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고속철도시스템에서 낙뢰로 인해 전차선에 유도되는 서지전압의 해석
Analysis on Induced Surge Voltage of Electric Car Line affected by Lightning in Rapid-Transit Railway System 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.29 no.5, 2015년, pp.65 - 70  

이성근 ,  이건아 (한양대 대학원 전기공학과) ,  고광철

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Lightning is one of hazards affecting the rapid-transit railway system. There are two effects, which are direct lightning surge to electric car line and induced lightning surge. Protection methods for the direct lightning surge are studied with various occasions, however, study of induced lightning ...

주제어

#Lighting   #Iinduced Lightning Surge   #Rapid-Transit Railway System   #Electric Car Line  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 고속철도시스템의 전차선에 영향을 미치는 유도 서지 전압을 해석하였다. 연구는 크게 감쇠 모델, 전자기파 유도 모델, 철도 급전 시스템 모델로 나뉘어 있다.
  • 본 논문에서는 전차선로 주변에 떨어진 낙뢰에 의해 발생하는 다양한 파형의 전자기파가 전차선에 유기되는 과정을 회로모델링하였다. 기존의 전자기파에 의한 전송선로의 커플링 모델이 연구되었다[5-6].
  • 기존의 전자기파에 의한 전송선로의 커플링 모델이 연구되었다[5-6]. 이 논문은 전송선로 모델링뿐만 아니라 전자기파의 발생부터 커플링까지 통합적 회로모델링을 구현하였다. 또 전차선에 대한 유도서지전압 현상을 개략적으로 해석하는 것을 목표로 하고, 추가적인 연구를 통해 비선형적인 유도서지전압 현상을 회로해석으로 분석할 것이다.

가설 설정

  • 표 2는 전자기파 결합 시뮬레이션 조건의 값을 나타낸다. 본 논문은 뇌격지점 및 뇌격의 진전속도 등에 의해 시뮬레이션 조건과 같은 전자기파가 생성되었다고 가정하여 진행하였다.
  • 그림 2는 유도 뇌 서지에 의한 전차선 영향을 보여준다. 이 현상을 회로 해석하기 위해 낙뢰에서 발생되는 전자기파를 집중된 소스에 의해 발생하는 것으로 가정하였다. 집중된 소스에 의한 거리에 따른 전자기파 전력의 변화는 식 (1)과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
고속철도시스템에 큰 피해를 줄 수 있는 위협 중 하나는? 낙뢰는 고속철도시스템에 큰 피해를 줄 수 있는 위협 중 하나이다. 이런 이유로 고속철도 차량의 전력설비 또는 전차선의 보호 및 차폐에 대한 많은 연구들이 선행되어 왔다[1-3].
본 논문에서 고속철도시스템의 전차선에 영향을 미치는 유도 서지 전압을 해석하였는데, 연구 결과는? 본 논문에서는 고속철도시스템의 전차선에 영향을 미치는 유도 서지 전압을 해석하였다. 연구는 크게 감쇠 모델, 전자기파 유도 모델, 철도 급전 시스템 모델로 나뉘어 있다. 낙뢰로 인한 전자기파를 3가지 파형으로 나뉘어 시뮬레이션하였고, 상승 및 하강시간이 가장 빠른 구형파에서 가장 큰 진동을 알 수 있었다. 이 논문에서 제시하는 모델들을 이용하여, 기존의 전차선 모델과 결합하여 통합적인 회로모델링을 구현하였다.
회로모델링에서 사용되는 EMTP의 강점은 무엇인가? 낙뢰로 발생된 전자기파가 전송선에 유기되는 현상을 쉽고 간단하게 예측하기 위해, 전 시스템을 회로 모델링하였다. 이 연구에서 사용되는 회로모델링은 과도 현상 해석에 강점을 가지고 있는 EMTP(Electro Magnetic Transients Program)가 이용되었고[7], ATP Draw 5.6 버전을 사용하였다.
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참고문헌 (11)

  1. K. I. Park, S. H. Chang, C. K. Choi, "Fault Location Estimation Algorithm in the Railway High Voltage Distribution Lines Using Flow Technique", Journal of Korea Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 22 (2), pp. 71-79, 2008. 

  2. M. A. Haddad, V. A. Rakov, and S. A. Cummer, "New measurements of lightning electric fields in Florida: Waveform Characteristics, interaction with the ionosphere, and peak current estimates", Jour. of Geophysical Research, 117 (D10101), 2012. 

  3. S. J. Rim, J. C. Kim, D. W. Choo, Y. C. Chong, S. H. Chang, "Shielding Effects of an Overhead Ground Wire in the Electric Railway Systems due to Direct Lightning Strokes", Journal of Korea Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 15 (3), pp. 91-96, 2001. 

  4. B. H. Lee, S. M. Kang, J. H. Eom, S. C. Lee, S. G. Kim, "Wet Flashover Characteristics and Reform Measure of a Conventional Lightning Rod against Lightning Impulse Voltages", Journal of Korea Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 16 (3), pp. 93-100, 2002. 

    원문보기 상세보기 crossref

  5. F. Rachidi, "A Review of Field-to-Transmission Line Coupling Models With Special Emphasis to Lightning-Induced Voltage on Overhead Lines", IEEE Trans. Electromagn. Compat., 54 (4), pp. 898-911, 2012. 

    상세보기 crossref

  6. C. A. Nucci, R. Rachidi, "On the Contribution of the Electromagnetic Field Components in Field-to- Transmission Line Interaction", IEEE Trans. Electromagn. Compat., 37 (4), pp. 505-508, 1995. 

    상세보기 crossref

  7. K. T. Kim, J. S. Kwak, D. J. Kweon, K. S. Koo, J. W. Woo, "A Study on the Effects of Line Constants Models for the Overvoltage Analysis in EMTP", Journal of Korea Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 24 (10), pp. 33-41, 2010. 

  8. David K. Cheng, Field and Wave Electromagnetics 2nd : Plane Electromagnetic Waves, pp.357, Addison Wiley. 1989. 

  9. S. G. Lee, Y. M. Cho, K. C. Ko, "The Influence on Traction Return Current by Pantagraph Detachment Frequency of High-speed Train", Journal of Korea Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 28 (9), pp. 8-13, 2014. 

    원문보기 상세보기 crossref

  10. K. A. Lee, K. C. Ko, "Propagation Model of High-Power Electromagnetic Pulse by Using a Serial-Parallel Resistors Circuit", IEEE Trans. Plasma Sci., 42 (10), pp. 3309-3312, 2014. 

    상세보기 crossref

  11. Paul W. Smith, Transient Electronics : Pulsed circuit technology, pp.41-70, John Wiley & Sons Ltd, 2002. 

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