 변전소에 RC-Bank 2대가 새로 설치되었으며, RC-Bank 2대를 설치한 이후 10일 동안 영업열차를 대상으로 열차 추진 제어장치 보호동작에 관한 모니터링을 시행하였다. 모니터링 Data 분석 결과 추진 제어장치는 고장이 전혀 발생하지 않았다는 것을 알게 되었다. 이것은 새로 설치된 RC-Bank의 R, C 파라미터 값과 설치 위치를 적정하게 선정하였기 때문인 것으로 보여 진다. 또한, 계양 변전소의 AT변압기 3대 중 2대를 병렬운전으로 변경하여 전력 용량 확대로 인하여 가선 전압의 파형이 개선되었다. 열차 부하에 안정적인 전압 공급은 변압기 병렬운전 결과와 전력시뮬레이션을 통해 검증 할 수 있었다. 앞으로 공항철도 열차 추진 제어장치의 보호동작에 대해 계속 모니터링을 실시하고, 이러한 데이터를 연구 자료로 활용해서 고속철도와 일반철도 혼합 운영 시 문제점들을 개선하여 적용할 필요가 있다.