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설계보고서 [3,4 호선노후전력설비교체공사 ] 2006. 08 서울메트로 - 1 -

제출문 서울메트로사장 서기 2006 년 06 월 09 일귀공사와당사간에계약체결한 3,4 호선노후전력 설비교체공사실시설계용역 에대하여계약서및과업지시서에의거과업을완료하 였기에그보고서와설계도서를별첨하여제출합니다. 2006 년 08 월일 주 소 : 서울시동대문구장안동 430-18장안빌딩7층 상 호 : ( 주 ) 다인엔지니어링컨설턴트 대표이사 : 박 영 득 ( 인 ) - 2 -

제 1 장 일반사항 1.1 과업명 1.2 과업기간 1.3 작업목적 1.4 과업개요 1.5 과업내용 1.6 설계방향 1.7 설계중점사항 제 2 장 현장조사 2.1 현장조사대상 2.2 현장조사 2.3 현장조사내용 제 3 장 주요자재및시스템제안서 3.1 DC 전원케이블 3.2 전력간선자재 (Bus Duct & Cable) 및관련도면 3.3 접지시스템제안서 3.4 Cable 지지금구자재및관련도면 3.5 직류고속도차단기검토 3.6 직류보호계전방식검토 - 3 -

제 4 장 계산서 4.1 직류급전계통의단락고장해석 ( 지축변전소 ) 4.2 직류급전계통의단락고장해석 ( 연신내변전소 ) 4.3 직류급전계통의단락고장해석 ( 녹번변전소 ) 4.4 직류급전계통의단락고장해석 ( 쌍문변전소 ) 4.5 직류급전계통의단락고장해석 ( 미아삼거리변전소 ) 4.6 직류급전계통의단락고장해석 ( 성신여대변전소 ) 제 5 장 공사진행시나리오 5.1 지축변전소 5.2 연신내변전소 5.3 녹번변전소 5.4 쌍문변전소 5.5 미아삼거리변전소 5.6 성신여대변전소 제 6 장 임시이동용배전반설치에따른자재사용계획 6.1 3 호선사용계획 6.2 4 호선사용계획 제 7 장 기존변전실사진대장 - 4 -

1.1 과업명 : 3,4 호선노후전력설비교체공사 1.2 과업기간 : 2006 년 06 월 07 일 ~ 2006 년 08 월 07 일 (60 일 ) 1.3 과업목적 : 직류고속도차단기의노후화로 DC1500V 전원계통의빈번한장애발생과지하철안전운행의지장을초래할우려가있는바 3,4호선의 6개역사의직류고속도차단기및전력케이블교체로지하철전원의안정성있는전력공급과신뢰성있는선로구축으로지하철운행에만전을기하고자함. 1.4, 과업개요 : 3,4호선노후전력설비교체에따른현장조사및설계도서작성 1. 구간 : 지하철 3,4호선 2. 대상설비 : 변전소 6개소 1.5 설계의기본방향 1. 시설의신뢰성및유지보수의용이성 2. 인명의안전과보호 3. 비상사고시연쇄적인사고파급의최소화 4. 호환성있는기자재의선정 1.6 과업내용 1. 공통사항가. 현장조사나. 설계도면작성및공사물량산출다. 자재시방서및공사시방서작성라. 공사비산출및설계도서작성 - 5 -

2. 주요내용가. 3,4호선 6개변전소공사내용나. 철거, 임시, 신설부분의변전소기기배치도작성다. 단선및삼선결선도구성라. 전력케이블포설및지지금구도작성마. 제어케이블, 전등, 접지등공사구분작성바. 건축, 기계공사범위구성사. 도면, 내역서, 계산서작성아. 3,4호선 6개변전소공사내용 변전실명구분기존시설내용변경시설내용비고 직류 직류차단기 기존시설철거후신설 철도공사직류차단 차단기반 단로기반 직류차단기반설치 기는본공사제외 지 축 변전설비공사 정류기-직류차단기 직류차단기-단로기 단로기-급전선 DC 전력케이블제어케이블직류차단기-RTU 철거후신설직류차단기-단자대까지신설 ( 단자대에서급전선까지는배전과에공사시행하며노후전력설비교체공사시병행하여시행전력공급에중단이없도록한다 ) 기존시설철거후신설제어선설치 직류차단기는 단로기일체형임 전등조명기구조명기구철거및신설 접지접지선로접지선로철거및신설 건축공사 바닥 에폭시 에폭시 ( 신설및교체 ) Trench 각종 기기배치에따른재구성및되메우기 기계설비 송풍기 송풍기 2대철거후 1대만시설 - 6 -

