Transcript 특고압

2010. 11
답십리승무관리소 최용원
목
차
제1절 특고압 개요
제2절 특고압 주요기기의 구조 및 작용
제3절 과천선 VVVF 전기동차
제4절 4호선 VVVF 전기동차
제3절 과천선 VVVF 전기동차 운전실
결선도 보기 : 기본 연동
회로차단기
회로차단기(N.F.B:No Fuse Breaker)는 휴즈(Fuse)와
스위치(Switch) 역할을 겸하는 기기로 일반전동차와
달리 그림과 같이 표현한다.
계전기 및 연동접점
계전기(Relay)는 코일에 직류전원 공급시, 전자석이
되는 원리를 이용하여 전기접점을 ON, OFF시켜 각종
기기를 원격적으로 제어하는 기기이다.
가. a연동(ON연동) : 코일에 전원을 공급하여 전자석
이 된 상태를 여자(勵磁)되었다고 하며 이때 붙는 접점
나. b연동(OFF연동) : 코일에 전원이 차단되어 자속이
사라진 상태를 무여자(無勵磁) 또는 소자(消磁)되었다
고 하며 이때 붙는 접점
캠 접점
전후진제어기(MS :Master Switch), 제동핸들(BS :
Brake Switch),출력제어기(PS: Power Switch) 등과
같이 핸들 취급에 따라 축에 붙어있는 캠에 의해 접점
이 동작되는 경우 이와 같이 표시한다.
과천선 VVVF 전기동차
(1) 전기동차 편성
전기동차가 열차로서의 기능을 갖는 편성단위는 6량 편성, 8량 편성, 10량
편성으로 구성하여 운행할 수 있으며, 「M+M´」 2량을 1unit 라 한다.
1) 6량편성(3M3T) : TC - M - M´ - T - M´ - TC
2) 8량편성(4M4T) : TC - M - M´ - T - T - M - M´ - TC
3) 10량편성(5M5T) : TC - M - M´ - T - M´ - T1 - T - M - M´ - TC
(2) 과천선 VVVF 제어 전기동차 주요기기
과천선 VVVF 전기동차
과천선 VVVF 차량과 4호선 VVVF 차량과의 차이점은 ?
구분
유 니 트 구성
과천선 VVVF
4호선 VVF
M, M´차로 구성
차량은 M, M 차로 구성
특고압 기기
M´차 지붕에 PAN과
특고압기기 등이 설치
M차 지붕에 PAN과
특고압기기 등이 설치
SIV 전원공급
M´차량에서
전원이 공급
SIV 가까이 있는
M차에서 공급
M´차량
SIV 가까이 있는 M차량
연장급전
과천선 VVVF 차량별 기기배치
차종구분
주요기기
주간제어기, 제동제어기, 보조전원장치(SIV), 축전지(Batt), 공기압축기(CM)와
운전취급에 관련된 스위치, 게이지, 표시등, 모니터, 출입문스위치(CrS),
ATC/ATS절환스위치(ATSCgS) ,보안제동스위치(SCBS),열차무선전화기,자동열차정지
TC차
장치(ATS), 15Km스위치, 특수스위치(ASOS), 주차제동스위치(PBS), 비상제동개방스
위치(EBCOS), 회생제동개방스위치(ELBCOS), ATC 전원공급스위치, 103선 연결코드,
구원운전스위치(RSOS), 자동열차정지장치 차단스위치(ATSCOS), 자동열차제어장치
차단스위치(ATCCOS), 자동연장급전스위치(AMCS), 비상접지제어스위치(EGCS), 출입
문 비연동스위치(DIRS), 출입문바이패스스위치(LSBS), 차장변(EBs)
M차
M'차
주변환장치(C/I)와 4개의 삼상교류유도전동기 및 휠타 리액터 (FL)등
집전장치, 주변압기(MT), 주변환장치(C/I)와 4개의 교류유도전동기 및
휠타리액터(FL)등이 설치
T1차
보조전원장치(SIV), 공기압축기(CM), 축전지(Batt)
T차
부수차
과천선 VVVF 전기동차 특고압회로
과천선 VVVF 전기동차 특고압회로(교류구간)
과천선 VVVF 전기동차 특고압회로(직류구간)
과천선 VVVF 전기동차 교류구간 주회로 전원
가. 역행 :
AC25KV → 팬터그래프 → 주차단기 → 주변압기(AC 840V×2) → 컨버터(AC→DC) →
인버터( DC→AC : 견인전동기 회전수 제어) → 견인전동기
나. 회생제동 :
견인전동기 회생전류 → 컨버터(역행시 인버터가 컨버터로 됨) → 인버터(역행시 컨버
터가 인버터로 됨) → 주변압기 → 교직절환기 → 주차단기 → 팬터그래프 → 전차선
과천선 VVVF 전기동차 직류구간 주회로 전원
가. 역행 :
DC1500V → 팬터그래프 → 주차단기 → 교직절환기(ADCg) → 인버터(DC→AC 변환
및 견인전동기 회전수 제어) → 견인전동기
나. 회생제동 :
견인전동기 회생전류 → 컨버터(역행시 인버터가 컨버터로 됨) → 교직절환기(ADCg) →
주차단기 → 팬터그래프 → 전차선
과천선 VVVF 전기동차 보조회로 전원의 흐름
(가) 교류구간
전차선(AC25kV) → 팬터그래프 → 주차단기 → 교직절환기(ADCg) → 주변압기
2차 측(AC840×2) → 컨버터(DC1,800V) → L3 → ADd2 → BF2 → SIV
→ 각종부하 및 주변압기
(나) 직류구간 : 직류구간은 MT 동작하지 않음
전차선(DC1,500V) → 팬터그래프 → 주차단기 → 교직절환기(ADCg) → L1 → ADd1
→ BF2 → SIV
과천선 VVVF 전기동차 특고압기기 개요
교류와 직류구간을 모두 운행할 수 있는 교·직류 전기동차는 직류 전용 전기동차에
비하여 보다 많은 기기 설비가 필요하고, 또한 교류와 직류구간에 따른 회로의 결선이
다르도록 설계되어 있다.
