전기설비기술기준›전기철도설비

전기철도의 변전방식

Electric Railway — Substation System

변전소 — 전기철도의 심장
🏭 철도변전소의 역할
①한전에서 수전한 전력을 철도 전기방식에 맞게 변환
②DC 방식: AC→DC 정류 (정류기 핵심)
③AC 방식: 전압·위상 변환 (급전용 변압기 핵심)
④변전소 배치·간격이 전체 시스템 경제성을 좌우한다
AC 급전방식 비교

AC 급전방식 비교 — AT·BT·직접급전

📊AC 급전방식 비교
항목AT 급전BT 급전직접급전
변압기단권변압기(AT)흡상변압기(BT)없음
전차선 전압+25kV25kV25kV
급전선-25kV (대지전압↓)레일 전류 흡상없음
유도장해최소중간大
변전소 간격40~50km20~30km15~20km
경제성★★★ 최우수★★★
국내 적용표준 방식구형 노선 일부단거리

DC 1,500V 변전소 구성

📋DC 변전소 구성
수전
AC 22.9kV 또는 154kV
변환 1단계
수전 전압 → 정류용 전압 변환
수전변압기
변환 2단계
AC → DC 1,500V 정류
정류변압기 + 실리콘정류기
출력
급전선을 통해 차량에 공급
DC 1,500V → 전차선
보호
DC 단락전류를 수ms 이내 차단
고속도차단기(HSCB)
AC 변전소 — 급전 시스템
AT 급전 (단권변압기)
전차선 +25kV / 급전선 -25kV
대지전압 절반 저감 → 유도장해 최소 — 국내 표준
BT 급전 (흡상변압기)
레일 전류를 급전선으로 흡상
레일 누설전류 억제 → 전식 방지 목적
직접급전
변압기 없이 전차선에 직접 공급
구조 간단하나 전압강하·유도장해 大 — 단거리용
💡 AT 급전이 표준인 이유
①대지 대비 전차선 전압이 절반 → 절연 부담 감소
②왕복 전류가 전차선-급전선 사이에서 순환 → 누설전류 감소
③유도장해가 적어 인접 통신선 보호에 유리
④변전소 간격을 40~50km로 넓힐 수 있어 경제적
DC 변전소 · 전기안전
DC 변전소 핵심기기
수전변압기 → 정류변압기 → 실리콘정류기
AC 22.9kV(또는 154kV)를 DC 1,500V로 변환
고속도차단기 (HSCB)
DC 단락전류를 수ms 이내 차단
DC는 전류 영점이 없어 특수한 아크소호 방식 필요
전식 방지
배류기 · 강제배류법 · 절연조인트
레일 누설전류를 변전소로 회수하여 지중금속 부식 방지
⚠️ 전기안전 핵심
①접촉전압: 사람이 전기설비에 접촉 시 위험전압
②보폭전압: 지락 시 지표면 전위경사에 의한 위험전압
③플랫폼·역사 내 접지매트·등전위본딩으로 안전 확보
④레일 절연: 신호 구간마다 절연조인트 시설
총정리 — 시험 포인트
AT 급전
±25kV 분할
국내 AC 표준
DC 정류
실리콘 정류기
AC→DC 1.5kV
HSCB
DC 고속차단
수ms 차단
전식 방지
배류기
누설전류 회수
🎯 시험 포인트
①AC 급전방식: AT(표준, ±25kV)→BT(흡상)→직접급전(간단)
②AT 급전 장점: 유도장해 최소, 변전소 간격 40~50km
③DC 변전소: 수전변압기→정류변압기→실리콘정류기→DC 1,500V
④DC 보호: 고속도차단기(HSCB) — DC 아크소호 특수방식
⑤전식방지: 배류기·절연조인트로 레일 누설전류 회수
📝 대표 기출문제
①[기출유형] AT 급전방식의 원리와 장점 2가지를 쓰시오. (답: 전차선 +25kV, 급전선 -25kV로 대지전압 저감 → 유도장해 최소, 변전소 간격 확대)
②[기출유형] DC 전기철도 변전소의 전력변환 순서를 쓰시오. (답: AC 수전→수전변압기→정류변압기→실리콘정류기→DC 1,500V)
③[기출유형] 전식 방지대책 3가지를 쓰시오. (답: 배류기, 강제배류법, 절연조인트)