철도 지중전선 고장 모드 분석 및 무선 모니터링 방안 연구

초록

전철 전력 배전을 위한 지중 전력케이블은 고속선 및 일반선 전 선로에 매설되어 있다. 최근 케이블 노후화 등의 이유로 지중 전력케이블 장애 및 사고가 전체 전력 설비의 80% 이상으로 대다수를 차지하고 있다. 철도 시설물에 대한 안전을 확보하기 위해 배전선로에 대한 예방 정비가 필수적이지만, 기술력의 부재, 불규칙한 케이블 손상 발생 및 다양한 접속 방법 등의 원인으로 유지관리가 힘든 상황이다. 또한, 전체 6,000 km에 달하는 철도 배전 선로를 감시하기 위해 별도 전원을 사용하는 유선 모니터링 시스템은 경제적 측면에서 비현실적이므로, 무선 센서를 이용한 모니터링 기술을 적용하여야 한다. 본 연구에서는 철도 시설물 배전 선로에서 발생하는 고장모드를 케이블, 접속재 등 내부요인과 외부 환경요인으로 분류하였다. 케이블 열화나 절연파괴로부터 발생하는 다양한 형태, 패턴 및 파형의 부분방전을 이용하여 케이블 신뢰성 평가 및 이상 신호에 대한 데이터 분석을 진행하였으며, 이를 전 선로에 적용하기 위해 무선으로 측정할 수 있는 센서 모듈 및 통신 장치를 적용하여 전 선로에서 케이블 헬스 모니터링 방안을 제시하였다. 이를 통해 전철 전력 배전케이블의 스마트 진단장치를 구현하고 철도 시설물에 대한 안전성 확보에 기여하고자 한다.