직류구간에서는 DC1,5000V인 전차선전원을 팬터그래프에서 수전하여 견인전동기
및 고압보조기기에 공급하지만
교류구간에서는 AC25kV의 전원수전하여 주변압기에서 소정전압으로 강압시켜
주변환장치를 거쳐 견인전동기과 고압보조기기에 전원을 공급하게 된다.
따라서 교·직류 전기동차에는 별도의 교류와 직류를 전환하는데 필요한 교직절환기
(ADCg)가 M´차 지붕위에 설치되어 있다.
또 전차선과 전기동차간의 회로를 개폐해주는 주회로차단기(MCB)가 M´차 지붕위
에 설치되어 있어 평상시에는 회로를 개폐해주는 일종의 스위치 역할을 하지만 교류구
간을 운행중 전기동차회로에 중대한 고장이 야기되었을 경우 신속히 회로를 개방하여
차량기기를 보호하는 차단기 역할도 겸하도록 되어있다.
직류모선(103선)의 가압
운전대에 제동제어기 핸들을 삽입하여 제동위치로 이동하면 각 표시등이 점등되고
ATS 경고벨이 순간적으로 울리면 아래 사항을 판단할 수 있다.
(가) ATS의 정상적인 동작상태
(나) 축전지 전원 직류모선(103선)에 가압상태
(다) 전·후 운전실 선택
회로구성 : TC, T1차(Bat) - 101 - (BatN1) - 102 - (BatN1) - 102a - (Break SWS2)
- 104 - (Dd4) - 104a - (BatkN2) - 104b - (Batk) - 102d2 – LGS
Batk가 투입되면 TC차 (Bat) - 101 - (Batk) - 101a - (BatN2) - 103선에 가압된다.
103선은 전기동차의 전차량 인통 직류전원으로 직류부하는 103선에 접속되어 있다.
팬터 계전기(Pan R)에 의한 103선 가압유지
운전실 교환 또는 사고 조치 등으로 운전실 이석으로 제동제어기핸들을 취거하여도
Pan이 상승되어 있는 상태에서는
PanR이 동작하고 있어 제동제어기핸들을 취거하여도
Batk가 자여자 연동에 의하여 계속 여자되므로 된다
회로구성 : TC차 Bat - 101 - Batk(a) - 101a - M차 - M´차 PanR - 101b - M차 - TC
차 - Dd5 - 104a BatkN2 - 104b - Batk - 100d2 Batk가 계속 여자
TC차 Bat - 101 - Batk - 101a - BatN2 - 103의 회로로 103선 계속 가압된다.
전차선 단전시 축전지 방전 방지
Pan을 하강하지 않은 상태에서 단전된 경우 PanR에 의해 103선이 계속 가압 방전
차량 유치 중 전차선 단전시 전기동차의 모든 보조전원장치(SIV)가 정지되고 보조전원
장치 출력측에 설치된 보조전원장치 접촉기(SIVk)가 무여자된다.
SIVk가 무여자되면 TC, T1차 103 - PLpN - SIVk(a) - 138선이 무가압된다.
138선 무가압 TC 138선  PDARTR 무여자  팬터하강보조시한계전기(PDARTR)
무여자 소정의 시간(3분)이 지나면 109선을 통하여 Pan하강방전 사고 방지
TC차 103선 - PanDN - PDARTR(b) - HCR4(b) - TCR(b) - 109 - M차 -M´차 - 109 PanR(O) 여자로 PanV가 무여자 되어 Pan이 하강한다.
운전실 선택 HCR의 동작
전부(前部) 운전실에서 전원을 공급 : 특고압제어, 속도제어, ATS 전원 등
후부(後部) 운전실로부터 전원을 공급 : 출입문개폐 연동회로, 객실 냉·난방 제어
및 표시등 회로 중 일부의 전원
선택계전기들은 TC차 배전반에 다음과 같이 설치되어 있다.
HCR : 선두(HEAD) 선택 계전기, TCR : 후부(TAIL) 선택 계전기
(1) HCR의 동작
HCR은 사용 접점 수가 많아 4개를 직렬로 하여 사용하고 1개의 계전기가 단선이 되더
라도 전체의 계전기가 석방되도록 하고 있다.
103선 - HCRN - 105 - BC - S9접점 - 105a - TCR1(b) - HCR1, 2, 3, 4 여자
운전실 선택 TCR의 동작
(2) TCR의 동작
전부운전실에서 HCR이 여자되면
HCR1(a) - Dd1 - 106 - 후부 TC차 - 106 - HCR1(b) - TCR1, TCR2 여자 TCR 동작에
의하여 후부 운전실측에서는 105a - 105c 선간의 TCR1 접점이 개로되어
HCR 회로는 개방되므로 잘못하여 후부 운전대에서 제동제어기 핸들을 취급하더라고
편성의 제어전원 관계가 틀려질 염려는 없다.
