전기철도기사 시험에 꼭 나오는 포인트가 보이는 핵심 요점 정리 5. 가공전차선로

5. 가공전차선로

 

1. 급전선(표준장력의 상한은 1000[Kgf] 이내)

1) 급전선의 선종

경알루미늄연(HAL)선은 경동연선(Cu)에 비하여

①가격이 저렴 ②중량이 가벼워 지지물을 경감할수 있어 경제적임

③강도가 작고 팽창계수가 크다(단점)

※ 특수개소 사용전선: 경동연선

(특수개소 : 강풍구간, 화학공장, 알카리성 누수가 심한 터널, 염해가 심한 구간)

☞경알루미늄연선 : 도전율 61%, 비중2.7, 안전율: 2.5이상 ☞경동연선 : 도전율 97%, 비중8.89, 안전율(항장력/허용장력): 2.2이상 ※동일한 저항값 일때의 경동연선에 비해 경알루미늄연선은 굵기 1.6배증가, 중량50%감소 굵기: 97/61=1.59 약 1.6배, 중량: (2.7*1.6)/8.89=0.48

 

2) 급전선 단면적의 선정시 고려할 사항

①변전소 간격 ②전기차 출력과 열차밀도 ③선로조건 ④전기차 수전점의 전압강하

⑤급전선의 온도상승

3) 급전분기장치의 설치 방식 : ①스팬선식 ②암식 ③브래킷식

4)☆급전선의 이도(D) 및 장력(T)☆

5) 급전선의 역할(용도)

①전차선로에 전력을 공급 ②단권변압기에 전력을 공급

③전차선로의 전류용량과 전압강하를 보상

급전선의 높이 ①도로횡단 도로면상: 6m이상 ②철도횡단 궤도면상: 6.5m이상 ③건널목 지표상: 전차선 높이 이상(최소5m) ④기타: 6m이상

 

2. 전차선

1) 전차선의 성능

①가선장력에 대하여 충분히 견딜 것.

②집전장치 통과와 집전에 지장이 없을 것.

③접속개소의 통전상태가 양호 할 것.

2) 전차선의 선종(주로 경동선을 사용)

(1)☆전차선 굵기 결정조건☆

①허용전류 ②전압강하 ③기계적 강도 ④작업성과 경제성

(2) 전차선의 단면형상

①원형 ②홈원형(가장 많이 사용) ③홈제형 ④홈이형

(3) 전차선 재료의 구비조건

①집전율이 높을 것 ②전류용량이 클 것 ③내열성이 우수 할 것

④내마모성이 우수 할 것 ⑤내부식성이 우수할 것 ⑥피로강도에 충분히 견딜 것.

3) 전차선의 높이 (가공전차선로: 5200mm, 강체전차선로: 4750mm)

레일면상에서 전기차가 직접 접촉하여 전기를 공급받는 전차선 하부 까지를 말함

※ 가공전차선의 장력이 1000Kgf일 때 허용 구부림 각도 : 10°

☞ 커티너리 조가식에서 전차선의 무효부분은 유효부분과의 고저차를 200mm이상 유지

4) 전차선의 편위

(1)☆전차선의 편위를 정하는 요소☆

①전기차 동요에 따른 집전장치의 편위 ②풍압에 따른 전차선의 편위

③곡선로에 의한 전차선의 편위 ④지지물 변형에 따른 전차선의 편위

⑤가동브래킷, 곡선당김금구의 이동에 따른 전차선의 편위

(2) 전차선의 높이,편위의 측정

①전차선의 표준 높이 ,편위는 정지 상태를 기준

②정적인 상태에서 가선측정기에 의한 곡선구간의 측정은 외측궤도를 기준

※전차선의 편위 ① 수직인 궤도 중심선으로부터: 표준 200mm, 최대 250mm ② 본선 직선로, 곡선반경 1600m 이상의 곡선로 : 좌우 각각 200mm ③ 곡선반경 1600mm 미만의 곡선로 : 선로 외측으로 200mm ④ 강풍구간, 승강장 : 100mm이하

 

5)☆전차선 구배☆

①본선: 3/1000(110Km/h) ②측선: 15/1000(45Km/h) ③이행구간(터널입구): 5/1000

※☆전차선의 3요소(특성)☆

①등고: 일정한 높이 ②등요: 일정한 가요성 ③등장력: 일정한 장력

* Sleet Jump(전선의 도약): 전선에 부착된 빙설이 탈락할 경우 전선이 도약하여

선간 혼촉,용단등의 피해가 발생하는 현상

 

6) 전차선의 이선

(1)☆이선의 종류☆

① 소이선 : 전차선 또는 팬터그래프 습판의 미세한 진동에 따른 이선(수십분의 일초)

