전기철도차량 설비 (공사)

Railway Vehicle Electrical System

전기철도차량 설비 기준은 차내 고전압 주회로·접지·보조전원의 안전 시공 규칙이에요. DC·AC 차량 주회로가 다르고 견인전동기·SIV·차체 접지가 핵심 블록이에요. 고전압이 차체에 있어 절연·접지 실수가 치명적이에요. 주회로 비교와 설비 기준 항목을 따라가 봐요.

왜 차량 전기설비 기준이 필요한가?

🚃 전기철도차량 = 이동하는 전기설비

①고전압(1,500V / 25,000V)이 차량 내부에 존재 → 감전 방지

②수백~수천 명 탑승 → 화재·전기사고 시 대형 참사 위험

③절연·접지·보호장치 기준이 차량 안전의 핵심

DC vs AC 차량 주회로 비교

DC vs AC 전기철도차량 주회로 비교

ChartDC vs AC 주회로 비교

항목	DC 1,500V (도시철도)	AC 25kV (KTX·일반)
집전	팬터그래프 DC 1,500V	팬터그래프 AC 25kV
1단계	필터리액터 (고조파 제거)	주변압기 (25kV→2kV)
2단계	—	컨버터 (AC→DC)
3단계	VVVF 인버터 (DC→3φ AC)	VVVF 인버터 (DC→3φ AC)
전동기	유도전동기(IM)	PMSM (영구자석동기기)
보조전원	SIV (DC→AC 380V)	SIV (DC→AC 380V)
핵심 차이	주변압기 없음 (단순)	주변압기+컨버터 필요 (복잡)

🔑 공통 핵심: VVVF 인버터

①DC·AC 차량 모두 VVVF 인버터로 3상 교류를 생성

②가변전압·가변주파수 제어 → 속도·토크 정밀 제어

③DC 차량은 직접 인버터 투입, AC 차량은 주변압기→컨버터 거친 후 투입

차량 전기설비 핵심 기준

차체 접지

차체·대차 프레임 → 레일 접지

차체 전위 상승 방지, 접지 브러시(carbon brush)로 연결

차량 절연시험 기준

List절연시험 기준

주회로

AC 2,500V (1분)

보조회로

AC 1,500V (1분)

제어회로

500V 메가 시험

견인전동기

유도전동기(IM) → PMSM 전환 추세

PMSM: 효율 96%↑, 소형경량, KTX-이음 등 적용

보조전원장치(SIV)

DC→AC 3φ 380V, 용량 150~300kVA

냉난방·조명·공기압축기·제어전원 공급

제동과 안전 시스템

전기철도 제동 방식 분류

제동 방식

과전압 보호

피뢰기(LA) + 서지흡수기(SA)

낙뢰·개폐서지로부터 차량 전기설비 보호

화재 방호

난연 재료 + 자동소화장치 + 비상환기

차량 내장재 난연 기준: EN 45545 / KS R 9134

시험 포인트 총정리

DC 차량

1,500V→인버터→IM

도시철도

AC 차량

25kV→TR→컨버터→인버터

KTX·일반철도

🎯 시험 포인트

①DC vs AC 차량: 주회로 구성 차이 (주변압기 유무)

②VVVF 인버터: 가변전압 가변주파수 제어의 핵심

③회생제동: 에너지 회수 → 전차선으로 반환

④차체 접지: 접지 브러시 → 레일 → 대지

⑤절연시험: 주회로 2,500V / 보조 1,500V / 제어 500V

📝 대표 기출문제

①[기출유형] DC·AC 전동차 주회로 차이를 설명하시오. (답: DC는 직접 인버터, AC는 주변압기→컨버터→인버터)

②[기출유형] VVVF 인버터의 역할을 쓰시오. (답: 가변전압·가변주파수 3상 교류 생성, 견인전동기 구동)

③[기출유형] 회생제동의 원리를 설명하시오. (답: 전동기→발전기 운전, 운동에너지→전기에너지 변환·전차선 회생)