ACM 구동
설치위치 : 보조전동공기압축기는 M´차 객실 의자 밑에 설치
공기압력 : 압력조정변에서 5kg/cm2로 조정되어 보조공기통에 충기 후
보조공기 사용개소 : 팬터그래프 상승, 주차단기(MCB) 투입, 비상접지스위치
(EGS) 동작, 교직절환기(ADCg), M´차 차단기(L1·L2·L3) 등에 공급
보조공기압축기용 조압기(ACM-G) 동작 : 압력 7.5kg/cm2에서 동작(약5~6분소요)
동작차량의 ACM은 정지하나 MCB가 투입되기 전 즉, 전동공기압축기(CM)가 구동
하기 전에 공기압력이 6.5kg/cm2 이하로 내려가면 ACM의 구동이 재개된다.
ACM의 정지시기 : 주차단기(MCB)가 투입되면 이 회로의 111e-111g 간을 개방
(MCBR2)하게 되므로 ACM-G가 회로를 구성하고 있다 하더라도 ACM을 정지시킴
ACM 구동회로
보조전동공기압축기 제어 : TC차 운전실 및 M´차 배전반에서 제어하는 방법
동작회로 : ACMCS 누르면 TC차 103선 - HCRN - 105 - ACMCS - 111 – ACMLRe
- 111a - ACMLP - 100c11로 보조공기압축기전동기(ACM)등 점등 111 - M´
ACMkN - 111a Dd12 - 111e - MCBR2(b) 접점- 111g - ACMk 여자 ACMk가
동작하면 M´차 103 - ACMN - 111b - ACMG - 111c - ACMk - 111f - ACM –
ACMF - 100d3의 회로로 보조전동공기압축기(ACM)가 구동된다.
한편 ACMk가 103선 - ACMN - 111b - Dd10 - 111d - ACMk - 111e - MCBR2 111g - ACMk - 100d4 회로로 ACMk는 자기유지(Self Hold)의 접점을 구성 계속구동
팬터그래프 상승
팬터그래프 상승스위치(PanUS)를 누르면 TC차 103 - MCN - HCR3(a) – PanUS
- 108 - (M´) - 108 - MCB 차단 - EGSR(b) - PanR(C-coil)
PanR(C)이 여자되면 M′ 103 - PanVN - 110 -PanR(a) - PanV1,2 - 100d7의
회로로 팬터그래프 전자변(PanV)이 여자되어 공기를 팬터그래프의 실린더에 공급,
팬터그래프(Pan)를 상승시킨다.
팬터그래프 제어계전기(PanR)는 위치를 유지하는 것과 같은 소위 키프릴레이
(Keep Relay) 이며 코일은 2개가 있어 상승용과 하강용으로 사용된다.
팬터의 상승=공기압력+ 주스프링, 하강=하강스프링
팬터그래프 상승
(가) 팬터그래프(Pan) 상승조건
① 제어전원이 있을 것(직류모선인 103선 가압상태)
② 전부운전실(HCR)이 선택되고, MCN, HCRN이 ON 상태
③ 공기압력(ACM)이 확보되어 있을 것
④ 교류구간에서 비상접지제어스위치(EGCS)가 동작되어 있지 않을 것
⑤ 전,후 운전실 비상팬터하강스위티(EpanDS)가 눌러져 있지 않을 것
⑥ 주차단기(MCB)가 차단되어 있을 것
⑦ 각 M′차 배전반내 PanVN ON 상태 및 Pan공기관 콕크 차단여부 확인
팬터그래프 상승제어
팬터그래프의 하강
팬터그래프의 하강은
각 M′차의 팬터그래프 전자변(PanV)를 무여자시켜
팬터그래프 작용실린더에 있는 압력공기를 대기로 배출시키면 작용실린더내의
하강스프링 탄성에 의해 팬터그래프가 하강하게 된다
교류구간에서 하강 : 주차단기가 차단된 조건에서만 하강된다
직류구간 : MCB차단과 관계없이 ACVR(b) 연동을 통하여 PAN의 하강용 코일을 여자
또한 주차단기(MCB)가 투입된 상태에서 주차단기(MCB) 차단동작을 잊고 팬터
그래프하강스위치(PanDS)와 비상팬터하강스위치(EPanDS)를 취급 시 다이오드(Dd2)
를 거쳐 MCBHR(차단코일)에 전원을 보내어 먼저 주차단기(MCB)가 차단된 후에
팬터그래프를 하강하도록 하며,
주차단기(MCB) 투입회로를 끊어 나중에 주차단기(MCB)의 재투입 되지 않도록 한다.
한편 직류구간을 운전 중 MCBN2가 차단되면 MCBN₂(b)의 연동에 의하여 PanR의
하강용 코일을 여자시켜 MCBN2가 차단된 유니트의 Pan이 하강하도록 되어있다.
결국 팬터그래프의 상승과 하강은 팬터그래프 전자변(PanV)의 회로상의 연동편을 개
폐함으로써 이루어진다.
팬터그래프의 하강
팬터그래프의 하강
전기회로의 구성은 운전실의 팬터그래프하강스위치(PanDS)나 비상팬터그래프하강스
위치(EPanDS)를 취급하면 되는데 두 스위치의 전원 경로는 다르지만 스위치를 지나
PanR의 하강코일을 여자시키는 것은 동일하다.
