전기철도 급전계통의 집전전압 안정도 해석

초록

전기철도 AT급전계통에서 전기차량은 견인과 제동을 반복하는 대용량의 집중부하로 전기적 변화가 매우 심하다. 특히 경부고속철도에 도입되는 고속열차는 정격 15㎿의 대용량 부하로 하나의 급전구간에 여러 편성의 열차가 투입되거나, 인근 전철변전소가 고장나서 연장급전 할 경우 차량전압이 최소 운전가능전압 이하가 되어 열차운행에 심각한 문제를 발생시킬 수 있다. 에너지를 전송하는 시스템인 전력계통은 수송할 수 있는 전력에 한계가 있다. 이는 계통의 임피던스에 의한 전압저하에 기인하고 있다. 현상적으로 부하의 증가에 의해 전력수송한계를 초과하면 전압저하가 급속하게 진전되고 이로 인해 전압붕괴가 발생하게 된다. 이 현상은 전력계통으로서 전송능력의 저하에 의한 것이기 때문에 공급능력이 충분하고 사고가 발생하지 않은 상황에서도 발생할 수 있다. 전기철도 급전계통에서도 일반 전력계통에서 발생하는 전압불안정 현상이 발생할 수 있다. 즉, 전철변전소의 공급능력이 충분하더라도 급전선로에 대용량의 부하가 있는 경우, 급전선로의 전송능력 한계에 의하여 전압저하가 발생하여 결국 전압붕괴가 발생하는 경우로 급전선로의 전송능력은 전철변전소 주변압기의 임피던스와 급전구간 내 차량의 운전조건(차량의 부하, 역률, 위치)에 따라 복잡하게 변화하기 때문에 한계상태는 획일적으로 정해지지 않는다. 따라서 교류전기철도 2x25㎸ AT급전시스템에서 급전선로의 전송능력을 예측하기 위하여 AT급전회로 해석모델인 다단자망 모델을 이용하여 급전선로의 길이, 전기차량의 부하, 위치, 역률에 따른 P-V곡선을 나타내며, 사례연구를 통하여 측정결과와 예측결과를 검토하고자 한다."