변전실명구분기존시설내용변경시설내용비고 직류 차단기반 직류차단기반 단로기반 기존배전반철거후신설 직류차단기반설치 정류기 - 직류차단기철거후신설 변 DC 전력케이블 직류차단기 - 단로기철거 신설직류차단기는 단로기일체형임 연신내 전설비공 단로기 - 급전선철거후신설 녹번 사 제어케이블직류차단기 -RTU 철거후신설 성신 여대 전등조명기구조명기구철거및신설 미아 삼거리 접지접지선로접지선로철거및신설 쌍문 바닥에폭시에폭시 ( 신설및교체 ) 건축공사 Trench 각종 기기배치에따른재구성 및되메우기 기계설비송풍기 철거후공사완료하고 재설치 녹번, 성신여대 변전소만해당 - 7 -

1.7 설계중점사항 계획성 정확한현장파악에의한공사시공계획수립 합리적인변전실배치계획 신기술, 신자재적용 고품질전력공급계획 공사시나리오에의한효율성있는시공 신속한사고전류차단을위한직류고속도차단기적용 철거, 임시, 신설로도면구분, 공사의효율성향상 각변전소별로도면구성, 도면이해력향상 주요시스템및자재비교검토로우수한시스템자재선정 직류차단기반에서급전선까지본공사범위는교체이므로케이블수량및규격을기존케이블에맞제포설한다. 시공성, 유지관리, 안정성 효율적시공을위한 3,4호선동시공사시행 편리한유지관리보수를위한직류고속도차단기배치및케이블관로계획 안정성있는적력공급을위한사고전류시뮬레이션계산치에의한직류고속도차단기단락용량선정 난연케이블및케이블지지대, 고강도 FRP절연클리트적용하여안정성확보 정류기 직류고속차단기반절연클리트지지앵글을 (+)(-) 분리설치하여유지관리, 보수, 효율성, 신속성확보 임시이동배전반용 CABLE포설및 CABLE TRAY 자재계획으로신속한시공성확보 절연성이우수한자재사용 전급전선 (POSITIVE) 에 INSULATION BUREIIR SCREW를사용함으로써안정성확보 공기단축및작업일정을위해서급전선경제성, 환경성 임시이동용배전반 CABLE 및 CABLE TRAY 사용계획 - 3호선 : 공사순서를연신내 녹번 지축순으로시행 CABLE 및 CABLE TRAY를가장선로길이가긴물량을확보, 자재비를절감 - 4호선 : 창동기지보관된 CABLE 및 CABLE TRAY 물량을이용하여자재비절감 기존직류고속차단기반에설치된 PIT를최대한이용, 신설직류고속도차단기반계획, 건축페자재물량최소화 기존직류고속도차단기반고동, 고재처리로공사비절감 공사별전력케이블교체연결을차단기 1개소별로시행, 병렬케이블물량최소화 전력간선자재검토, BUS DUCT와 CABLE 비교하여경제성, 환경성, 안정성이우수한 CABLE 자재선정 콘크리트자재는페기방법을건축골재로재활용처리 공기단축및작업일정을위해서급전선교체의직류고속도차단기반교체하는분리하여시행하는것이보다안전한시공이될걸으로사료됨. - 8 -

2.1 현장조사전 ORIENTATION 내용 1. 용역과업의범위, 변전소계통, 기기별특징, 차단기반별용도 2. 각차단기반설치위치설명 3. 각 CABLE 포설방법설명 4. 전력기기운영방법설명 2.2 현장조사대상 구분개소장소비고 변전소 (S/S) 6 3 호선 - 지축, 연신내, 녹번, 4 호선 - 쌍문, 미아삼거리, 성신여대 2.3 현장조사 1. 각변전소 2. 각변전소기기배치파악 3. 각실별 PIT 경로실측 4. 각배전반간전력 cable 설치및신설물량조사 5. 기존배전반위치변경파악 6. 제어 cable 파악및루트결정 7. 기존제어 cable 루트조사 8. 직류차단기반반입루트조사 2.4 현장조사내용 1. 직류고속차단기반설치위치검토 ( 이동용및신설배전반 ) 2. 임시용이동형배전반임시단자대설치검토 3. 변전소상부닥트, 조명기구간선여부검토 4. 급전선선로신설 cable 선로검토 5. 배전반배치를위한송풍기, 에어컨철거검토 - 9 -