TC차 102 - BatkN1 - PanDS - 109 - M′차 - 109 - Dd9 - ACVR(b), MCB(차단) PanR(O) - PanR(하강코일) 여자 회로로 PanR 하강용 코일이 여자되는데
하강용 코일 전에 있는 교류전압계전기(ACVR) b접점과 주차단기(MCB) 기계적 차단
접점을 살펴보면 TC차 102 - BatkN1 - PanDS - 109 - MCBHR(a) - MCBHR(차단코
일) 여자로 MCB를 차단하며 팬터그래프의 하강은 주차단기(MCB)가 차단된 조건과
교류전압계전기(ACVR)이 무여자된 조건에서 이루어지도록 되어있다.
비상 팬터그래프의 하강
전동열차를 운전 중 또는 작업 중에 급히 팬터그래프를 하강할 필요가 있을 경우
운전대의 비상팬터하강스위치(EPanDS)를 취급하여 MCB를 차단하고 동시에
팬터그래프를 내릴 수 있도록 되어 있다.
EPanDS는 MCB제어 전원 회로를 직접 끊는 접점과 팬터그래프 하강 인통선을 여자
하는 2개의 접점을 갖고 있으며 MCB를 차단함과 동시에 109선을 여자하여 Pan하강
코일을 여자하도록 하고 있으며 주차단기 투입회로에서 설명한다.
과천선 VVVF 전기동차 MCB 제어
주차단기(MCB) 투입 전 확인사항
① 전차선 전원표시등(ACV, DCV) 점등으로 팬터그래프 상승 및 전차선 전원공급
상태 확인
② 전차선 전원에 맞도록 운전대의 교직절환스위치(ADS)를 정위치 확인
(이 경우 위치가 약간 맞지 않아도 MCB가 투입되지 않은 경우가 있으므로
위치 선정을 정확히 하여야 한다.)
③ 전부운전실 주간제어기회로차단기(MCN) 및 전부차제어계전기회로차단기(HCRN)
ON상태 확인
④ 전,후운전실내 TEST SW 동작여부 확인
⑤ 각 M′차 배전반내 회로차단기(MCBN1, MCBN2, ADAN, ADDN, MTOMN,
MTBMN) M, M′차 CIN 및 차체하부의 주차단기 공기관 콕크의 차단여부 확인
MCB 투입 제어
MCBCS를 취급하면 : TC 103 - MCN - HCR3 - MCBCS - MCBHR(C coil)여자하며
이후 TC1 - MCBHR(a) - EPanDS - ADS(AC) - 7(ADS DC위치 8선)선이 가압된다.
주차단기유지계전기(MCBHR) 중 투입코일이 여자되고 MCBHR의 2개의 연동편(1-1d
선, 1c-1g선)은 모두 아래 부분으로 이동 회로의 7, 8선 가압선상에 있는 연동편과
MCBHR(O) 사이 즉, MCB 차단코일상의 연동편이 접촉한다.
결국 주차단기(MCB) 투입코일은 일단 여자되어 2개의 연동편만 이동시켜 소기의 목
적을 달성한 후 무여자되어 MCB 차단시 동작을 원활하게하며 MCBHR은 자기유지
계전기로 Open Coil을 여자시키지 않는 한 계속 Close상태를 유지한다.
교·직 절환회로(ADCg절환)
ADAN(ADDN) - 7(8) - MCN(차단) - ADCg(AC coil)또는(DC coil) - ADCg가 교류
(직류)측으로 절환되어 전차선과 동일한 위치를 취한다.
ADCg가 교류위치로 절환되면 그 기계적인 연동접점에 의해 교직절환 교류용보조
계전기(ADAR1,2)를 여자 시킨다.
참고) 서울메트로 차량은 보조계전기ADAR1, 2가 없고 ADCg와 ADCm이 동시에
여자되도록 되어 있으며 그 외는 동일하다.)
전압계전기 및 시한계전기 동작회로
전압계전기 및 전압계전기용 시한계전기 동작회로(특고압회로)
(가) 전차선에 전원이 급전된 상태에서 팬터그래프를 상승시키면 전차선 전원과
일치하 게끔 교류전압계전기(ACVR) 혹은 직류전압계전기(DCVR)가 여자된다.
(나) 전차선 전원이 교류인 경우에는 팬터그래프(Pan) - 계기용변압기(PT) - 정류기
– ACVRRe1 - ACVR - 접지로 ACVR이 여자되고,
전압계전기 및 시한계전기 동작회로
직류인 경우에는 계기용변압기 (PT)를 904선 저항기를 거쳐 DCVR이 여자된다
ACVR, DCVR 연동에 의해 집전차량의 교류전압시한계전기(ACVRTR), 직류전압시한
계전기(DCVRTR)가 여자 된다.
전압계전기 및 시한계전기 동작회로
시한계전기가 동작하면, M′차 103 - PLPN - 130 - ACVRTR(a접점) - 127
- M차 - 127 - TC차 - 127 - Dd - 127a - ACLp - 120k
M′차 103 - PLPN 130 - DCVRTR(a접점) - 126 - M차 - 126 - TC차 - 126 Dd - 126a - DCLp - 120k에 의해
AC 구간에서는 ACLp 등이 점등되고, DC 구간에서는 DCLp 등이 점등된다.
