전기철도에서 공칭전압, 정격전압이란?

□ 용어정의(철도 전철전력설비 시설지침, 2009.6.11 등)

- 공칭전압 : 그 선로를 대표하는 선간전압을 말하며,

정부가 표준으로 정하여 기준으로 삼는 전압입니다

(전기철도의 설비에 맞게 응용된 전압의 기준임)

- 정격전압 의 정의 : “정격전압”이라 함은 전기사용 기계․기구․배선                 기구 등에서 사용상 기준이 되는 전압을 말함.

정격전압의 계산 = 공칭전압 × 1.2/1.1(최고전압보다 5% 높음)

즉 전선로상에서의 표기는 공칭전압으로 표기하는것이 타당하고

차단기,변압기 등 기계․기구에 표기 할때는 “정격전압“을 표기하는       것이 타당함.

기계․기구등은 최고전압보다 5%이상의 여유를 두어 “정격전압“으       로 정하는데 이는 이상상태의 최고전압이상에서도 차단기,변압기등        기계․기구 가 정상적으로  동작하여야 한다는 것을 의미함.

- 표준전압 = “공칭전압”과 “최고전압”을 말함

- 기준전압 = 공칭전압/1.1

(1.1로 나누는 이유 : 표준전압강하율을 10%로 하기때문임)

- 최고전압 = 기준전압 ×15%

= 공칭전압/1.1 ×1.15(15%)

즉, 여기서 정부가 정하는 전압(철도건설규칙-철도건설기준)은  다음과 같이 정하고 있음

-지식경제부에서 규정하는 한전등의 송전전압은 철도의 전압기준이 아님.

- 표준전압을 ⇒“공칭전압“으로 용어변경

※철도건설규칙(2009.9.1 개정)

제34조(전차선로의 공칭전압) 전차선로의 공칭전압(公稱電壓)은 표준 전기철도 전압 중에서 해당 전압에 대한 안전성 및 설비의 경제성 등을 갖춘 전압으로 하여야 한다.

위의 규정이 최근 용어를 명확히 하여 개정완료

※철도건설규칙-철도건설기준에 관한 규정(국토해양부 고시 제2009-832호,2009.9.1)

제35조(전차선로의 공칭전압)

①전차선로의 공칭전압은 단상교류 2만5천볼트 시스템(전차선과 레일사이 및 급전선과 레일 사이는 2만5천볼트가 급전되고 전차선과 급전선 사이는 5만볼트가 급전되는 시스템)을 표준으로 한다. 다만, 직류방식으로 시행할 경우에는 1천500볼트로 한다.

②공칭전압이 단상 교류 2만5천볼트인 시스템에서 전차선의 연속 최고 전압은 2만7천500볼트로 하고, 연속 최저전압은 1만9천볼트로 한다.  단, 5분간 허용되는 최고 전압은 2만9천볼트로 하며, 이러한 전압 기준에 적합되도록 전차선로를 설비하여야 한다

□ 국제기준에서 말하는 “공칭전압“이란

○ IEC 61850 : 공칭전압에 대하여 규정

○ IEC 60850 : Railway application Supply voltages of traction systems

의 4항에  규정됨

이는 또 EN 50163의 규정을  인용하였음.

○ EN 50163(Railway application Supply voltages of traction systems)

의 ANNEX N 에는

공칭 전압(Normal voltage : Un) : 25,000V

최저 일시전압(Lowest non-permanent voltage : Umin2) : 17,500V

최저 연속전압(Lowest permanent voltage : Umin1) : 19,000V

최대 연속전압(Hight permanent voltage : Umax1) : 27,500V

최대 일시전압(Hight non-permanent voltage : Umax2) : 29,000V로 규정함

○ IEC 60850을 번역한 KS C IEC 60850에서는

- 공칭전압(Vn)= 시스템의 설계값“ 은  다음과 같이 규정하고 있음

- KS C IEC 60850의 3.1 의 견인공급시스템의 기본전압 표1에서

공칭전압(Vn)은 25,000V로 규정.

즉 AT급전방식의 전기철도에서

급전선과 전차선간의 공칭 선간전압(공칭전압)은 50,000V임

□ 질의내용 검토 : AT급전방식에서 각 선간 전압(조성희 과장)

[그림] 단권변압기 급전방식

○ 공칭전압(EN50163 및 KS C IEC 60850에 의함)

- Vo : 전차선+급전선간 = 50,000[V] = 50[kV]

- VA : 전차선+ 레일(대지)간 = 25,000[V] = 25[kV]

- VB : 급전선+ 레일(대지)간 = 25,000[V] = 25[kV]

※전차선로등에서 전압을 표시할때는 『공칭전압』으로 표기가 타당함

○ 정격전압(= 공칭전압 ×1.2/1.1)

- Vo : 전차선+급전선간 =  50[kV]×1.2/1.1 =54.5≒55[kV]

- VA  : 전차선+ 레일(대지)간 = 25[kV]×1.2/1.1 = 27.25 ≒27.5[kV]

- VB : 급전선+ 레일(대지)간 = 25[kV]×1.2/1.1 = 27.25 ≒27.5[kV]

※ 차단기,변압기 기계․기구등에서 전압을 표시 할때는 『정격전압』으로                표기가 타당함. 즉 전철변전소의 단권변압기등의 전압을 표기시 사용.

※ 철도건설기준에 관한 규정 제35조(공칭전압)에 의거 정격전압은 연속최고전압을 말함.

○ VA 최고전압(최고전압 = 기준전압 ×15% = 공칭전압/1.1 ×1.15)

- Vo : 전차선+급전선간 = 50[kV]/1.1×1.15 = 52.27≒53[kV]

- VA  : 전차선+ 레일(대지)간 = 25[kV]/1.1×1.15  = 26.13 ≒26[kV]

- VB : 급전선+ 레일(대지)간 = 25[kV]/1.1×1.15  = 26.13 ≒26[kV]

최고전압은 공칭전압 대비 선로의 이상상태를 고려한 선로상에 나타날수 있는          선간최고전압 으로 정의되는데 특별히 기계기구 및 선로등에 표기하기는              곤란하다고 봄(참고 계산치).

□ 검토 결론

1. 질의 ① 에 대하여

Vo ,  VA , VB 의 graph?

무슨 질의 의미인지???  그래프... what?

2. 질의 ② 에 대하여

VA , VB  에서 대지를 기준으로 하는 “최고전압”값은?

☞ 질문한 “최고전압”은 앞서 계산한 참고 값으로

정격전압, 연속최고전압, 공칭전압 등으로 하여 그에 계산된

전압 값을 표기하여야 함.

즉, 전압 표기전 어떤 전압인지 명확히 하고 전압[kV]을 표기

- 전차선로등 전선로의 선간전압 및 대지전압 표기 : 공칭전압

- 차단기,변압기(주변압기, 단권변압기등)등의 전압표기 : 정격전압

참고 바랍니다.

붙  임 : 1. EN 50163 발췌(공칭전압)

2. KS C IEC 60850 발췌(공칭전압)