병렬급전에서 변전소간 전압위상차 검토

초록

교류전기철도 2x25kV AT급전방식은 154kV 3상의 전력을 수전 받아 2x25kV 2상(M상/T상)의 전력으로 변환하여 급전선로를 통하여 전기차량에 전력을 공급하며 각 상별로 최대 30km의 구간에 전력을 공급한다. 전기철도시스템의 주요부하인 전기차량은 선로를 따라 이동하며 견인과 제동을 반복하는 대용량의 집중부하로 전기적 변화가 매우 심하다. 특히 경부고속철도에 도입되는 고속열차는 싸이리스터 위상제어 방식을 사용하는 15MW의 대용량인 부하로 1개의 급전구간에 여러 편성의 열차가 운행될 경우 전기적 변화는 매우 크다고 할 수 있다. 이러한 전기철도시스템에서 급전계통 운영환경의 변화 또는 열차의 운행이 증가할 경우, 차량 집전전압이 운전가능최소전압 이하가 되어 열차운행에 지장을 초래할 수 있다. 이와 같이 부하의 증가 등으로 인하여 열차운행에 필요한 전력을 공급할 수 없을 경우, 변전소 주변압기를 증설하여 전력공급을 늘리거나 SVC와 같은 전력보상설비를 설치하여 필요한 전력을 공급하는 방안을 찾아야하며, 상당한 비용과 시간이 필요하다. 이에 대한 대안으로 추가적인 전력공급이 필요한 급전선로와 인접한 변전소에서 필요한 전력을 공급할 경우 급전계통 운영방법의 개선만으로 기존의 설비를 활용하여 해결할 수 있다. 즉, 이웃 변전소와 병렬급전을 함으로써 전원의 공급능력을 확대시킬 수 있다. 따라서 교류전기철도 AT급전시스템에서 이웃하는 변전소 사이의 급전선로에 병렬급전을 할 수 있는 조건, 즉 이웃하는 변전소간의 전압위상차에 따른 병렬급전에 대한 가능성을 전압위상차 측정결과와 회로해석을 통하여 그 적용성을 검토하고자 한다.