3.1 DC 전원케이블 1. DC 전원케이블검토 DC 용전원선으로 shield cable를사용할경우에전기적인장. 단점또는문제점을검토함에있어서우선 DC 배전시의전기기술적인문제점을파악하고, 다음실드전선의채용목적을파악하면자연적으로위의검토가해결된다. 2. DC 배전의전기기술 1) DC 배전은 AC 배전에비하여다음의기술적인장. 단점가. 장점 1 DC 배전은배전손실이도체의저항에만영향을받기때문에저손실의장거리배전이가능하다. 인덕턴스나콘덴서의영향을받지않는다 2 DC 배전은 AC 배전보다선로전압이동일실효치의교류전압최대치의 1/ 2 이므로그만큼선로의절연이용이하고코로나손도그에따라적어진다. 3 AC 는통상물리학에서전기에너지의흐름을나타내는유효전력 (Active Power) 뿐만아니라무효전력 (Reactive Power) 이라는전기에너지의흐름때문에교류전압이변화하거나유효전력을보내는데직접기여하지않는부수적인전기에너지의흐름 ( 무효전력 ) 을국부적으로발생시켜전선에흐르는전류를중대시키는성질이있다 DC 를사용하는경우에는이러한현상이발생하지않는다 4 DC 배전은리액턴스성분에의한손실이없기때문에선로손실이교류보다작다또 cable의정전용량에의한송전한계를극복할수있다. 즉 DC 배전은역률이 1이므로송전효율이좋고전압변동율도줄고무효전류에의한손실도생기지않는다. 5 DC cable에서는유전체손 ( 誘電休損 ) 이나전리 ( 電離 ) 작용으로인한절연물의열화도없고, 절연지의전위 ( 電位 ) 의경도 ( 傾度 ) 를 AC 의수배로취할수있기때문에경제적이다이렇게 DC 배전은배전거리, 무효전력, 동기 ( 同期 ) 등의교류송. 배전특 - 10 -

유의현상으로발생하는문제점으로부터자유로워지는커다란특징이있다 나. 단점 1 AC 를 DC로변환하는정치가필요하며이변환기로인한고조파대책이필요하다 2 AC 는한주기당 2번의전류 0점이존재하는데, DC 는전류 0점이없기때문에고전압대전류의직류차단이어렵다. 3 DC 배전은대지 (Earth) 를하나의도체로이용할수있기때문에 AC 의다도체방식에비해경제적이다. 대지와의연결점은전류밀도와표면전압의변화를최소화할수있는넓은표면의도체전극이있어야한다. 또한지중매설물의전식 ( 電蝕 ) 이생기기쉬우므로이의대책이필요하다 2) 케이블전선의실드 실드케이블을사용하는목적은유도장해에의한제어선의미약한신호 Level 이오동작을하거나잡음이발생하는것을방지하는데있다 가. 유도장해의발생원인 1 정전유도노이즈는전력 cable과신호케이블이병행교차되는배선상태에서정전용량이형성되어생기는것이며 2 전자유도노이즈는전력 cable과신호케이블평형배선상태의경우에전력선에전류가흐르면그주위에자속이생기는데이교류자속에의해신호 cable에기전력 ( 노이즈 ) 를발생시키는것을말한다 나. 유도장해방지대책실드제어케이블을사용하면정전유도는거의방지가된다. 그러나전자유도의선간잡음 ( 노이즈 ) 는별무효과가없다. 전자유도에대해서는제어심선을꼰 (Braid) 케이블을사용하는것이효과적이다. 이연선 (Braid cable) 은제어선에유도유입되는전류를연선시키므로서유도전류의흐름이서로교차됨으로서서로상쇄되어흐르지않기때문이다. - 11 -