② 중이선 : 팬터그래프가 경점등의 충격에 따라 불연속으로 발생하는 이선 (수분의 일초)

③ 대이선 : 경성점 또는 연성점에 의하여 지지점 주기의 이선 (수분의 일초부터 1～2초정도)

(2) 전차선에 미치는 이선의 영향

① 이선시 발생하는 아크에 의하여 전차선 미소부분에 용손이 발생하여 마모를 촉진

② 이선하기 직전 또는 재착선시 전차선과 팬터그래프간의 접촉력이 순간적으로 크기

때문에 그 부분의 전차선이 쉽게 마모

③ 팬터그래프가 항상 이선하여 통과하는 개소는 전차선 표면이 변색, 용손되나

마모되지는 않음

(3) 이선에 따른 장애

①전차선의 아크방전에 따른 열화,손상 ②팬터그래프의 아크방전에 따른 열화,손상

③무선잡음의 발생 ④아크방전에 의한 접지

(4)☆이선장애 대책☆

①전차선 경점을 작게하여 이선을 작게한다

②2대의 팬터그래프를 모선에 연결하여 아크방전의 발생을 작게한다.

③내아크성이 우수한 재료를 사용하여 아크방전이 발생해도 미치는 장애를 작게한다.

7) 전차선의 마모

(1) 전기적 마모(용착마모)

①팬터그래프와 전차선의 불완전 접촉 또는 이선등에 의하여 발생하는 아크가 원인

②전차선의 구배변화점, 경점개소, 장력 부적정 개소, 습동면의 요철이 문제

(2) 기계적 마모(절삭마모)

①팬터그래프의 습판과 전차선간의 기계적 마찰 및 충격에 따라 발생

②팬터그래프의 압상력이 크고 습판재질의 강도가 크면, 기계적 마모가 많으며

마찰계수에 비례하고 고속으로 될수록 적게 된다.

③전류가 작은 교류구간에서는 기계적 마모가 크고, 직류구간에서는 전기적 마모가 크다.

(3) 전차선 마모에 영향을 주는 요소

①팬터그래프의 압상력 ②집전전류 ③운전속도 ④전차선의 온도 ⑤집전판의 재질

⑥팬터그래프의 구조와 개수 ⑦전차선의 온도 ⑧궤도조건, 차량동요

(4)☆전차선 마모 관리상의 요주의 개소☆

①에어섹션, 부스터섹션, 에어조인트 개소등 (특히 역행개소)

②역행개소의 급전분기 및 더블이어등의 경점개소 부근

③전차선 교차개소등의 굴곡개소

※☆경점☆ : 전차선에서 부분적으로 중량이 큰개소를 말함

①전차선 접속개소 ②곡선당김금구, 진동방지금구의 취부 개소

(5) 전차선 마모율(mm/1만 Panto)

(6) 전차선 수명강화 (전차선 마모 경감대책)

①Sn합금 전차선 : 내마모성을 향상

②철,알루미늄 전차선(TA전차선) : 내마성 향상

③종형 전차선 : 마모되는 면이 크게 되도록 단면을 변형

④횡권 전차선 : 전차선을 드럼에 횡방향으로 감아 국부 마모 경감

 

※☆트롤리선의 국부마모 방지대책☆

①전차선의 구배 및 구배의 차를 작게 가선한다

②전차선의 장력을 일정하게 한다

③전차선의 경점을 적게하며, 이선이 발생치 않도록 한다.

④전차선을 드럼에 횡으로 감아서, 습동 단면의 굴곡이 없도록 한다.

 

8)☆전차선의 표준장력☆

 

(2)☆일괄 자동장력 조정하는 경우 표준장력 To(5%)☆

To = T(1 - 0.05)

 

3)☆전차선만 자동장력 조정하는 경우 표준장력 (15%)☆

To = T(1 - 0.15)

9) 전차선의 단선시점

 

I×t ≥ 750 I:아크전류[A], t:지속시간[sec]

 

※ 전차선의 마모한도

 

3. 조가선(종류: ①St:아연도강연선 ②CdCu:카드뮴동연선)

1) 조가선에 요구되는 성능

①기계적 강도가 클 것 ②내식성이 클 것 ③내마모성이 클 것 ④도전성이 좋을 것

⑤선팽창계수가 적절할 것

 

2) 전차선의 가고․경사

(1) 표준가고(H)의 계산

 

※☆가고☆: 지지점에서 조가선과 전차선과의 수직 중심간격(역간:960mm, 역구내:710mm)

(2) 전차선의 경사

지지점에 있어서 조가선과 전차선을 연결하는 면이 궤도 중심면과 이루는 각도는

10˚이하로 한다.

