초록

본 연구과제의 최종목표는 경량전철시스템의 신뢰성 및 안전성을 보장할 수 있는 전력공급 시스템을 구현하기 위한시스템 해석, 설계를 바탕으로 주요 기기의 개발, 설계, 제작, 설치 및 시험평가기술의 확립에 있다. 아울러 본 연구개발을 통하여 경량전철 시험선에 적합한 전력공급시스템을 구축하고 관련 엔지니어링 기술을 확보하고자 한다.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약문 ...3
• 총목차 ...29
• 표차례 ...40
• 그림차례 ...43
• 제1장 서론 ...48
• 1. 연구개발 개요 ...49
• 2. 보고서 내용 ...49
• 3. 과제 최종목표 및 연차별 수행실적 ...51
• 3.1 연구개발 최종목표 ...51
• 3.2 연차별 연구개발 목표 및 수행내용 ...51
• 제2장 연구개발 수행내용 ...54
• 제1절 경량전철 전력공급시스템 설계 ...55
• 1. 일반 ...56
• 1.1 설계의 개요 ...56
• 1.1.1 기본 및 실시설계의 목적 ...56
• 1.1.2 설계의 범위 ...56
• 1.2 시험선 건설 내용 ...56
• 1.3 시험선 일정 ...57
• 1.4 시험선 운영 ...57
• 2. 전력공급시스템 설계 요구조건 ...59
• 2.1 설비의 개요 ...59
• 2.2 설비별 설계 요구조건 ...59
• 2.2.1 AC 배전반 ...59
• 2.2.2 정류기용 변압기 ...59
• 2.2.3 정류기 ...60
• 2.2.4 DC 배전반 ...60
• 2.2.5 회생용 인버터 시스템 ...60
• 2.2.6 원방제어설비 ...61
• 2.2.7 제어전원설비 ...62
• 2.2.8 전차선 ...62
• 2.2.9 본선 안전 SWITCH SYSTEM(BLUE STATION) ...63
• 3. 전력공급시스템 설계 ...65
• 3.1 설계 요건 ...65
• 3.2 수전 및 변전소 위치 ...65
• 3.3 전차선 전력공급 계통 및 운영 방식 ...66
• 3.4 급전 정류기(변압기) 계통 구성 ...66
• 3.5 회생전력 처리 계통 구성 ...66
• 3.6 시험선 전력공급 계통 시스템 설계 ...67
• 3.6.1 주요 공급설비 ...67
• 3.6.2 전력공급계통의 설계 ...68
• 3.6.3 각 설비의 주요사양 ...69
• 3.7 전력공급시스템 설치 및 공사 특기사항 ...70
• 3.7.1 전력공급시스템 설치 및 공사 특기사항 ...70
• 3.7.2 환경조건 ...70
• 3.7.3 공사시 요구조건 ...71
• 3.7.4 접지 요구조건 ...74
• 3.7.5 설치면적 요구조건 ...75
• 제2절 경량전철 전력시스템 기기 개발 및 제작 ...77
• 1. 전력공급시스템 주요 구성품 개발 내역 ...78
• 1.1 보안방재를 적용한 경량전철용 SCADA 시스템 ...78
• 1.1.1 시스템 구성 ...78
• 1.1.2 보안방재용 SCADA 시스템의 개발 ...83
• 1.2 직류 배전반 ...86
• 1.2.1 직류보호제어장치 ...86
• 1.2.2 직류고속차단기(HSCB)와 단로기 ...96
• 1.2.3 직류배전반 ...103
• 1.3 제3궤조 ...116
• 1.3.1 일반사항 ...116
• 1.3.2 기술사항 ...116
• 1.3.3 적용 규격 ...117
• 1.3.4 시험 및 검사 ...117
• 1.3.5 기술사양의 요약 ...118
• 1.3.6 설치 및 참고도 ...122
• 2. 전력공급시스템 사양 일반 ...123
• 2.1 일반사항 ...123
• 2.1.1 개요 ...123
• 2.1.2 공급범위 ...124
• 2.1.3 준용규격 ...125
• 2.1.4 단위, 언어 등 ...125
• 2.1.5 계약의 이행 ...126
• 2.1.6 보증 ...132
• 2.1.7 기타 ...132
• 2.2 기술 일반 ...133
• 2.2.1 일반 사항 ...133
• 2.2.2 제작 ...136
• 2.2.3 보호(방호)와 방재(보안) ...138
• 2.2.4 시험 및 검사 ...139
• 2.2.5 공급 전압 ...142
• 2.2.6 사용 환경 ...142
• 2.2.7 설계 표준화 및 상호 호환성(대체) ...145
• 2.2.8 전선 및 케이블 연결 ...146
• 2.2.9 도장 ...147
• 2.2.10 포장 ...147
• 2.2.11 Master Key ...148
