The owner of underground metallic structures (gas pipeline, oil pipeline, water pipeline, etc) has a burden of responsibility for the corrosion protection in order to prevent big accidents like gas explosion, soil pollution, leakage and so on. So far, Cathodic Protection(CP) technology have been imp...
The owner of underground metallic structures (gas pipeline, oil pipeline, water pipeline, etc) has a burden of responsibility for the corrosion protection in order to prevent big accidents like gas explosion, soil pollution, leakage and so on. So far, Cathodic Protection(CP) technology have been implemented for protection of underground systems. The stray current from DC subway system in Korea has affected the cathodic protection (CP) design of the buried pipelines adjacent to the railroads. In this aspect, KERI has developed a various mitigation method, drainage system through steel bar under the rail, a stray current gathering mesh system, insulation method between yard and main line, distributed ICCP(Impressed Current Cathodic System), High speed response rectifier, restrictive drainage system. We installed the mitigation system at the real field and test of its efficiency in Busan and Seoul, Korea. In this paper, the results of field test, especially, distributed ICCP system is described.
The owner of underground metallic structures (gas pipeline, oil pipeline, water pipeline, etc) has a burden of responsibility for the corrosion protection in order to prevent big accidents like gas explosion, soil pollution, leakage and so on. So far, Cathodic Protection(CP) technology have been implemented for protection of underground systems. The stray current from DC subway system in Korea has affected the cathodic protection (CP) design of the buried pipelines adjacent to the railroads. In this aspect, KERI has developed a various mitigation method, drainage system through steel bar under the rail, a stray current gathering mesh system, insulation method between yard and main line, distributed ICCP(Impressed Current Cathodic System), High speed response rectifier, restrictive drainage system. We installed the mitigation system at the real field and test of its efficiency in Busan and Seoul, Korea. In this paper, the results of field test, especially, distributed ICCP system is described.
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문제 정의
현장실증실험을 통하여 검증하였다. 본 논문에서는 전식대책 (안) 중에서 분포형 정류게에 대한 현장 실증시험결과에 대하여 소개한다.
본 논문에서는 최근 도심지에서의 DC 지하철에 의한 누설전류가 지하에 매설되어 있는 국가 기간시설물에 영향을 주어 전식을 발생시키고 있어, 이에 대한 대책에 대하여 검토하였다.
본 논문에서는 현장실증실험을 위해 서울지역에 있는 임의의 도시가스 배관(PE-Coated Steel Pipe, 500x약 4km)에 대하여 분포형 외부 전원법의 성능 평가시험을 수행하였다.
그러나 무분별한 배류 기사용은 또 다른 문제점으로 발생시키고 있으며, 선진국에서는 배류기를 철거하는 추세에 있다.[12]~[1이
이에 발맞추어 본 논문에서도 제한적인 배류기 사용은 물론, 여러 가지전식대책(안)을 제시하고자 한다
.
향후 제안 된 방법에 대한 검증 실험을 보완하여 표준화하여 실제 현장에 적용하도록 권장하고자 한다.
제안 방법
, 및 와 같이 6대(R5-1~ R5-6)의 분포형 정류기를 설치하였으며, 출력은 DC15[V] 300[mA]으로 조정 하였고, 6 대의정류기를 시간 동기화를 시켜 도시에 On/Off 하면서 방식전위를 측정하였다.
따라서 한국전기연구원에서 지하철의 누설전류로 인한 전식대책(안)을마련하고 현장실증실험을 통하여 검증하였다. 본 논문에서는 전식대책 (안) 중에서 분포형 정류게에 대한 현장 실증시험결과에 대하여 소개한다.
본 논문에서는 전식대책 중, 분포형 외부원법에 대하여 현장 실증을 통하여 성능 평가 하였으며, 그 결과는 아래와 같다.
성능/효과
<그림 7>에서 알 수 있듯이 전체 실험시간 중 방식기준을 만족하는 시간을 의미하는 "방식률"을 비교하면 실험구간에서 분포외전을 작동시키지 않은 경우의 방식률이 약 82%인데 비해서, 분포외전을 작동시키자방식률이 93%로 11%P 방식상태가 향상된 것을 알 수 있다. 특히, 실험 중 6대의 분포외전의 출력을 각각 0.
