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전기철도의 변전방식

Electric Railway — Substation System

전기철도 변전방식은 한전 수전 전력을 AT·BT·직접급전 등으로 맞춰 공급하는 심장부예요. 급전 방식에 따라 변전소 배치와 전차선 급전 구조가 달라요. AC 급전 비교가 시험 단골이에요. AT·BT·직접급전 차이를 도식으로 살펴봐요.

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

ChartAC 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

ListDC 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)
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