• 2.2.12 운용 지원(AFTER SERVICE) ...148
• 2.2.13 교육 훈련 ...149
• 2.2.14 조립 설치를 위한 기술지원 ...149
• 2.2.15 예비품 ...150
• 2.2.16 특수 공구 ...150
• 2.2.17 소모품 및 소모 자재 ...151
• 2.2.18 전기기기의 보호등급 ...151
• 2.2.19 차단기반, 배전반, 큐비클 및 외함에 대한 요구사항 ...151
• 2.2.20 전차선 설비에 대한 요구사항 ...152
• 2.2.21 기타 ...152
• 2.3 특기 사항 ...153
• 2.3.1 설비구성 ...153
• 2.3.2 일반기술사양 ...153
• 3. 전력공급시스템 기기 제작 사양서 ...157
• 3.1 일반 ...157
• 3.2 AC 배전반 ...158
• 3.2.1 적용 시스템 개요 ...158
• 3.2.2 AC 배전반 제작 사양 ...160
• 3.3 정류기용 변압기 ...185
• 3.3.1 적용 시스템 개요 ...185
• 3.3.2 정류기용 변압기 제작사양 ...187
• 3.3.3 첨부 ...195
• 3.4 정류기 ...205
• 3.4.1 적용 시스템 개요 ...205
• 3.4.2 정류기 제작 사양 ...207
• 3.4.3 첨부 ...215
• 3.5 DC 배전반 ...221
• 3.5.1 적용 시스템 개요 ...221
• 3.5.2 DC 배전반 제작 사양 ...223
• 3.6 원방제어설비 ...248
• 3.6.1 적용 시스템 개요 ...248
• 3.6.2 SCADA 시스템 ...250
• 3.6.3 첨부 ...306
• 3.7 회생용 인터버 유니트 ...307
• 3.7.1 적용 시스템 개요 ...307
• 3.7.2 회생용 인버터 유니트 ...309
• 3.8 회생용 저항기 ...321
• 3.8.1 제작 개요 ...321
• 3.8.2 제작 사양 ...323
• 3.8.3 첨부(도면) ...329
• 3.9 제어전원장치 ...331
• 3.9.1 적용 시스템 개요 ...331
• 3.9.2 제어전원장치 제작 사양 ...333
• 3.10 전차선 설비 ...344
• 3.10.1 설비와 개요 ...344
• 3.10.2 설비 구성 ...344
• 3.10.3 일반 기술 사양 ...345
• 3.10.4 일반 사항 ...345
• 3.10.5 기술 사양 ...347
• 3.11 본선 안전 SWITCH SYSTEM(BLUE STATION) ...353
• 3.11.1 제작 개요 ...353
• 3.11.2 각 부분 기기의 구성 및 기능 ...353
• 제3절 시험선 급전시스템 및 기기 설치 공사 ...363
• 1. 시험선 개요 ...364
• 1.1 시험선 일반 ...364
• 1.1.1 시험선 건설 ...364
• 1.1.2 시험선 공사 추진 일정 ...364
• 1.1.3 시험선 운영 ...364
• 2. 시험선 설치공사 일반 ...367
• 2.1 급전시스템 구성 기기(한전 승인 사양) ...367
• 2.2 견인용 변전소 단선 결선도 ...368
• 2.3 견인용 변전소 기기배치 평면도 ...369
• 3. 급전시스템 공사 시방서 ...370
• Ⅰ. 일반시방서 ...370
• 1. 총칙 ...370
• 2. 계획 및 관리 ...374
• 3. 자재관리 ...380
• 4. 안전, 보건 및 환경관리 ...382
• Ⅱ. 안전관리수칙 ...387
• 1. 일반사항 ...387
• 2. 반전설비공사 안전수칙 ...391
• 3. 포설공사 안전수칙 ...393
• Ⅲ. 특별시방서 ...396
• 1. 배관 및 배선공사 ...396
• 2. 배선공사 ...399
• 3. 배선기구 공사 ...408
• 4. 수변전기기 공사 ...409
• 5. 제작사양 : 제2장 제2절에 수록 ...411
• 6. 예비전원공사 ...411
• 7. 분전반공사 ...412
• 8. 원방제어공사 ...414
• 4. 시험선 급전시스템 및 기기 설치 공사 ...421
• 4.1 급전시스템 설치 공사 ...421
• 4.2 설치 공사 검측 ...422
• 제4절 시험선 전력공급 시스템 통합시험 및 평가 ...429
• 1. 시험평가 개요 및 기준 ...430
• 1.1 시험평가의 개요 ...430
• 1.2 적용기준 및 표준 ...430
• 1.3 시험평가 절차 ...432
• 1.3.1 시험평가계획서 ...432