☞ 조가선 작용하중: ①지지점: 만곡하중, 인장하중 ②경간 중앙부분: 인장하중

3)☆조가선의 접속☆

①와이어 클립에 의한 접속 ②쐐기형 클램프에 의한 접속 ③B금구에 의한 접속

④압축 슬리브에 의한 접속

4) 이종금속의 접촉부식

(1)☆이종금속의 접촉 부식요인☆

①수분의 부착, 온도의 영향 ②부식환경의 영향 ③온도조건 ④분진의 부착

(2) 이종금속의 접촉에 의한 부식방지 방법

①이종 금속간을 절연 ②중간금속을 삽입 ③전위차가 상호 근접한 금속을 선정

※☆상대전위차와 부식의 정도☆

 

상대 전위차	부식층 금속의 부식정도
0～0.2	거의 부식되지 않는다
0.2～0.8	약간의 부식이 진행된다
0.8～1.2	심한 부식이 진행된다
1.2이상	조합 사용이 불가능 하다

 

5) Y선

변Y형 심플 커티너리식 전차선에서 지지점 부근에 삽입하는 소경간 조가선을 말함

지지점의 경도를 완화 시켜 경간 중앙 가선의 탄성을 균등화 함으로써 집전특성을 향상

6) 행거, 드로퍼

(1) 행거, 드로퍼에 요구되는 성능

①기계적 강도가 클 것 ②가벼울 것 ③내부식성이 좋을 것 ④점검등이 용이할 것

(2)☆행거, 드로퍼의 설치간격☆

①행거: 5m ②드로퍼: 10m

(3) 행거,드로퍼의 최소길이 : 150mm

(4) 양단의 가고가 같고 트롤리선이 수평인 경우 행거, 드로퍼 길이의 계산

4. 귀선의 종류

1) 부급전선(NF)

통신 유도장해를 경감하기 위해서는 흡상변압기 급전방식으로 레일에 흐르고 있는

귀선전류를 흡상변압기에 의하여 흡상하여 강제적으로 변전소에 되돌려 보내기 위하여

귀선과 레일에 병렬로 접속시킨 전선을 말함

2) 흡상선

교류 전차선로의 통신 유도장해를 경감하기 위하여 부급전선이 있는 흡상변압기

급전방식의 변전소 바로 근처 및 인접 흡상변압기의 중간지점 부근에서 부급전선과

레일과를 접속하는 선을 말함

3) 중성선

단권변압기 급전방식의 변전소등에 설비되어 있는 단권변압기의 중성점과 레일의

임피턴스 본드의 중성점을 연결하는 선을 말함

4) 보조귀선

귀선로의 전기저항이 높은 경우는 전압강하나 전력손실이 크게되고, 대지에의 누설전류

가 증가하여 전식의 원인이 되므로 직류 전차선로의 전압강하 및 레일의 전위상승

억제 목적으로 시설

5) 변전소 인입귀선

직류 급전방식의 변전소 인입개소에서 레일과 변전소 부극모선을 접속하는 선을 말함

5. 진동방지, 곡선당김장치

1)☆진동방지, 곡선당김장치의 역할☆

①전차선의 동요를 억제 ②전차선을 곡선로에 적합한 소정의 위치에 가선되도록 한다

③풍압 및 팬터그래프의 습동등에 따라 팬터그래프의 집전이 가능 하도록 전차선의

위치를 양호한 상태로 유지

2) 진동방지 금구의 적용

①본선: 궁형 ②측선: 직선형

※진동방지장치: 가공전차선 및 보조 조가선의 횡진방지 장치

6.☆교차(건널)선 장치 (팬터그래프가 전차선에 할입하는 사고를 방지하는 장치)☆

전차선 교차개소에 설비된 장치, 선로의 분기개소에서 상호 전기차가 운전 가능 하도록

전차선을 교차시켜 팬터그래프의 집전을 가능하게 하기 위한 설비

1) 건널선 장치의 설치방법

①주요선의 전차선을 하부에 둔다 ②전차선이 교차하는 위치에는 교차금구를 설치한다

③교차금구는 전차선의 이동에 따라 교차하는 전차선, 곡선금구등과 조화하여 팬터그래프

의 통과에 지장을 주지 않도록 설치한다

④전차선과 교차금구가 접촉하지 않도록 분기기의 크기(번수)에 적합한 길이의

교차금구를 취부한다.

