머리말 고장점 표정장치(로케이터)는 전철선을 포함하여 기전회로나 신호고압 배전선로(이하, 「고압배전」이라 한다)에서 지락 혹은 단락사고가 발생했을 경우, 고장점까지의 거리를 연산하여 표시하는 장치의 총칭이다. 고장점 거리(계측 데이터)는 원격제어장치를 통해 중앙제어소(이하, 「CC」라 한다)로 전송되어 CC의 프린터에 인쇄된다. 지령원은 그 데이터를 토대로 표정곡선 등에 의해 보전담당자에게 고장 개소의 탐색을 지시한다. 사고가 발생했을 경우, 가능한 한 빠른 시기에 고장점 거리를 알게 되면 고장점 개소의 탐색을 신속하게 행할 수 있으며 고장복구를 위한 시간을 대폭 단축할 수 있다. 열차의 정상운행을 유지하기 위해 고장점 표정장치(이하 「로케이터」라 한다)는 중요한 설비이다. 현재 사용되고 있는 로케이터의 종류를 표 1에 나타낸다.
교류 전화구간·BT·AT 구간용 로케이터 (1) BT교류 기전회로용 로케이터
② 측정항목 및 기능 그림 2 에 고장점 표정원리를 나타낸다.
사고점까지의 실계 리액턴스(X)는 사고시의 전압 Ef, 전류 If에 의해 다음 식으로 구할 수 있다. 또한, 실계 리액턴스값(Xf)과 로케이터 계측값(%)과의 관계는 다음 식에 나타내는 것과 같다. 정정 리액턴스 : 로케이터 본체에서의 정정값으로 계측범위를 정정한다. 이에 따라 계통 고유의 단위당 리액턴스가 X(Ω/km)이면 로케이터의 계측값이 고장점까지의 거리 L(km)을 구할 수 있다. ④ 계측결과의 판정 (2) 일본 신간선용 AT 로케이터(AT 중성점 흡상 전류비 방식) AT 기전회로에서 사고(T∼R, AF∼R간 사고)가 발생하면 BT기전 방식과 같이 변전소에서 본 임피던스(또는 리액턴스)가 거리와의 관계에서 직선은 되지 않는다. 로케이터는 사고 개소를 사이에 둔 두 개의 AT 중성점 흡상 전류비가 고장점까지의 거리에 비례하는 것을 이용하여 고장점 거리표정을 실시하고 있다. 각 AT의 중성점과 레일(R)을 접속한 흡상선에 설비된 CT(보통 1,500A/5A)의 2차출력을 로케이터에 입력하고, 사고가 발생했을 때 두 개의 AT점의 계측부에 동시에 기동이 걸려 흡상전력을 계측한다. 여기서, 사고점을 사이에 둔 두 개의 AT점 로케이터 사이는 연락선으로 접속되어 있어 사고가 발생하면 각 개소 중 어딘가의 보호릴레이(44F)가 동작한다. 44F의 동작신호를 받아 로케이터반에서는 DC100V, 15ms폭의 기동 펄스를 연락선에 발신하고 중계용 펄스 트랜스를 통해 인근 포스트의 계측부를 동시에 기동한다(외부기동). 그림 3 에 AT 로케이터 시스템의 블록도를 나타낸다.
② 측정 항목 및 기능 ③ 측정 방법 그림 4 에 AT기전 방식에서의 표정원리를 나타낸다. 그림 4에서의 관계는 다음 식이 된다. Q1, Q2 : 신간선에서는 8%로 사용되고 있다. 또한, 본 방식은 T∼F간 단락사고에서는 AT의 중성점에 흡상전류가 흐르지 않으므로 원리상 표정은 불가능하다.
여기서, 계측기동에 대해 설명한다. 기동방식에는 다음의 두 종류가 있다. -자동기동 : 전압 E : 50V 이하 및 전류 I : 0.2A 이상의 AND 조건에서 기동이 걸린다. -외부기동 : 전압 E : 50V 이상의 상태에서 보호릴레이가 동작하고 기동 펄스에 의해 인근 AT 포스트의 계측부에도 기동이 걸린다. 2종류의 기동 중 어느 방법으로 기동이 걸리더라도 계측 데이터(BC정보라 한다)는 CC에 송량된다. 특히 외부기동에서는 인근 포스트의 계측 데이터도 올라간다. ④ 계측결과의 판정 (3) 재래선용 AT 로케이터(AT 중성점 흡상 전류비 방식) 표정원리는 신간선용과 마찬가지지만, 기동 및 계측 데이터의 전송방식이 다르다. SS∼SP까지를 1기전 구간으로 하고, 각 AT마다 설비된 로케이터 전체를 1쌍의 연락선에 의해 접속하고 있다. 연락선은 기동신호 및 계측 데이터 전송용으로서 공용하고 있다. 사고가 발생하면 SS 보호릴레이의 동작신호를 받아 로케이터에서 기동신호를 발신하고, 구간 내에 있는 계측부 전체를 일제히 기동한다. 각 계측부에서는 AT의 흡상전류를 동시에 계측하여 각 AT마다 결정된 시간에 각각의 계측 데이터를 동시에 연락선을 통해 SS의 로케이터에 반신한다. SS의 로케이터에서는 각 로케이터로부터의 수신 데이터를 수량부에서 일시에 기억하여 원격제어장치를 통해 CC에 송량한다. 그림 5 에 AT 로케이터 시스템의 블록도를 나타낸다.
② 측정 항목 및 기능기동이 걸린 시점에서 1사이클분의 AT 중성점 흡상전류를 계측하여 %표시한다(50A 입력을 풀 스케일로 하여 %표시, 실계환산 50A/1카운트 CT비 500A/5A). ③ 측정 방법1기전 구간의 전 포스트의 계측 데이터가 CC에 송량된다. 흡상전류값이 가장 큰 값과 다음으로 큰 값 두 개에 의해 거리표정을 계산한다. 계산방법은 신간선인 경우 완전히 같지만, 선구획에 따라 경험으로 Q1, Q2값(5∼15)을 결정하고 있다. 고압배전용 로케이터 ① 설비의 특징 고압배전은 단상교류 6,600V의 비접지계 배전을 하고 있기 때문에 2선 사이에서의 단락사고와 대지와의 접촉에 의한 지락사고의 두 종류가 있다. 이로 인해 로케이터는 각각의 사고에 대응할 수 있도록 두 종류의 계측방법을 구비하고 있다. 가. 단락사고의 표정 나. 지락사고의 표정
① 측정 항목 및 기능 나. 지락사고의 표정 우선, 단말의 단락기(42S)를 투입함과 동시에 설비측의 42D를 투입하여 고압배선용 로프 구성을 한 후 2선 사이에 교류전압을 인가하여 로프구성을 할 수 있는지를 확인한다. 확인이 종료하면 2선과 대지 사이에 교류 또는 직류 6,600V를 가압한다(교류가압 방식과 직류가압 방식의 2종류 있다).
그림 7 에 나타내듯이 지락점까지의 임피던스에 대응하여 2선의 각상에 분류전류 Ia, Ib가 흐른다. 로케이터는 Ia, Ib를 입력하여 고장점 거리계산을 실시하고 그 결과를 %표시한다. 그때의 관계는 다음 식으로 나타낼 수 있다. 각선의 자기 임피던스를 Zs, 상호 임피던스를 Zm으로 하면 S∼P 사이의 전압강하와 S∼E∼P 사이의 전압강하가 같으므로 가 된다. ④ 측정결과 및 판정 |