철도변전소 진상역률 현황 및 대책검토

초록

철도변전소는 한국전력으로부터 154kV 3상 전력을 수전받아 스코트변압기를 통하여 2x25kV 2상의 전력으로 변환하여 급전선로를 통하여 선로상의 전기차량(열차)에 전력을 공급하며 각 상별로 최대 30km의 구간에 전력을 공급하는 시스템이다. 이러한 전기철도 AT급전계통에서 철도변전소는 열차가 운행하는 시간 내내 전력을 공급하고 있으며, 열차가 운행하지 않는 심야시간에 전차선로의 전력공급을 차단하고 있다. 즉 일일 열차운행 시작시각 일정시간 이전부터 전력을 공급하여 열차운행 종료후 일정시간까지 지속적으로 전차선로에 전력을 공급한다. 또한 전차선로는 최대 30km까지의 구간에 걸쳐 전차선, 레일 및 급전선이 평행하게 위치함으로써 선로 자체의 유도성 부하 외에 선로간의 용량성 부하를 가지게 된다. 열차가 운행시에는 열차의 아주 큰 유도성 부하로 선로의 용량성 부하가 상쇄되어 나타나지 않지만, 열차가 운행하지 않을 경우에 용량성 부하가 되어 전차선로 자체에서도 말단 전압이 상승하는 페란티 현상을 보이고 낮은 진상역률이 나타나게 된다. 지금까지의 역률은 매월 유효전력량과 무효전력량을 계량하여 기간 평균 역률로써 산정하였으나, 전력을 공급하는 한국전력의 역률요금체계 기준이 2011년 12월 변경되어 심야시간 진상분 무효전력에 대해 2012년 3월부터 역률요금을 적용하도록 변경됨에 따라 심야시간에서의 환산역률이 기준치 95%이상을 만족시키지 못하는 상황이 발생한다. 이는 급전전압, 급전선로의 길이, 심야시간대의 전차선로 단전시간, 열차의 운행정도에 따라 다르게 나타남으로 각각의 경우에 대하여 검토할 필요가 있다. 본 논문에서는 급전선로, 공급전압에 따른 무부하 역률의 변화를 검토하며, 진상역률 대책설비를 투입하였을때의 개선효과를 검토하고자 한다.