 

분기기 번호	표준길이
12번 포인트 이하	1,400mm
16번 포인트	1,800mm

※ 건널선 장치의 균압선 접속방법(조가선은 카드뮴 동연선): T-M-M-T

※ 건널선 장치의 전차선 접속개소는 궤도 중심선과 전차선의 간격이 0～1200mm이내에

설치 해서는 않된다.

7. 구분장치

1) 구분장치의 역할 : 전차선을 전기적으로 구분하는 장치

2) 설치방법

①전기차의 운전계통에 대응하여 상․하선별 또는 방면별로 구분

②대역사 구내, 차량기지는 본선으로부터 분리하여 계통을 구분

③역구내의 선로배선과 전환 운전의 가능성 및 전기차고로부터 본선에의 출입방향을

고려하여 구분

④보수작업 구간을 설정하기 쉽도록 구분

⑤보호계전기의 사고 검출 능력에 상응 하도록 구분

3)☆구비조건☆

①충분한 절연성을 가질 것 ②팬터그래프의 통과에 지장이 없을 것

③가볍고 기계적 강도가 클 것

4)☆구분장치의 분류☆

※ 데드섹션의 길이 아크 신도값 3(mm/KVA), 최대 아크에너지 2600(KVA) 전기적 절연길이(아크 신도값×최대 아크에너지) 3(mm/KVA)×2600(KVA)=7800mm ≒8m, 팬터그래프 간격 : 13m ①동력 분산방식: 전기적 절연길이 + 팬터그래프 간격 + 여유(1m) = 8+13+1=22m ②동력 집중방식: 전기적 절연길이 = 8m

 

☞ 급전구분소(SP)의 전차선 인출개소에 설치하는 구분장치: 데드섹션

☞ 에어섹션 개소에서 구분용 애자의 하단은 본선의 전차선 높이에서 200mm이상 올린다

☞ 복선구간에서 출발신호기 부근에 설치하는 구분장치는 입환을 행하는 역 끝단의 분기기

로 부터 열차의 길이에 50m를 더한 길이 이상 이격한 위치에 설치

☞ 입․출고선에 설치하는 구분장치는 차량 정지표지로부터 1차량 길이 만큼 앞쪽에

20m이상 이격한 위치에 설치

 

※☆이격거리☆ ①에어섹션: 전차선 상호 이격거리 300mm, 부득이한 경우AC:250mm, DC:200mm ②에어조인트: 전차선 상호 이격거리 150mm

 

8. 인류장치(장력 조정장치)

경년 및 전차선의 마모, 온도변화 등에 따른 전선의 신축작용을 흡수하는 장치

1) 고정식 인류장치

(1) 단독식: 조가선과 전차선을 각각 단독으로 인류

(2) 일괄식: 조가선과 전차선을 같이 인류

2)☆조정식 인류장치☆

(1)☆자동식☆

①활차식 장력 조정장치(주로사용) ②스프링식 장력 조정장치

③레버식 장력 조정장치 ④유압식 장력 조정장치

(2)☆수동식☆

①와이어 턴버클 ②조정 스트랩

3) 활차식 장력 조정장치에서 장력추 취부용 지지대 간격에 따라 허용되는 전차선 길이L[m]

※☆전차선의 신축 허용범위(I)☆

장력추의 유효 동작범위 : 3600mm, 활차비 1:4

※인류구간의 길이 및 설치수량

①활차식 자동 장력 조정장치의 경우

㉠800m이하: 한쪽 ㉡800m초과～1600m이하: 양쪽

②스프링식 자동 장력 조정장치의 경우

㉠300m이하: 한쪽 ㉡300m초과～600m이하: 양쪽

☞ 구배구간에서 자동장력 조정장치를 한쪽에 설치할 경우 아래쪽에 설치한다.

☞ 인류구간 표준길이 : 직선 구간을 기준으로 1600m 이하

☞ 절연구분장치(데드섹션)의 인류구간의 길이는 600m 이하로 설치

※프리 스트레치 공법: 전차선 가설시 상시 사용 장력보다 큰 장력(인장하중의 50%정도)을

단시간 동안 가해서 미리 전선을 늘려 신장 시켜 주는 공법

9.☆흐름방지 장치 : 한쪽 방향으로 전차선이 흐르는 것을 방지하는 설비☆

1) 전차선의 흐름 요인

①활차식 장력 조정장치의 장력추 중량의 불균형 ②선로조건(선로 구배, 선로 곡선부)

③가동 브래킷이 O형 또는I형이 연속하는 경우 ④기상조건(풍향, 풍압)

2) 흐름방지 장치의 인류구간의 설치 위치 : 중성점

전차선의 장력이 평행이 되는 개소(양측의 억제저항이 같게되는 지점)즉 중성점에 설치