전차선로의 보호설비

전차선로는 콘덴서와 변압기의 공진현상 회로의 개폐 조작 시 등의 내부적인 원인에 의한 이상전압을 비롯하여 외부적 원인에 의한 이상전압을 발생하여 이로 인한 전류가 전차선로를 따라 대지에 흐르려고 하여 전차선로 중 절연 강도가 비교적 약한 곳을 파괴하여 사고를 일으킨다.

전차선로를 뇌해로부터 보호하고, 발생한 이상전압을 빠르고 안전하게 대지에 방전하여 전차선로의 애자 등 절연물이 손상을 받지 않고 계속하여 전기운전이 가능하도록 각종의 보호설비를 시설하고 있다.

또한 전차선로 및 차량의 고장 등으로 단락접지사고가 발생한 경우에는 이를 신속하고 확실하게 제거하여 피해를 최소한으로 국한시키기 위하여 적합한 보호 방식을 채택하여야 한다.

직류구간에서는 변전소에 고속도 차단기를 설비하여 사고 시에 신속한 차단을 하고 있으며 수송량의 증가에 따른 부하전류의 증가로 사고전류의 판별이 어렵게 되므로 고도의 선택성이 요구되는 선택차단장치를 설치하여 전차선로의 보안도를 높이고 있다.

교류구간에서는 변전소에 거리계전기를 설치하여 일단 이것이 동작될 때에는 0.5초 후에 고속으로 재투입되어 성공하는 경우가 많아 열차운전에 지장을 주지 않는 효과적인 보호 방식을 사용하고 있다.

 

1. 피뢰기

피뢰기는 가선과 대지 간에 설치하여 벼락 등에 의한 이상전압을 받았을 때에는 신속하게 신속히 그 세력을 대지에 방전하여 전차선로에 주는 피해를 줄여 전차선로를 보호하고 방전 후에는 가선전압에 의하여 계속 대지에 흐르는 전류를 차단하도록 되어있는 보호 장치이다.

 

2. 섬락보호설비

교류 구간에서는 피뢰기의 설치간격이 멀어서 벼락 등에 의한 이상전압이 유기될 때에는 애자 부분에서 섬락을 일으켜 애자 등을 파괴할 위험성이 있으므로 이런 때에는 변전소의 차단기가 신속 정확하게 선택 차단하여 애자를 보호하기 위하여 애자의 접지 측을 지락도선으로 부급전선 또는 보호선과 접속한다.

 

3. 섬락보호지선

역구내 등에서 애자의 섬락보호를 위하여 지락도선을 길게 가선하여야 할 때에는 부급전선 대신에 섬락보호지선을 설치하여 비임, 완금 등의 금속부를 섬락보호지선으로 연접하여 접지시킴과 동시에 방전캡을 통하여 부급전선에 접속시킨다. 이러한 방식을 섬락보호방식이라고 하고 방전캡을 보안기라 하며 2중 절연방식의 경우와 같이 상시의 부급전선 전압에 의한 지지물의 전위상승을 피하기 위한 것으로 애자가 섬락 된 경우에는 방전하여 부급전선과 애자 간을 단락 시킨다.

 

4. 보안기

보안기는 역구내 등에 섬락보호선을 시설할 때 섬락보호지선과 부급전선간에 설치하는 것으로 그 구조는 일정한 방전간극이 있으나 피뢰기와는 달리 특성요소가 없다.

 

5. 고장점 표시장치

애자의 오손 등으로 교류전차선로에 단락사고가 발생한 경우, 사고 위치를 찾기 위하여 종래에는 변전소와 구분소간을 조사하여야 하므로 장시간 소요되었으나 고장점 표시장치(Locator)의 개발로 사고지점을 빨리 찾을 수 있게 되었으며 사고복구 시간을 단축시킬 수 있게 되었다.

전차선의 단락사고 시 선로임피던스는 변전소로부터 사고지점까지의 거리에 거의 비례하므로 이 원리를 이용하여 사고지점을 찾을 수 있으며 변전소 구내에 설치하여 전차선로의 단락사고가 발생하면 이를 120ms이내에 측정하여 급전제어소로 통고하도록 되어있다.

 

6. 기타

기타 전차선로의 보호하는 장치로는 접지장치 및 과선교 보호망, 직류유류저지장치, 고드름 방지 설비 등이 있다.