3. 종합검토및결론 1) DC 전력케이블과유도장해위에서살펴보았듯이 DC 배전은도체의저항만있고, 역률이 1 이며리액턴스성분이나캐패시턴스성분이없기때문에 DC 배전선에서유도장해를일으키는요인은없다고본다. 다만 DC 배전선과는관계없이제어케이블은실드차폐꼰연선을사용하여야한다고사료된다 2) 고조파의검토고조파는본사안의경우, AC 를 DC 로변환하는정류기에서발생하여그전원측으로영향을미친다고보기때문에 DC배전케이블과는상관관계가없다고사료된다 3) 서지의검토서지는크게자체발생하는것과외부로부터침입되는것이있는데유도성부하의 on/off 시발생하는개폐서지, 유도전용기, DC 전동기등의기동시발생하는기동서지와, 낙뢰등이전력선에직접뇌격하는직격뢰가그것이다. 이것또한서지흡수기, 서지보호용접지로대안이된다고보기때문에 DC 배전선 cable의실드와는직접적인관련이있다고보기는어렵다. 4) DC 전원케이블은쉴드가없는일반적인난연 CV 케이블을적용한다. - 12 -

UN POSITION UN MANUAL UN POSITION UN MANUAL NP9 UN POSITION UN MANUAL LIFT LIFT NP8 UN POSITION UN MANUAL LIFT LIFT NP7 POSITION UN MANUAL POSITION MANUAL UN UN UN LIFT LIFT NP6 POSITION MANUAL UN POSITION UN MANUAL UN UN LIFT LIFT NP5 POSITION MANUAL UN POSITION UN MANUAL UN UN LIFT LIFT NP4 POSITION MANUAL POSITION MANUAL UN UN UN UN LIFT LIFT NP3 LIFT LIFT NP2 LIFT LIFT NP1 3.2 전력간선자재및관련도면 1. 개요정류기 직류차단기반, 직류차단기반 급전선선로연결이다조포설이되는데다조포설이되는바 Cable BusDuct를안전성, 공간성, 경제성을종합적으로비교검토하여보다신뢰성, 경제성이뛰어난자재선정으로전력공급을하고자함. 2. 난연 cable BusDuct 비교 난연 Cable 방식 BusDuct 방식 열경화가온도가높고가열변형이적음. 내열성, 내수성, 내약품성및내진성이우수. Stress Cracking이현저하게강함. 가격이저렴하다. 점유면적이상대적으로크다. 증설및이설이용이하지않다. 콤팩트하다. 임피던스가적고전압강하가적다. 단락강도가크다. 분기가비교적간단하다. 직각굽힘이간단하다. 긴것이불가능해중간접속이팔요하다. 치수에맞는설계공사가필요하다. 내진성에문제가있다. 도체의신축에대한엑스펜션이필요하다. 접속장소볼트의증감이필요하다. 도체로서의가격이비싸다. 결론 공간성, 안전성에서는 BusDuct 가유리하나경제성과특히지하철은진동에대한 내진성이우수하여야하므로급전선에는진동때문에적응이아니되고변전소도 그진동이전해지는바, 본공사에는난연 Cable 시공이적정하다고사료됨 - 13 -

3. BUS DUCT & CABLE 공사비비교검토 CABLE BUS DUCT 종류 구분 케이블 NO 수량 (+) 6kV F-CV 400 mm2-5 조 (-) 0.6kV F-CV 400 mm2-5 조 CU-FE FRO M TO 재료비노무비합계재료비노무비합계 금액금액금액금액금액금액 성신 여대 변전실내 SR.1 54-1 9,193,000 6,645,000 15,838,000 30,665,300 9,450,000 40,115,300 SR.1 54-2 9,573,000 6,853,000 16,426,000 24,599,600 7,140,000 31,739,600 SR.1 54-3 7,779,000 5,564,000 13,343,000 24,599,600 7,140,000 31,739,600 미아삼거리변전실내 SR.1 54-1 8,940,000 6,507,000 15,447,000 29,587,900 9,030,000 38,617,900 SR.1 54-2 8,687,000 6,368,000 15,055,000 23,522,200 6,720,000 30,242,200 SR.1 54-3 6,239,000 4,414,000 10,653,000 23,522,200 6,720,000 30,242,200 SR.1 54-1 8,814,000 6,434,000 15,248,000 20,210,000 5,460,000 25,670,000 쌍문 변전실내 SR.1 54-2 7,675,000 5,814,000 13,489,000 21,307,400 5,880,000 27,187,400 SR.1 54-3 4,974,000 2,102,000 7,076,000 26,834,400 7,980,000 34,814,400 합계 71,874,000 50,701,000 122,575,000 224,848,600 65,520,000 290,368,600 총합계 133,084,000 93,561,000 226,645,000 450,395,900 131,250,000 581,645,900-14 -