이 계전기를 시한계전기로 한 이유는
설정된 시간동안 교류구간의 경우에는 교-교절연구간 통과 시 일시적인 무전
압으로 교류전압계전기(ACVR)가 석방되어 주차단기(MCB)가 트립(Trip)하는
일이 없도록 하고,
직류전압시한계전기(DCVRTR)은 직류구간에서의 직-직절연구간 통과 시
혹은 지하구간의 경우 강체가선을 사용하고 있기 때문에 팬터그래프의
이선을 고려하여 직류전압계전기(DCVR)이 일시적으로 석방되더라도
주차단기(MCB)를 차단시키지 않기 위한 것이다
주차단기 제1계전기(MCBR1) 여자회로
교류전압시한계전기(ACVRTR), 또는 직류전압시한계전기(DCVRTR)가 동작하면 Pan
상승 후 PanPS1·2 접점, 유니트 및 주변압기(MT) 계통에 이상이 없는 조건에서
TC 103 - MCN - 1- MCBHR(a) 연동 - 1d - EPanDS - 1e - ADS - 7(8) ADAN(ADDN) - MCBN1(MCBN2) - ADAR1(ADDR1) - ACVRTR - DCVRTR PanPS1 - PanPS2 - UCORR - MTAR - MCBR1 여자
팬터그래프 압력스위치(PanPS 1,2)
팬터그래프압력스위치(PanPS1,2)는 팬터그래프용 제어공기 압력 및
주차단기(MCB)를 동작시키는데 필요한 공기압력(4.4kg/cm2) 유무를 검사
하기위해 사용되며, 공기압력이 부족할 때에는 주차단기가 투입되지 않는다.
또한 어떠한 원인에 의하여 공기압력이 저하(4.1kg/cm2) 하였을 때에는
MCBR1를 무여자 시키고 주차단기 차단코일(MCB-T)을 여자 주차단기를
차단하여 팬터그래프의 자연하강에 의한 사고를 방지한다.
서울메트로 차량은 PanPS1, 2가 병렬로 되어 있어 1개의 Pan 하강시
확인이 곤란하며, MCBN1 및 MCBN2의 연동접점은 회로차단기가 트립
되었을 경우 주차단기 차단코일(MCB-T) 회로 혹은 교류전압시한계전기
(ACVRTR), 직류전압시한계전기(DCVRTR) 회로가 구성되지 않았을 때
주차단기(MCB) 투입회로가 구성되는 일이 없도록 하기 위하여 사용 됨.
주차단기 투입코일(MCB-C) 여자회로
교류구간의 경우 7선 ADAN을 직류구간의 경우 8선의 ADDN을 거치는 차이
일 뿐 기타회로는 동일한 것으로 다음과 같다.
M′차 - 7k1 - M차 7k1 - L1(c) - 7ka - MCBOR(상시여자) - 7kb - SqR2 7kc - k - 7m - M′차 7k2 - 7k -Ll(c) - 7ka - MCBOR - 7kb - SqR2 - 7kc k - 7m - MCBR1 - 7m1 - MCBR2 - 7m2 - MCBR2 - MCB C coil - 100b1
---MCB 투입(MCB 투입전자변)이 여자되어 공기실린더에 공기가 공급
주차단기(MCB)가 투입된다.
주차단기 제2계전기(MCBR2) 여자회로
MCB가 투입 후 7a(8a) - ADAR1 또는 ADDR1 - 7h(8h) - MCBR2 - MCB 100bi 주차단기 제2계전기(MCBR2)가 동작하고
자기접점으로 자기유지하므로 MCB - C(Coil)는 7ml - MCBR2 - 7m2 -
MCBR2 - 7n 간의 MCBR2 접점으로 개방되어 투입코일이 무여자된다.
주차단기가 어떠한 원인으로서 트립하더라도 전원을 끊지 않은 한 재투입을
방지한다.(재투입시 MCB OS-CS 취급)
주차단기(MCB)가 투입 과정정리
(가) 팬터그래프(Pan)을 상승하면 전차선 전원에 의하여 교류전압계전기
(ACVR) 혹은 직류전압계전기(DCVR)이 여자되며, 그 보조접점에 의해
교류전압시한계전기(ACVRTR) 혹은 직류전압계전기(DCVRTR)가 여자
(나) 교직절환스위치(ADS) 위치에 따라 교직절환기(ADCg)가「교」또는「직」
위치를 취하고 ADAR 혹은 ADDR이 여자된다.
(서울메트로 차량은 ADCm이 있고 보조계전기는 설치되지 않았다.)
(다) 주차단기 제1계전기(MCBR1)가 여자 된다.
(라) 주차단기 투입코일(MCB-C)의 여자로 주차단기 제어실린더에 압력
공기가 유입되어 주차단기가 투입된다.
(마) 주차단기(MCB) 보조스위치(투입점검)에 의해 주차단기 제2계전기
(MCBR2) 여자된다.
(바) 주차단기 제2계전기(MCBR2)의 여자로 MCB-C가 무여자 된다.
(사) 주차단기 투입코일(MCB-C) 무여자로 주차단기 실린더의 공기를 배출
시켜 주차단기 사고차단에 대비한다.
주차단기(MCB) 차단
(가) 정상차단 : 정상적 차단은 운전실의 MCBOS를 취급하면 주차단기제어계전기
(MCBHR)의 차단코일이 여자되어 1선과 1d선 사이의 연동접점이 개방되므로 7선
또는 8선으로 가던 전원이 차단 된다.
따라서 7선 혹은 8선에 의해 전원을 공급받던 MCBR1의 무여자에 의하여
주차단기는 개방되게 된다.
①교류구간 차단 :M´차 103선 - MCBN1 - 9 - DCVRTR(b) -ADCg - 9b -MCBR1 –
Dd6 - 9e - MCB - T - 9f - MCB(투입접점) 100b의 순서로 MCB-T(coil)가 여자.