• 1.3.2 시험절차서 ...434
• 1.3.3 시험검사서 ...436
• 2. 급전기기별 시험평가 ...437
• 2.1 AC 배전반 ...437
• 2.1.1 개요 ...437
• 2.1.2 목적 ...437
• 2.1.3 시험 평가 ...437
• 2.2 정류기용 변압기 ...445
• 2.2.1 개요 ...445
• 2.2.2 목적 ...445
• 2.2.3 시험평가 ...446
• 2.3 정류기 ...449
• 2.3.1 개요 ...449
• 2.3.2 목적 ...449
• 2.3.3 시험평가 ...450
• 2.4 직류배전반 ...454
• 2.4.1 개요 ...454
• 2.4.2 목적 ...454
• 2.4.3 시험평가 ...455
• 2.5 회생용 인터버 시스템 ...475
• 2.5.1 개요 ...475
• 2.5.2 목적 ...475
• 2.5.3 시험평가 ...476
• 2.6 회생용 저항기 ...482
• 2.6.1 개요 ...482
• 2.6.2 목적 ...482
• 2.6.3 시험 평가 ...482
• 2.7 원방제어설비 ...491
• 2.7.1 개요 ...491
• 2.7.2 목적 ...491
• 2.7.3 시험평가 ...492
• 2.8 제어전원장치 ...504
• 2.8.1 개요 ...504
• 2.8.2 목적 ...504
• 2.8.3 시험 평가 ...505
• 2.9 본선 안전 SWITCH SYSTEM(BLUE STATION) ...510
• 2.9.1 개요 ...510
• 2.9.2 목적 ...510
• 2.9.3 시험 평가 ...510
• 3. 전력시스템 통합 인터페이스시험 및 평가 ...518
• 3.1 시험평가의 일반개요 ...518
• 3.1.1 개요 ...518
• 3.1.2 시험의 목적 및 항목 ...518
• 3.1.3 전력공급시스템의 구성체계 ...519
• 3.1.4 전력공급시스템의 사양 ...520
• 3.1.5 시험의 제한조건 ...521
• 3.1.6 지원 조직 및 책임 ...521
• 3.1.7 시험 기준 ...522
• 3.1.8 시험항목 및 측정항목 ...522
• 3.1.9 시험검사 절차 ...523
• 3.1.10 보고서 작성 ...523
• 3.1.11 시험규격 및 절차 ...524
• 3.1.12 평가기준 ...526
• 3.1.13 시험검사서 ...527
• 3.2 통합 인터페이스 시험 ...530
• 3.2.1 인터록 시험 ...530
• 3.2.2 로직 인터페이스 시험 ...530
• 3.2.3 통신인터페이스 시험 ...531
• 3.2.4 기타 시험 ...534
• 3.3 계측 시스템 구축 ...536
• 3.4 타 분야와의 인터페이스 ...540
• 3.5 통합시험 운영중 사고사례 정리 ...541
• 3.6 통합시험관련 기타양식 ...543
• 제5절 현장 운행 시험 및 전력시스템 엔지니어링 기술 확립 ...558
• 1. 시험선 전력시스템 시운전 ...559
• 1.1 시운전 개요 ...559
• 1.1.1 시험선 개요 ...559
• 1.1.2 시험선 추진 일정 ...559
• 1.1.3 시험선 운영 ...559
• 2. 시험선 전력시스템 엔지니어링 ...561
• 2.1 시험선 전력용량 검토 및 설계 ...561
• 2.1.1 개요 ...561
• 2.1.2 시험선 전력공급시스템 전력 시뮬레이션 ...561
• 2.1.3 검토 및 결론 ...575
• 2.2 시험선 보호계통 설계 ...576
• 2.2.1 시험선 전력공급시스템 단락전류 계산 ...576
• 2.2.2 보호시스템 설계 ...582
• 2.3 회생에너지 검토 및 활용 ...591
• 2.3.1 개요 ...591
• 2.3.2 회생전력 처리 및 활용 ...591
• 2.3.3 회생전력 처리 및 활용 실제 ...594
• 2.4 급전시스템 기기별 운전 및 유지관리 지침 ...595
• 2.4.1 AC 배전반 운전 및 유지관리 지침 ...595
• 2.4.2 정류기용 변압기 운전 및 유지관리 지침 ...600
• 2.4.3 정류기 운전 및 유지관리 지침 ...607
• 2.4.4 DC 배전반 운전 및 유지관리 지침 ...609
• 2.4.5 회생용 인버터 시스템 운전 및 유지관리 지침 ...612
• 2.4.6 회생용 저항기 운전 및 유지관리 지침 ...614
• 2.4.7 원방제어설비 운전 및 유지관리 지침 ...616
• 2.4.8 제어전원장치 운전 및 유지관리 지침 ...618
