EMTDC를 이용한 전기철도에서의 차량부하 패턴에 따른 전력공급 특성 해석 및 최적운전방안 제안

초록

세계 전기 철도의 48%를 차지하고 있는 직류급전 방식의 직류전기철도는 일반 전력 계통으로부터 수전하는 특별고압의 교류 전기를 철도용 변전소 변압기에서 적절한 전압으로 강압하여 정류기에 의한 장치에서 직류로 변환, 전차 선로에 직류 전력을 공급하여 운전을 하는 방식을 취하고 있다. 사용 전압으로는 600 [V], 750 [V], 1,500 [V], 3,000 [V] 등이 있으며 현재 우리나라에서는 1,500 [V] 전압을 사용하고 있다. 또한 전압강하 등을 고려하여 전철 직류 변전소는 4 ~ 10 [km]의 간격마다 설치하여 운용하고 있으며 변전소 및 급전 구분소 간을 하나의 구간으로 하는 직류 급전 구간을 설정하여 상, 하행선 별로 급전하는 것을 표준으로 하고 있다. 국내 전기철도의 경우, 1,500 [V]의 직류 공급전압을 채택하고 있고, 일반적으로 4 [km]의 변전소간 거리를 가지도록 설치, 운용되고 있다. 하나의 구간을 구성하는 두 변전소 사이에서 철도 차량부하의 시격과 속도에 따라 차량의 수가 다르게 된다. 차량 수의 변화는 각 철도 직류 변전소에서 공급하는 부하의 양이 다름을 의미하고, 부하량의 변화는 구간 내의 전류의 크기를 변화시킴으로서, 변전소 출력단에서의 공급전압, 철도 차량에 공급되는 전압 등의 변화가 야기된다. 본 논문에서는 철도 계통 내의 부하량 변화에 따른 철도 직류변전소 공급전압과 철도 차량 전압을 모의하여, 제한치 내에 두 전압이 존재하는 지의 여부를 파악하여 부하량의 제한치를 정하고, 철도계통을 운용하는 최적의 운전 조건을 제안한다."