주차단기(MCB) 차단(직류구간)
② 직류구간 차단
직류구간에서 주차단기 차단코일(MCB - T) 여자는 M차 M´(서울메트로 M
차)차의 L1이 먼저 차단된 조건에서 구성되는데 L1(서울메트로 차량 HB,
IVkR)이 차단된다는 것은 주변환장치(인버터측)와 보조전원장치(SIV)가 정지
된 상태이다.
즉 직류구간에서 전기동차에 걸리는 부하를 거의 차단한 상태에서 주차단
기(MCB)를 개방토록 하였다. (L1 Trip시 복귀는 MCBOS - RS - MCBCS)
직류구간에서 차단
주차단기 사고차단 : ACOCR
(나) 주차단기 사고차단 : 주변압기 또는 주변환기 장치에 이상전류나 돌발적인
상황이 발생시 주회로를 차단하여 기기를 보호하는 것임(종류 3가지)
① ACOCR(교류과전류 계전기)
주변압기 1차권선 회로의 과전류 보호로서 ACOCR이 설치되어 있으며 교류구간에서
팬터그래프를 상승시키고 MCB를 투입할 때 돌입전류가 흐를 경우 변류기(CT1)에서
검지(120A 이상) 하여 ACOCR이 동작하여 MCB를 사고 차단한다.
ACOCR 동작시 MCBTR 연동을 삽입한 이유는 MCB 투입시나 순간 단전 후 급전(교교 Section통과 시 포함)되는 순간 돌입전류(Surge)로 ACOCR이 동작하여도 MCBTR
은 0.5초 동안 여자가 유지되어 MCB-T 코일은 여자 되지 않는다. 그러나 정상 운행 중
에는 MCBTR의 시한작용이 없어 순간적인 과전류라도 즉시 MCB를 사고 차단한다.
주차단기 사고차단 : ArrOCR
② ArrOCR(피뢰기과전류계전기)
직․교(DC →AC)절연구간 진입 중 ADS 절환장치 고장이나 실념으로 ADS를 절환되지
않아도 절연구간에 진입하게 되면 DCVRTR연동의 개방으로 MCBR1이 소자 되어
MCB는 차단된다.
그러나 교직절환 순간 MCB가 기계적으로 고착된 경우에는 MCB 차단회로가
구성되어 MCB-T코일이 여자되어도 해당 MCB는 차단되지 않는다.
이와 같이 주차단기가 차단되지 않은 차량은 교직절환기가 직류에서 교류위치로
절환이 이루어지지 않으므로 이 ADCg가 DC위치로 된 상태 그대로 교류구간에
진입하게 되면 AC 25kV가 수전 되면 즉시 DCArr의방전으로 변류기(CT2)에서 검지
ArrOCR의 여자로 MCB 차단회로가 구성된다.
그러므로 절연구간 진입시는 ADS의 절환을 반드시 시행하고 MCB 차단여부를 확인하
여 한 개의 MCB라도 차단되지 않으면 즉시 EPanDS를 취급하여 교류모진 현상이 발
생되지 않도록 해야 한다.
주차단기 사고차단 : ArrOCR
※ AC→DC 교직절연구간 진입시 MCB 진공파괴에 의한 절연불량의 경우에는 교직절
환 순간 DCArr 방전으로 변전소 HSCB(고속도차단기)가 차단되어 교류전원표시등
(ACV) 이 소등되면 변류기(CT2)에 의해 교류전원을 검지하여 ArrOCR 동작에 따라
Fault 등 및 해당차 차측백색등 점등
주차단기 사고차단 : MCBOR
③ MCBOR(주회로차단기 차단계전기)
전기동차를 기동하기 위하여 제동제어기 핸들을 삽입하면 상시 여자되어 회로를 구성
하다 주변환기 중고장 발생시 MCB를 차단하여 주회로 기기를 보호한다.
참고) 과천선 VVVF 제어 전기동차 주변환기 중고장 원인은 2차 과부하, 2차 접지,
GTO Arm 단락 등이 있다. 이 경우 MCBOR 소자 되어 주차단기를 차단한다.
M차의 경우는 주변환기 정지시 주차단기가 차단될 수도 있고 되지 않은 경우도 있다.
MCBOR 이 소자 되면 차단이 되고 그렇지 않으면 차단되지 않는다.
그러나 M´의 경우에는 MCBOR 소자와 관계없이 MTAR이 동작되어 반드시 주차단
기가 차단된다. 또한 주변환기 고장 발생이 발생되면 해당차 차측백색등과 고장대표
등인(Fault)등이 점등된다.
※ COR2(차단계전기)의 여자 : MCB 사고차단시 불량차량을 분리하기 위해 VCOS
취급시 여자되어 MCB-T Coil 을 소자 양호한 차량의 MCB를 재투입하기 위해 설치함
비상접지스위치 EGS
비상접지스위치는
열차 운전 중 비상사태가 발생하였거나 차고 외에서 차량을 검수할 필요가
있을시 사용하는 것으로
EGCS는 TC차 운전실과 M´차 배전반내의 2곳에서 취급할 수 있으나 현재
는 M´차 배전반의 EGCS 회로는 끊어놓아 TC차 운전실에서만 조작 가능
비상접지스위치계전기(EGSR)가 여자되면 EGS의 기계적인 연동접점을
통해 이상으로 인하여 EGS가 복귀되는 것을 방지하였다.