(1) 양극을 배관으로부터 1m, 5m 그리고 10m 떨어진 지점에 시설하고 배관의 길이방향으로 방식전위를 측정한 결과, 양극과 배관의 이격거리가 약 10m 이내인 경우에는 전체 방식전류분포에 큰 영향을 미치지 않고 불균일한 전위분포가 얻어진다. 즉, 균일한 분포를 유지시키기 위해서는 10m보다 더 이격시켜야 하나, 이럴 경우 타 시설물에 간섭을 줄 수 있다.
(2) 분포형 정류기의 출력을 DC15[V] 300[mA]으로 조정하여 On/Off 할 경우, 타 간섭정도는 0~60mV 정도로 매우 낮아서 타 가스 배관의 방식 상태에 거의 영향을 미치지 않음을 확인 하였다.
(3) 전체적으로 분포형 정류기를 On 했을 경우 음 분극 됨을 확인 하였다.
(4) 분포형 정류기를 On 했을 경우의 방식률은 82%에서 93%로 약 11% 향상됨을 확인하였다.
그 결과, DC 전철 측 누설 저감 대책으로 누설전류포집 시스템, 누설전류 포집 시스템 및 차량기지/레일 본선 절연시스템이 효과가 있을 것으로 검토되었으며, 지하 매설배관 측 간섭 대책으로는 제한적 배류 시스템, 분포형 외부전원 시스템 그리고 방식전위 속응제어형 정류기들이 효과 있을 것으로 검토 되었다.
그림에서 양극 위치에서의 on/off전위차는 위치에 따라서 다르지만 약 0.4 ~ 1V, 양극과 양극 사이에서는 약 100mV 이상, 최대 500mV 정도까지 측정되었으며 모든 측정지점에서 on/off전위가 방식 기준을 만족하고 있음을 알 수 있다. 또한, 전체 on전위도 -1 ~ -3VCSE 사이의 매우 균일한 전위분포를 나타내고 있다.
그림에서 볼 때 양극과 배관의 거리가 가까울수록 양극 인근에서의 on/off 전위차이는 크나 이격 거리에 관계없이 양극으로부터 약 120-130m 정도 벗어나면 on/off전위차이가 약 100mV 정도로 감소하며세 경우에 큰 차이를 발견할 수 없었다. 이러한 결과로부터 양극과 배관의 이격거리가 약 10m 이내인 경우에는 전체 방식전류분포에 큰 영향을 미치지 않고 불균일한 전위분포가 얻어지는 조건이라는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 분포형 외부전웝법을 적용한 결과, 타 시설물에는 간섭을 주지 않으면서 방식효율을 향상 시킬 수 있을 확인하였다.
즉, 타 가스 배관의 on/off전위는 거의 차이가 없고, 간섭정도는 0~60mV 정도로 매우 낮아서 타 가스배관의 방식상태에 거의 영향을 미치지 않고 있다. 이상으로부터 분포외전을 적용하여 배관의 방식상태를 충분히 기준값 이하로 유지하면서 타 시설물에 간섭을 주지 않는 것을 확인하였다
93%로 11%P 방식상태가 향상된 것을 알 수 있다. 특히, 실험 중 6대의 분포외전의 출력을 각각 0.3A로 최소로 낮춘 상태에서 실험이 이루어졌으므로, 주변 배관에 간섭을 일으키지 않을 정도로 출력을 증가시킨다면 100%에 가까운 방식률을 얻을 수 있을 것으로 판단된다.
후속연구
한편, 전기방식설비를 채택한 시설물 소유자들은 안정적으로 시설물을 유지하기를 원하지만 외부로부터 예상치 않은 누설전류(Stray Current) 에 의한 간섭이 발생하여 지하에 매설되어 있는 금속매설물들이 전식을발생할 수 있어 이에 대한 대책이 필요하다.
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