[논문]전기철도차량 주변압기의 %임피던스에 따른 차단기 개폐시 과도특성 분석

창상훈

doi:10.5370/kiee.2014.63.5.719

전기철도차량 주변압기의 %임피던스에 따른 차단기 개폐시 과도특성 분석
Transient Characteristics by Transformer %Impedance at the time of Opening the Main Circuit Breaker on the Electric Railway Vehicle 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.63 no.5, 2014년, pp.719 - 725

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Transient of Electric railway vehicle occurs when change to another state. The duration of the transient phenomenon only takes a few second. During this time is considered, the present of short circuit current and the normal state, the energy is present in the form of a magnetic field. Recognized by the vibration of the transient voltage or transient current at witch energy is present in the field. This paper is presented the result of transient characteristics by transformer % impedance at the time of opening and closing of the main circuit Breaker on the electric railway vehicle.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 논문에서는 전기철도차량 운행시 변전소 및 급전구분소 통과시 주차단기를 개폐할 때 차량에 탑재된 주변압기(Main Transformer)의 %임피던스에 따른 과도특성을 분석하였다.

제안 방법

전차선과 조가선의 경우, 수 m마다 드로퍼로 연결되어 있으므로 등전위 도체로 분류가 가능하며 계통을 해석할 때에 그룹핑 된다. 그러나 레일, 가공보호선, 접지선의 경우에는, 공통으로 연결되어 있으므로 하나의 등전위 도체로 고려하는 것이 일반적인 해석방법이지만, 본 과제의 특성 상 상행․하행 각 2 개의 레일도체만 구룹핑하는 것으로 해석모델을 구성하였다.[5]
철도차량용 주변압기는 중량, 단락전류, 차단기의 정격차단전류, 전압강하, 부하손, 각종 전력기기 및 고압케이블 등의 단락강도에 영향을 주게 되므로 이러한 점을 고려하여 선정한다. 본 논문에서는 철도차량용 주변압기 %임피던스에 따른 차단기를 투입 시 발생하는 과전압을 모의하였다. 변압기 %임피던스는 0.

대상 데이터

차량에 전력을 공급하기 위한 고압인통선 사양은 표 6에 나타내었다. 고압인통선 모델링을 위하여 PSCAD/EMTDC library에서 제공하는 Bergeron 모델을 사용하였다.

성능/효과

연구결과 주변압기 %임피던스가 커짐에 따라 과전압의 크기가 증가하는 것으로 분석되었다. 다만, 그 차이가 크지 않는 것은 차단기의 투입에 따라 발생하는 서지의 성분 중 공진성 고주파수 진행파 성분이 최대서지전압이 나타나기 전에 감쇠되어 최대전압 크기에 영향을 주지 못하기 때문이다.
다만, 그 차이가 크지 않는 것은 차단기의 투입에 따라 발생하는 서지의 성분 중 공진성 고주파수 진행파 성분이 최대서지전압이 나타나기 전에 감쇠되어 최대전압 크기에 영향을 주지 못하기 때문이다. 차량에 발생하는 과전압은 주차단기의 재점호 과정에서 발생하는 스위칭 서지로 인해 발생하는데 스위칭 과도과전압의 크기는 정격의 약 160%대로 높게 형성됨을 알 수 있다.

후속연구

이번 논문은 주변압기의 %임피던스의 크기에 따른 과전압의 영향을 분석하였다. 향후에는 차량용 주차단기인 진공차단기의 개폐시 고주파 재발호 진동이 발생해 주변압기의 공진주파수와 일치되어 주변압기 내부에서 공진 확대로 권선의 절연이 파괴되는 현상에 대하여 이론적인 검토 및 실제시험을 통해 원인을 분석하고자 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	주변압기의 용량의 선정 기준은 무엇인가?	주변압기의 용량은 견인전동기의 정격출력 및 보조전원의 용량에 의해 결정되지만 차량의 속도 및 중량, 선로상태, 기관차의 효율 등 운전조건도 고려하여 선정한다.
	개폐 과전압 (switching Over voltages)이란 무엇인가?	전기철도 운행구간에서 발생하는 이상전압은 자연현상인 뇌(雷)에 기인하는 것과 회로의 개폐, 고장 등이 원인이 되는 것으로 크게 구별할 수 있으며, 이상전압은 계통에 최고 사용전압 이상의 전압이 발생한 경우의 전압으로 전력계통의 내부요인에 의한 것과 외적 요인에 의한 것이 있다. 이상전압의 발생은 다양한 원인이 있으나, 일반적으로 보면 내적 요인으로는 개폐 이상전압, 고장 시의 과도이상전압, 계통조작과 고장 시의 지속 이상전압 등이 있으며, 전기철도차량의 주차단기(Main Circuit Breaker)의 개폐 조작에 따른 과도현상 때문에 발생하는 이상 전압을 개폐 과전압 (switching Over voltages)라고 부른다. 외적 요인으로는 유도뢰, 직격뢰 및 다른 선로와의 혼촉 및 유도 등으로 분류하고 있다.
	개폐 과전압의 투입 과전압과 개방 과전압을 비교하시오.	개폐 과전압은 전기차량의 건전한 회로에서 차단기를 투입하였을 때 일어나는 투입 과전압과 회로를 차단하였을 때 일어나는 개방 과전압으로 나누어지는데 이들은 어느 것이나 선로 전압에 급격한 변화를 주어서 때로는 아주 높은 이상 전압에 이를 수도 있다. 일반적으로 회로를 투입할 때보다는 개방하는 쪽이, 또 부하가 있는 회로를 개방하는 것보다 무부하의 회로를 투입·개방하는 쪽이 더 높은 이상 전압을 발생한다. 그러므로 이상 전압이 가장 큰 경우는 무부하시의 투입·개방의 경우이다.

참고문헌 (9)

Lou van der Sluis, "Transients in Power Systems", John Wiley & Sons, LTD, 2001.
Korea Railroad Research Institute, "A Study on Transient characteristic of Railway Track Circuit at Dead Section" 2005
Hitoshi Hayahiya, Koji Ajiki, "Closing Surge and Surge propagation at SHINKANSEN Changeover Section", IEEJ Trans. IA, Vol. 126, No.3, 2006.
Sang Hoon Chang et al, "Harmonic Analysis for Power Supply System Using Four-Port Model", Trans. KIEE, Vol. 51A, No. 6, JUNE 2002
Korea University, Development and Application of Urban AC Railway Power System Analysis Model Using PSCAD/EMTDC", Urban Transit Standardization R&D Report, KRRI, 2002. 11
Han Min Lee et al, "A Reduction Equivalent Constant of the Catenary System, Trans. KIEE, Vol. 53A, No. 8, AUG, 2004
S. Hatsukade and T. Maeda : Experiment and basic analysis of the surge on a Rolling Stock's Body, IEEJ Trans. PE, Vol.125, No.8, 2005.
Zlatoje Zdravkovic, Petar Vukelja, Jovan Mrvic "Insulation co-ordination for continuous operating voltages and temporary over voltages", Electrical Engineering (2006) 88 : 441-446

상세보기
IEEE WG 3.4.11, Modeling of Metal Oxide Surge Arresters, IEEE Transactions on Power Delivery, pp. 393-398, 1992.07

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