또한 비상접지스위치계전기(EGSR) 연동편(108a-108b)에 의하여 팬터의
상승회로를 끊어주는데, EGS가 동작한 후 팬터그래프를 하강하였을 경우
팬터그래프의 재차 상승은 운전실의 EGCS를 복귀하여 M´의 비상접지
스위치계전기(EGSR)를 무여자시키지 않으면 상승이 되지 않도록 하였다.
이는 비상접지스위치(EGS)가 동작된 채 팬터그래프가 상승될 경우에는
전차선의 단전을 초래, 모든 전동열차의 운행이 중지되는 사례를 막기 위함
또 하나 고려해야 할 사항은 비상접지스위치(EGS)가 대기중에서 직접
전차선 전원관 접촉하는 기기인 관계로 접촉시 아크로 인하여 용착의
우려가 있다.
비상접지스위치 EGS
비상접지스위치(EGS)가 용착되었을 경우에는 용착된 M'차 팬터그래프를
접고 남은 M'차의 출력으로 운행하여야 한다.
운전실 교환회로
전동열차가 종착역에 도착하여 반복운전을 위해 운전실을 교환할 때는 운전을 하고
온 곳에서 역전핸들을「OFF」위치로 하면 2선은 무가압이 된다.
또 제동제어기핸들을 취거하게 되면 전부운전실 선택계전기(HCR)의 전원은 차단
되나 구 운전실의 MCBHR은「ON」상태를 그대로 유지하고 있어 7선(또는 8선)은
가압이 계속된다.
신 운전실에서 제동제어기핸들을 삽입하면 신 운전실 전부차제어계전기(HCR1,2,3,4)
여자되며, 이 후 교직절환스위치(ADS)의 교류 또는 직류위치를 확인하고 주차단기
제어스위치(MCBCS)를 취급하면 신 운전실에서도 7선(또는 8선)이 가압 된다.
즉 신 운전실과 구 운전실의 양측으로부터 7선(또는 8선)이 가압된 상태가 되는데
다음에 역전핸들을 전진 혹은 후진위치로 함으로써 운전실 교환회로인 2선이 가압
되어 신 운전실에서 구 운전실의 MCBHR 차단 코일을 여자하여 이제부터는 7선
(또는 8선)의 가압은 신 운전실에서만 이루어진다.
이는 운전실을 교환 시 불필요한 주차단기(MCB)의 차단을 하지 않기 위하여 구
운전실에서 계속 7선(또는 8선)에 가압하고 있다가 신 운전실에서 운전실 선택이
이루어 지고난 후
주차단기투입스위치(MCBCS)를 취급하면 7선(또는 8선)에 가압되므로 구 운전실의
전원은 불필요하게 되어 신 운전실의 역전핸들을 취급하면 구 운전실의 전원이 차단
되므로 이후부터는 완전히 신 운전실에서만 제어가 가능하게 한 것이다.
운전실 교환회로
따라서 신 운전실에서 작업순서가 바뀌어 MCBCS 취급전에 역전핸들을 먼저 취급
하게 되면 불필요한 MCB차단이 이루어지므로 유의해야 한다.
참고 : 종착역 도착 운전실 교환 중 전차선 단전 후 급전 시에는 역전핸들을 삽입
진행방향으로 이동 후 MCBCS를 취급한다. (MCBR2 무여자 시키기 위해)
교직절환 조작
교·직류 전기동차는 교류 25kV와 직류 1,500V의 서로 다른 전차선
전원구간을 운행하기 위한 전기동차이다.
따라서 교류에서 직류, 혹은 직류에서 교류구간으로 진입하기 전에
전기동차의 회로를 앞으로 운행하게 될 전차선 구간과 일치시켜야
하므로 운전실에 있는 교직절환 스위치(ADS)에 의해서 절환조작을
행한다.
이와 같은 절환조작은 보편적으로 절연구간 전방에 설치된 타행
표지 지점에서 역행핸들을 OFF한 후 시행한다.
이 조작에 의해서 전(全)편성의 주차단기(MCB)가 일제히 차단되고,
그 후 교직 절환기(ADCg)가 소정의 위치를 취하게 된다.
절연구간을 통과 후 해당구간의 전압이 전기동차에 들어오면 교류
또는 직류 전압계전기가 검지하여 선두 유니트로부터 순차적으로
MCB를 투입(순차투입)시켜 전도 운전이 가능하도록 한다.
교직절환 조작(교류직류)
교직절환 조작(직류교류)
모진(冒進)보호 : 1차 절연구간에서 자동차단
모진(冒進)보호
전기동차의 교직절환 조작은 앞에서 설명한 바와 같이 운전실에서의 수동
조작방식이다.
따라서 인위적인 실수를 보완해 주는 모진보호 설비가 필요하다
(서울메트로 4호선 차량 자동조작)
(1) 절연구간에서 주차단기(MCB) 자동차단(1차 보호)
기관사가 절연구간 전방에서 교직절환 조작을 하지 않고 절연구간에 진입
하더라도 1차적으로 절연구간(무가압구간)에서
교류전압계전기(ACVR) 또는 직류전압계전기(DCVR)이 무여자되므로
교류전압시한계전기(ACVRTR), 직류전압시한계전기(DCVRTR)이 석방되어
주차단기 제1계전기(MCBR1) 무여자시켜 주차단기(MCB)를 차단함으로써
전차선과 전기동차 기기회로를 분리시켜 모진에 대한 보호를 하여준다.
이것이 무가압 구간에서 주차단기(MCB) 자동차단에 의한 모진보호이다.