CABLE BUS DUCT 종류 구분 케이블 NO 수량 (+) 6kV F-CV 400 mm2 1/C - 5 조 (-) 0.6kV F-CV 400 mm2 1/C - 5 조 CU-FE FRO M TO 재료비노무비합계재료비노무비합계 금액금액금액금액금액금액 연신내 녹번 지축 변전실내변전실내변전실내 SR.1 54-1 8,713,000 6,306,000 15,019,000 30,705,300 9,450,000 40,155,300 SR.1 54-2 7,880,000 5,696,000 13,576,000 26,275,700 7,770,000 34,045,700 SR.1 54-3 7,046,000 5,086,000 12,132,000 23,522,200 6,720,000 30,242,200 SR.1 54-1 7,832,000 5,434,000 13,266,000 25,198,300 7,350,000 32,548,300 SR.1 54-2 6,632,000 4,588,000 11,220,000 25,198,300 7,350,000 32,548,300 SR.1 54-3 5,419,000 3,770,000 9,189,000 25,198,300 7,350,000 32,548,300 SR.1 54-1 6,885,000 4,723,000 11,608,000 27,931,800 8,400,000 36,331,800 SR.1 54-2 6,065,000 4,088,000 10,153,000 23,522,200 6,720,000 30,242,200 SR.1 54-3 4,738,000 3,169,000 7,907,000 17,995,200 4,620,000 22,615,200 합계 61,210,000 42,860,000 104,070,000 225,547,300 65,730,000 291,277,300-15 -

3.3 접지시스템제안서 1. 제안사유가. 접지성능악화에따른전력설비의문제점예방을위한접지보가필요나. 시간경과에의한접지성능악화로접지보강필요다. 안정되고신뢰성있는접지설비의보강필요라. 노이즈및서지로인한피해를사전에예방하고안정된설비유지를위한접지설비확보 2. 주요제안내용 항목 제안내용 접지종류 현장환경및전력설비에적합한현장환경에맞는접지구성접지를구성하여서지및노이즈접지저항 :5ohm 문제를해결하고설비인명을보호 안정되고긴접지그리고뛰어난 접지시스템 접지성능과서지방전효과를지닌전해질서지저감방사침접지봉전해질서지저감방사침접지봉 선택 접지배선 접지단자함및접지배선 현장토양의분석을통한최적의접지시스템설계 접지설계모델링 최적의접지시스템모델링 현장의외부환경및접지설비구성환경을분석하여최적의접지구조및엔지니어링을통한접지모델제안 3. 기대효과가. 안정되고신뢰성있는접지시스템확보나. 서지및노이즈문제로부터설비및인명보호다. 현장분석및최적설계를통한시공오류제거라. 장기수명의안정된성능을지닌접지시스템확보 - 16 -

4. 현재접지설비구성현황 1) 현재접지구성및예상문제점 구성 상태 예상문제점 접지성능접지시스템및인입배선 -일반접지동봉의수명은약 5년 ~7년정도로현재성능이매우악화되어있음 -지하콘크리트외벽의방호로인한서지및노이즈의안전한방전과제거가거의되고있지않음 -접지성능악화로대용량의서지및노이즈유입시설비손상및오동작발생 -접지성능악화및방전전류의순환으로설비피해가발생 -복잡한접지배선및노이즈순환배선구조로지속적인위험성발생 -접지배선의불확실한구성으로내외부에서발생한 Noise 및서지가내부적으로순환하여오동작및장비소손발생 확인사항 -접지배선의경로및접지재구성이절대적으로필요 - 접지봉및접지배선보강이절대적으로필요 2) 접지성능악화에따른설비의소손사례개선방향 업체 항목 S 전력사 K 방송사 설비및운용시스템파손및손상사례 조치사항 -서지및노이즈유입으로시스템파손 -접지시스템전면보강 -장비파손으로인해수시간동안전력 -접지배선재구성서비스중단 -유입서지로인한운용시스템소손 - 내부서지로인한간헐적오동작 - 접지시스템전면보강 - 접지배선재구성 P 플랜트 S 정밀화학 확인사항 -UPS 및인버터의고조파및내부순환 -접지시스템전면보강 서지로제어설비및전력시스템소손및 -접지배선재구성 오동작 -NCS(Noise Cut System) 설치 -UPS 및인버터의고조파및내부순환 -접지시스템전면보강 서지로제어설비파손 - 접지배선재구성 접지성능악화및접지봉자체의나쁜특성으로인한서지및노이즈피해는 매우빈번하며, 전력설비보호를위한접지봉의선택은매우절대적임 - 17 -