• 2.4.9 본선안전 SWITCH SYSTEM(BLUE STATION) 운전 및 유지관리 지침 ...620
• 제3장 결론 ...624
• 결론 ...625
• 참고문헌 ...627
• 부록 ...630
• 제1절 전력공급시스템과 한전계통과의 인터페이스 ...631
• 1. 목적 ...632
• 2. 수전 방식 ...632
• 3. 계통 보호 방식 검토 ...632
• 3.1 구분 개폐 장치 ...632
• 3.2 배전 선로 방식 ...632
• 3.3 요금 계산방식 ...633
• 3.4 피뢰 설비 시설 ...633
• 3.5 역율 개선 설비 ...633
• 4. 보호계전 방식 검토 ...633
• 4.1 수전회로의 사고 ...633
• 4.2 전력회사 송전단과의 보호 협조 ...634
• 4.3 22.9kV 특고압계통 보호계전기 ...635
• 5. 절연협조 ...635
• 5.1 직격뢰에 대한 대책 ...635
• 5.2 뇌 서지 대책 ...636
• 5.3 뇌 서지 이외의 이상전압 대책 ...636
• 5.4 피뢰기와 보호캡 ...636
• 5.5 전기기기의 절연 ...636
• 6. 접지 시스템 검토 ...637
• 6.1 접지개요 ...637
• 6.2 접지의 종류 ...638
• 6.3 접지 공사의 종류 ...638
• 6.4 중성선의 접지 ...639
• 6.5 접지선의 굵기 및 선종 ...639
• 7. 결론 ...639
• 제2절 철제 및 LIM 시스템용 전력공급시스템 일반사양 ...641
• 제1부 철제차륜형식 전력시스템 ...642
• Ⅰ. 일반 ...642
• 1. 적용 범위 ...642
• 2. 전력공급시스템과 구성설비 ...642
• 2.1 시스템의 구성 및 설비종류 ...642
• 2.2 설비의 조합 ...642
• 3. 설계목표 ...642
• 4. 신뢰성, 유지보수성, 안전성 ...643
• 5. 용어의 적용 ...643
• Ⅱ. 기술사양 ...644
• 1. 전력시스템 운영조건 ...644
• 1.1 사용조건 ...644
• 1.2 환경조건 ...644
• 1.3 설비별 사용 환경 ...644
• 2. 전력시스템 규격 ...645
• 2.1 수전 공칭전압 : 22.9kV, AC(변동범위 : 공급전원 규정) ...645
• 2.2 차량 공급전압 : 750V, DC(변동범위 : 500~900V, DC) ...645
• 2.3 급전 방식 : 제 3궤조(측면, 상방향 급전방식) ...645
• 3. 전력시스템 구성설비의 규격 ...646
• 3.1 교류 특고압 배전반 ...646
• 3.2 정류기용 변압기 ...655
• 3.3 정류기 ...659
• 3.4 직류 배전반 ...665
• 3.5 회생용 인버터반 ...674
• 3.6 제어전원장치 ...678
• 3.7 SCADA(원방제어설비) ...682
• 3.8 전차선 ...703
• 제2부 LIM차륜형식 전력시스템 ...708
• Ⅰ. 일반 ...708
• 1. 적용 범위 ...708
• 2. 전력공급시스템과 구성설비 ...708
• 2.1 시스템의 구성 및 설비종류 ...708
• 2.2 설비의 조합 ...708
• 3. 설계목표 ...708
• 4. 신뢰성, 유지보수성, 안전성 ...709
• 5. 용어의 적용 ...709
• Ⅱ. 기술사양 ...710
• 1. 전력시스템 운영조건 ...710
• 1.1 사용조건 ...710
• 1.2 환경조건 ...710
• 1.3 설비별 사용 환경 ...710
• 2. 전력시스템 규격 ...711
• 2.1 수전 공칭전압 : 22.9kV, AC(변동범위 : 공급전원 규정) ...711
• 2.2 차량 공급전압 : 750V, DC(변동범위 : 500~900V, DC) ...711
• 2.3 급전 방식 : 제 3궤조(측면, 상방향 급전방식) ...711
• 3. 전력시스템 구성설비의 규격 ...712
• 3.1 교류 특고압 배전반 ...712
• 3.2 정류기용 변압기 ...721
• 3.3 정류기 ...725
• 3.4 직류 배전반 ...731
• 3.5 회생용 인버터반 ...740
• 3.6 제어전원장치 ...744
• 3.7 SCADA(원방제어설비) ...748
• 3.8 전차선 ...769
• 제3절 산업재산권 출원 및 논문 실적 ...774
• 1. 실적 종합 ...775
• 2. 국내외 발표논문 ...775
• 3. 산업재산권 출원 및 등록 ...776