모진(冒進)보호 : 2차 보호 기계적 고착시 모진
(가)주차단기(MCB) 기계적 고착시 모진
주차단기(MCB)가 기계적 고장으로 이동극과 고정극이 고착되면 무가압구간에서
MCBR1 무여자로 주차단기 차단회로가 전기적으로 구성이 되었다 하더라도
주차단기가 차단되지 않으며 또한 기관사가 절연구간 접근시 타행표지 지점에서
교직절환스위치(ADS)를 취급하여도 주차단기(MCB)는 차단되지 않는다.
이 경우에는 전기동차 회로와는 서로 다른 전차선 전원이 전기동차로 인입되는데
만일 그와 같이 상이한 전원을 그대로 받아들일 경우 전기동차기기에 중대한 장애를
발생시키게 된다.
따라서 이와 같은 사고를 방지하기 위해 설치한 것이 주휴즈(MFS)와 직류피뢰기
(DCArr) 및 피뢰기과전류계전기(ArrOCR)이다.
참고1) 교류구간에서 M′ 차 배전반내 MCBN1 트립시에도 해당차 MCB 차단 불능
① 직류모진
직류모진(교류구간에서 직류구간으로 진입시 발생)시에는 직류구간에서 직류
대전류가 주변압기 1차측으로 들어오게 되므로 이때는 주휴즈(MFS)가 용손되어
주변압기(MT)를 보호하여 준다.
② 교류모진
교류모진(직류구간에서 교류구간으로 진입 시)시에는 AC 25kV의 높은 전압이 DC
1,500V 의 회로로 인입되어 직류피뢰기(DCArr)가 방전을 하여 변전소의 차단기를
트립시켜 전차선 전원을 단전시키며,
또한 변류기(CT2)에서 교류전원을 검지하여 피뢰기과전류계전기(ArrOCR)를 여자.
모진(冒進)보호 : 2차 보호 기계적 고착시 모진
직류피뢰기(DCArr) 방전에 의한 전차선의 접지와 피뢰기과전류계전기(ArrOCR)
동작에 의한 주차단기(MCB)의 차단동작을 재차 시도하고,
피뢰기과전류계전기(ArrOCR) 동작에 따라 운전실의 고장표시등도 점등된다.
결국 교류모진시에는 직류피뢰기(DCArr)와 피뢰기과전류계전기(ArrOCR)의 2중의
보호장치가 동작을 하나
주차단기(MCB)의 기계적 고장에 의한 교류모진의 경우 피뢰기과전류계전기
(ArrOCR) 동작에 따른 주차단기(MCB) 차단 지령은 별다른 의미가 없고, 직류피뢰기
(DCArr)에 의한 전차선접지로 전차선을 단전시켜 주회로 기기를 보호한다.
모진(冒進)보호 : 2차 보호 절연 불량시 모진
(나) 주차단기(MCB) 절연불량 시 모진
주차단기(MCB)의 진공밸브 고장 등으로 절연이 파괴되면 절연 내력이 낮아져서
전기적 및 기계적으로는 차단이 이루어져 ADCg가 정상적으로 동작하나
절연구간 접근시 직류구간 타행지점에서 교직절환스위치(ADS)를 취급하는 즉시
직류구간에서 주휴즈(MFS) 용손되고
또한 교류구간 운행 중 타행지점에서 교직절환 스위치(ADS)를 취급하는 순간 직류
피뢰기(DCArr) 및 피뢰기과전류계전기(ArrOCR)가 동작되어 단전현상이 발생한다.
모진사고는 결국 MCB관계 불량에 의해 발생함으로 확인되는 즉시 완전부동 취급
및 연장급전 후 운행하여야 한다
절연구간 검지 및 ATC/ATS 절환
카. 절연구간 검지
교교절연구간 및 교직절연구간 직전에 절연구간 검지용 지상자(Active형 68kHz)를
설치하고, 그 지상자를 통과하면서 ATS 수신기에 의해 주파수를 수신 검지하여 음성
으로 “절연구간입니다.”라고 약 50초 동안 알려주어 운전실에서 기관사에게 절연
구간 접근에 대한 주의를 환기시키고, 동시에 회생제동 작동을 금지시킨다.
타. ATC/ATS 신호 절환
ATC/ATS의 신호절환은 기관사의 ATCCgS 조작에 의한 수동 절환이다.
ATC 구간에서 ATS구간으로 접근하면 ATC구간의 ATS 지상자(R₀, S:ATC/ATS 신호
절환용)에 의해 CgSR 동작으로 부져가 울리며 음성 안내방송이 출력된다.
“딩동댕, 여기서 부터는 ATS 구간입니다. ATS 쪽으로 스위치를 조작하십시오.”
기관사는 제동제어기핸들을 4단 이상의 위치로 하고 ATCCgS를 ATC 위치에서
ATS위치로 절환한다. 동시에 부져는 정지한다.
절환 후 차량은 ATS 제어를 받게 되고 ATC의 ADU는 동작을 하지 않고,
ATS 속도계만 동작하게 된다.
또한 열차 정지신호 출력 및 비상제동체결 때에도 ATC위치에서
ATS위치로 절환 가능하다.
ATS구간을 운행중이던 열차가 ATC 구간으로 진입하면 절환회로의
CNSR이 여자하며, 절환시기를 알려주는 부져가 동작한다.
기관사가 ATCCgS를 ATS에서 ATC로 절환하면 부져는 정지한다.
절환 후 차량은 ATC제어를 받게 된다.