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직류귀선로와 전식방지 전류는 전차선을 통하여 전동차를 구동시키고 레일로 흘러서 변전소로 귀환하게 된다. 따라서 레일로 전류가 흐를 때 누설전류로 인하여 주위환경에 영향을 미치게 되는 것을 전식이라 하며 이를 방지하기 위한 설비를 전식방지설비라 한다. 1. 전식의 원인 가. 일반적인 원인 직류전차선로의 레일에 근접하고 있는 전선류 및 수도관 등의 지중매설 금속체가 있으면 누설되는 전류는 대지보다 저항이 낮은 이들 금속체를 통하여 변전소 부근에서 레일로 되돌아가게 된다. 이때, 대지중의 금속체는 전식작용에 의하여 전류유출 부분이 부식되고, 마침내는 구멍이 뚫려서 각종의 장해를 발생하게 된다.
나. 금속제 지중관로의 전식원인 금속제 지중관로의 전식은 주로 귀선의 부절연 부분으로부터 대지에 유출하는 누설전류에 원인이 있고, 누설전류의 방향, 유,출입의 상황을 개괄적으로 나타내면 다음과 같다.
그림(a)는 전기차의 운전상태를 나타내고, 그림(b)는 대지 전위를 기준으로 한 경우의 레일 및 금속제 지중관로의 전위변화를 나타내며, 그림(c)는 금속제 지중관로 주위의 대지 전위를 기준으로 한 때의 금속제 지중관로의 전위, 그림(d)는 금속제 지중관로에 흐르는 누설 전류를 나타내고 있다.
중성점은 레일 및 금속제 지중관로의 전위가 대지전위와 일치하는 점으로서 변전소와 전기차 위치의 거의 중앙점에서 발생하고 중성점에서는 금속제 지중관로와 대지의 사이에 전류의 유, 출입이 없고, 금속제 지중관로를 흐르는 전류는 최대가 된다.
중성점을 경계로 하여 그에 따라 변전소측은 금속제 지중관로로부터 대지에 전류가 유출하는 지역으로 전식이 발생하는 위험지역이고, 그 반대측은 금속제 지중관로에 전류가 유입하는 지역으로 안전지역이 된다.
전류의 흐름과 전식의 발생 2. 전식의 방지 전식(電蝕)을 방지하기 위하여 전철측에는 레일과 도상간의 절연을 좋게 하여 누설저항을 크게 한다든지, 레일본드의 접속을 완전하게 하고 필요에 따라 보조귀선을 설치하여 귀선저항을 감소시키는 등으로 하여 대지에 누설전류를 작게 하도록 노력하여야 한다.
또한, 지중매설 금속체에서는 궤도와의 이격거리가 크게 되도록 매설 루트를 선정한다든지, 매설금속체를 절연 피복 한다든지 또는 금속관에서 차폐하는 등으로 하여, 금속체에 유입하는 전류를 작게 하는 것 외에 배류개소의 매설금속체와 레일 또는 변전소 부극(負極)과의 사이에 선택배류기를 설치하여 도선으로 연결한다든지 또는 지중 금속체의 근처에 양극(陽極) 접지체를 설치, 금속체에 전류가 흐르도록 양자간에 직류전압을 가하여 강제배류하는 등의 방법에 의하여 지중매설 금속체에 흐르는 전류가 대지에 유출하는 것을 방지하도록 하고 있다.
레일로부터 누설전류에 의한 전식의 방지를 목적으로 지중매설 금속체와 레일을 전기적으로 접속하여 금속체에 흐르는 전류를 일괄하고, 레일에 흘려서 분산유출하는 것을 방지하며, 전식을 작게 한다. 전기적인 접속방법으로는 직접배류법, 선택배류법, 강제배류법이 있다. ※ 귀선로(레일)의 전기저항이 높을 경우 문제점 - 전압강하(電壓降下)나 전력손실이 커진다. - 대지로의 누설전류가 증대하여 전식의 원인이 된다. 3. 전식방지 대책 지중 금속체에 심각한 영향을 주는 전식을 방지하기 위한 대책으로는 여러 가지 방법이 있으며 간단하게 레일 이음매 부분은 레일 본드를 시설하여 전기적 접속을 좋게 하거나 보조귀선을 설치하여 방지하는 방법이 있고 다음과 같은 설비를 추가로 설치하여 전식방지를 하기도 한다. 가. 임피던스 본드 (1) 원리 전기철도에서는 일반적으로 주행레일을 귀선로로 이용하고, 궤도회로도 레일을 이용하기 때문에 레일에는 신호전류와 귀선전류가 흐른다. 이 때문에 궤도회로의 경계점에 임피던스 본드를 설치하여, 귀선 부하전류는 통과하여 흐르게 하고 신호전류는 인접궤도 회로에는 유입되지 않도록 한다. (2) 구조 임피던스본드는 내철형의 성층철심에 1차권선과 2차권선을 감고, 2차권선의 양단은 각각 레일에 접속하여 그 중성점을 인접구간의 2차 권선의 중성점에 접속한 구조이다.
임피던스 본드의 전류 흐름도 나. 직접배류방식 지중매설 금속체와 레일과의 직접 연결하는 방법으로 누설전류에 영향을 주는 전철변전소가 부근에 한 개뿐이고 레일 측으로부터 전류가 역류할 우려가 없는 경우에만 사용되고 적용하는 경우가 적다.
다. 선택배류방식 지중매설 금속체와 레일을 연결하는 배류선에 선택배류기를 설치하여 금속체가 레일에 대하여 높은 전위에 있는 경우에만 전류를 유출시키는 방법으로서, 이 방법은 전력이나 접지가 필요하지 않고 경제적이기 때문에 전식방지에 널리 이용되고 있고, 자연부식의 일부에도 방지효과가 있다. 배류기는 종래 계전기식이 많이 사용되었으나, 최근에는 다이오드를 사용하는 곳이 많다.
라. 강제배류방식 레일을 접지양극으로 하는 외부 전원법으로서 외부에서 직류전원을 레일과 지중매설 금속체 사이에 가하는 방법이다. 레일을 접지 양극으로 하고, 또 선택배류법의 특성도 갖추고 있기 때문에 방식효과가 크지만, 전철측의 신호회로 등에의 악영향도 고려할 필요가 있어 설치에 신중히 고려하여야 한다.
M-T 균압선의 취부간격
균압선의 취부간격(M-T용)
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출처: 양회장의 블로그 원문보기 글쓴이: 양회장