5. 현상태접지시스템의개선방향 항목 방안 개선방안 접지시스템 -접지저항및접지성능이뛰어난접지시스템을설치보강 -접지설비보강의편의성과위치특성상좁은면적에서뛰어성능을발휘하는접지시스템을설치 -부식및전식에강한내구성과안정된수명을지닌접지시스템을시공 -서지및노이즈제거능력이탁월한접지시스템을설치 -서지및노이즈의안전하고신속한방전특성을지닌최적의접지시스템을적용 접지배선및 접지단자함 -전력설비에맞는접지배선을구성하여접지배선계통을단순화함 -접지단자반(MGB) 를설치하여장비에접속하는모든접지선은단자함 (MGB) 에서인출함으로장비간의전위차발생을방지 -연결되는접지선이접지봉에독립적으로접속되도록접지배선경로를구성 -서지및노이즈의신속하고안전한방전경로구성을위해접지봉으로부터최종전력장비까지접지경로및접지배선을구성 서지및노이즈 제거 -서지및노이즈에대한접지저감과방전이탁월한접지봉을설치 -안정된접지시스템을보강하여내부유입서지및노이즈를효율적으로제거 -2차보호를위한 TVSS(Transient Voltage Surge Suppressor) 및 NCT(Noise Cut Transformer) 의설치를고려 - 18 -

6. 전해질서지저감방사침접지설계제안 1) 전해질접지저감방사침접지봉설계 대지저항률 ( 현장측정 ) 접지분류 전해질 접지봉 접지봉모델 접지 저항 비고 서울시내역사전력접지 - - 5Ω 현장 확인사항 전해질접지저감방사침접지봉은현장의시설물의위치와지질특성을분 석하여현장에맞는설계엔지니어링을통해설치됨. 2) 현장지질측정분석및접지설계 설계현장측정및대지저항률분석현장접지시스템설계 상지층 -Ω.m 최적 전력접지 시스템 하지층 -Ω.m 접지특성 -접지전극모델링에따른접지저항및접지임피던스최소화 -접지저감및임피던스저감에따른서지및노이즈제거효과극대화 -전해질접지저감방사침접지봉의탁월한제거효과활 -과학적인설계엔지니어링에의한전력운용환경의최적화 - 19 -

다 ) 전해질서지저감방사침접지봉의보호특성 ( 뇌서지서지저감기능 ) 저항 주파수 0.0Hz 3.3K Hz 213.3K Hz 973.3K Hz 전해질 Mesh + 전해질 Mesh + 전해질 Mesh + 전해질 Mesh + 접지 접지 일반봉 접지 일반봉 접지 일반봉 접지 일반봉 임피던스 1.9Ω 1.9Ω 1.9Ω 1.9Ω 3.1Ω 8.5Ω 4.8Ω 12.9Ω 확인사항 접지임피던스는접지시스템에유입되는고주파서지의주파수크기변화 에따른접지임피던스의변화를계산 ( 전해질서지저감접지봉의접지저감성능 ) ( 전해질서지저감접지봉의서지감소성능 ) - 20 -

