일반철도 6.6kV 비접지 고압 배전계통의 방향성 지락계전기에 관한 연구 = A Study on the Directional Ground Relay in the 6.6 kV Ungrounded High-Voltage Distribution System for General Railway

국문 초록 (Abstract)

한국철도의 수·변전설비 및 배전선로 전력 계통은 한국전력공사로부터 철도 주요 수전실에 특고압(22.9kV) 전압의 2회선(주·예비) 라인으로 전력을 공급 받아 변압 과정을 거쳐, 각 중간역 2회선(주·예비) 고압(6.6kV)의 전압으로 다시 보내는 시스템이다.
이 수·변전설비 및 배전선로 계통에서 단락 및 지락 사고가 발생하면 과전류에 의해 전기설비에 손상이 발생하여 전력 계통 내의 설비 오동작을 초래하게 된다. 이런 사고는 고객의 안전과 열차의 안전 운행에 위협할 수 있으므로 신속하게 사고(장애)를 제거하여야 하며, 수·변전설비 및 배전선로 계통의 적절한 보호를 위해 노력하여야 한다.
본 논문에서는 한국철도공사 광주지역관리단에서 운용하는 일반철도 6.6kV 비접지 고압 배전계통의 지락보호계전기의 오동작 원인을 분석하였다. 또한 기존 지락보호시스템의 문제점을 도출, 이를 보완할 수 있는 방법을 제안하고 전기철도 환경에 가장 적합한 방향성 지락보호시스템으로 개선 적용하였다. 개선 후 현재까지 지락사고 발생 시 인접 정상선로의 동시 트립되는 사고(장애)는 더이상 발생하지 않았으며, 지락보호계전시스템 체계를 보다 더 향상시킬 수 있었다. 이를 바탕으로 미래의 전기철도 전력설비 안정성 향상 및 고객의 안전, 열차 안전운행에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The power substation facilities and distribution line power systems of Korea Railroad Corporation (KORAIL) is a system in which power is supplied from the Korea Electric Power Corporation (KEPCO) to two lines (main and reserve) of extra-high voltage (22.9 kV), transforms it, and sends it back to each intermediate station as two lines (main and reserve) of high voltage (6.6 kV).
When short-circuit and ground fault accidents occur in these power substation facilities and distribution line power systems, overcurrent damages electrical equipment and causes facility malfunctions in the power system. These accidents can threaten the safety of customers and the safe operation of trains, so it is necessary to quickly eliminate the accidents (faults) and strive for proper protection of the substation facilities and distribution line systems.
This thesis analyzes the causes of malfunction of the ground fault protection relay in the 6.6kV ungrounded high-voltage distribution system of the general railway operated by the Gwangju Regional Management Team of the KORAIL. It also identifies the problems of the existing over current ground relay (OCGR), proposes a method to compensate it, and improves it to a directional ground relay (DGR) system that is most suitable for the electric railway environment. As a result of the improvement, there have been no longer accidents (faults) that simultaneously trip to adjacent normal lines in the ground fault accident, and the ground protection relay system has been further improved. Based on this thesis, it is expected that it will greatly contribute to improving the stability of electric railway power facilities, customer safety, and train safety in the future.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 이 론 3
• A. 보호 계전 방식 3
• B. 중성점 접지 방식과 지락고장 계산 14
• C. 철도 전기공급 계통의 구성 19
• Ⅲ. 고장사례 분석 21
• A. 일반철도 배전선로 지락과전류계전기 오동작 사례 21
• B. 오동작 원인 분석 및 검토 24
• C. 고장파형 분석에 의한 지락과전류계전기 동작 해석 26
• Ⅳ. 결과 및 고찰 39
• A. 지락보호 계전방식 개선 방법 및 대상개소 선정 39
• B. 방향성 지락계전기 동작시험 측정 결과 41
• Ⅴ. 결 론 51
• 【참고문헌】 52