[논문]직류철도의 레일누설전류 밑 전위평가

한문섭; 정호성; 김주락; 길경석

직류철도의 레일누설전류 밑 전위평가
Evaluation of Rail Leakage Current and Potential in DC Railway 원문보기

한국철도학회 논문집 = Journal of the Korean Society for Railway, v.12 no.1 = no.50, 2009년, pp.161 - 166

한문섭 (한국철도기술연구원, 집전전력연구실) , 정호성 (한국철도기술연구원, 집전전력연구실) , 김주락 (한국철도기술연구원, 집전전력연구실) , 길경석 (한국해양대학교 전기전자공학부)

초록
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직류급전시스템은 주로 비접지방식을 사용하지만 레일과 대지간이 긴 거리를 평행하게 구성되어 레일저항과 레일-대지간 콘덕턴스가 존재하여 레일전위와 누설전류가 발생한다. 레일전위는 인체에 전기적 쇼크를 주고 누설전류는 인근 매설 철 구조물에 전해적 부식을 주게 된다. 그러므로 이러한 영향을 줄이고, 방지와 감시하는 설계기술이 현 직류급전시스템에서는 중요한 요소이다. 레일전위와 누설전류의 해석은 전파이론에 의해 이루어졌으며 레일저항과 레일-대지간 콘던턴스의 상태를 유지하기 위해 레일누설전류를 감시/제어하는 방안이 제안되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

DC feeding system is mainly floating but rail potential and leakage current are due to long parallelism between rails and ground, namely rail resistance and rail to ground conductance. Rail potential causes electric shock to human and rail leakage current causes electrolytic corrosion to nearby the buried metals. Therefore the design technologies to reduce, protect and monitor these effects are important in recent DC feeding system. Rail potential and leakage current are analysed based on propagation theory that is utilized. Monitoring and controlling rail leakage current is proposed in order to maintain rail resistance and rail to ground conductance.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 비접지 직류급전시스템에서 문제시 되는레 일누설전류와 전위를 제한하기 위한 방안을 마련하였다.

가설 설정

본 논문에서는 접지방식에 따른 레일전위와 누설전류를 해석하기 위해 대지를 송전라인으로 가정하여 전파방정식을 사용하였다. 일반적으로 접지 설계시 10가지의 파라미터를 고려할 수 있으나 주요 4개의 파라미터를 이용하여레일전위와 누설전류의 변화를 살펴보았다.

제안 방법

일반적으로 접지 설계시 10가지의 파라미터를 고려할 수 있으나 주요 4개의 파라미터를 이용하여레일전위와 누설전류의 변화를 살펴보았다. 그리고 레일전위 또는 누설전류를 제한하기 위하여 적절한 관리기법을제시하였다.
두 파라미터 해석을 위해 전파방정식을 사용하였으며 양변전소 중간에 차량이 있을 경우의 일반 모델을 사용하여 그 특성을 분석하였다.
5와 같이 두 변전소간을 1대의 전동차가 운행하는 조건으로 파라미터 분석을 수행하였다. 레일전위와 누설전류에 대한 설계 파라미터는 대략적으로 9가지로 나눌 수있으며 그중 레일저항, 레일과 대지간 콘덕턴스, 귀선전류및 변전소간 거리의 변화에 대해 2.2항의 방법을 이용하여결과를 도출하였다. 그 외의 파라미터로는 회생제동이 고려되어야 할 것으로 판단된다.
변전소간의 거리를 변화하면서 레일전위와 레일-대지간컨덕턴스간의 관계를 검토한다. 실제로 건설후 유지보수체계는 상당히 중요하다.
사용하였다. 일반적으로 접지 설계시 10가지의 파라미터를 고려할 수 있으나 주요 4개의 파라미터를 이용하여레일전위와 누설전류의 변화를 살펴보았다. 그리고 레일전위 또는 누설전류를 제한하기 위하여 적절한 관리기법을제시하였다.

성능/효과

(1) 변전소간의 거리가 2km인 경우 레일-대지간 콘덕턴스의 변화에 따른 레일전위의 변화는 미소하다. 설계시 레일 전위는 변전소간의 거리에 따라 좌우된다.
결론적으로 레일누설전류는 레일저항의 변화에 따라 거의 비례관계를 갖고 있음을 알 수 있으며, 레 일-대지간 콘덕턴스의 증가량도 비례관계를 갖고 있어 레일누설전류를 제한 한다면 레일저항을 알 경우 레일-대지간 콘덕턴스를 측정하지 않아도 예측이 가능하다.
알 수 있다. 그리고 레일과 대지간 콘던턴스가 0.1 에서 10배씩 증가할 때 레일전위는 감소하고 누설전류는 증가함을 볼 수 있다. 이는 당연한 결과라 할 수 있지만 콘덕턴스의 변화를 0.

참고문헌 (7)

Keith Griffiths(2006), Stray Current Control-an application of Ohm's law, EMC in Railways, 28 September
J. G. Yu and C. J. Coodman(1990), Modeling of rail potential rise and leakage current in DC rail transit systems, Inst. Elect. Eng. Colloq. Stray Current Effects of DC Railways and Tramways, London, U.K., October
Chien-Hsing Lee and Chien-Jung Lu(2006), Assessment of Grounding Schemes on Rail Potential and Stray Currents in a DC Transit System, IEEE Transactions on power delivery, Vol. 21, No. 4, October

상세보기
P.J.aylott, Stray current corrosion management strategies for DC traction system, IEE seminar
한문섭(2007), 직류급전시스템의 레일전위와 누설전류 관점에서의 설계 파라미터 연구, 한국철도학회 춘계학술대회
한문섭(2008), 직류급전시스템에서의 누설전류 고찰, 대한전기학회 전력기술부문회 전력계통연구회 춘계학술대회
Moonseob Han(2008), Investigation of rail potential on the rails in DC Railway, ICEE

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