7. 지하철역사접지시스템구성 1) 접지시스템구성 < 지하철역사접지시스템구성도 > ➀ 지반천공시직경 15cm로천공하여야하고천공깊이는 12m 깊이로천공하여한다. - 천공개소는총 2개소로 12m 천공을함. ➁ 천공깊이만큼나동선 (BC100sq) 을전해질접지저감방사침접지봉 6m와발용용접으로연결하고전해질접지봉사이에나동선 (BC100sq) 을발열용접하여연결한다. ➂ 포설용나동선은 GL부분에서 0.75m이상터를파서매설하고중간부분에경고테이프를포설하여접지선매설의표식을한다. ➃ 잔해질접지저감방사침접지봉에서접지용케이블 (GV200sq) 을발열용접으로 2선을인출하여접지단자함까지연결한다. 이때, 접지용케이블은 HI-PIPE(42mm) 로배관하여건물내부로인입한다. 5 접지단자함의재질은스테인레스 (SUS) 로구성되며, 부스바는공통으로 10 회로한다. - 21 -

8. 기대효과 전해질서지저감방사침접지봉 기대효과 안정하고신뢰성있는 접지시스템확보 -현장및접지의문제점분석을통한최적의접지시스템확보 -전해질접지저감방사침접지시스템을통한가장안정된접지시스템을확보 -접지설계엔지니어링을통한최적의설비및인명보호 서지및노이즈로부터전력장비 및전력설비의안정성확보 -현장에맞는설계모델링을통한접지문제점보완 -서지및노이즈에대한접지시뮬레이션과모델링을통해죄적의접지방안제시 -순간서지저감및빠른방전을통한전력오동작및장비손상방지 현장분석및최적설계를 통산시공오류제거 - 현장에맞는최적의접지공법을적용하여설계및 시공오류를없앰 장기수명의안정된성능을지닌 접지시스템확보 -30 년이상의육안확인및검증을통한접지성능 확보 - 장기간의검증을통한설비및시스템보호 - 22 -

9. 접지전극의전식및부식에의한수명 1) 전식 - 지중에매설된접지전극 ( 접지봉및접지도선 ) 에전류가흐르면접지전극과토양과의접속그리고접지전류에의해접지도선에침식이발생하게되는데이를전식이라한다. 2) 접지전극의전식반응속도 - 전식은접지전극으로부터토양내로흐르는전류량과그리고전류통전시간과관계가깊다. 이때지중에매설된접지전극주위토양의화학성분은접지전극의부식에매우큰영향을미친다. 접지전극에일정전류 I가 t초간흐르는경우에접지전극의전해량 M(g) 은다음식과같다. - M=K I t [g] M; 전해량 (g), I; 전류량 (A), t; 시간 (s), K; 전기화학당량 (g/a s) 금속의전기화학당량은전해될때금소기온가에따라다르며, 구리의전기화학당량 K는 1.185[g/A s] 이다. - 구리 (Cu) 의전기화학당량에의한완전전해량 ( 전식 ) 은실험치로 1,550(g) 정동이다. 접지전극으로흐르는전류는직류와교류전류가포함된다양한주파수대역의서지및노이즈전류가흐르며, 전식의주원인은직류전류이지만, 접지전류의고주파교류전류에의한전식은전체전식량에약 20% 정도로나타낼수있다. 3) 구리의전식에의한전해량계산 _ 접지전극에인입되는누설전류가구리 (Cu) 에 1mA의전기를 1년간흘렸을경우에전기량에따른전해량은? M = K I t = (1.185)x(10)x(24x365)=10.4[g] - 23 -

나구리 (Cu) 에 1kA의전기를하루 1초간 1년을흘렸을경우에전기량에따른의한전해량은? M = K I t = (1.185)x(10)x(1/3600)x365=120.2[g] 다구리 (Cu) 에 1kA의하루 5초간의전기를 12.5년흘렸을경우에전기량에따른의한전해량은? M = K I t = (1.185)x(10)x(5/3600)x365x12.5=7509.1 [g] 라교류전류전기량에의한전해량은? M = 77509.1x 0.2 = 1550.1[g] 4) 구리전극의수명 - BC100SQmm² - 구리전극에 1kA의전류가하루 5초간 12년 6개월을흐르면구리는완전부식됨. - 접지전극에흐르는전류량및통전시간에따라완전히부식되는시간이다소차이가있을수있지만현장에서확인된접지전극 ( 접지봉 + 접지메쉬 ) 의완전부식은 8년 ~15년정도이며, 접지전극이정상적인성능을완전히잃어버리는시기는 5년 ~10년이내로확인되고있음. 수명 성능 접지성능악화 접지성능의완전 악화 접지전극의 완전부식 접지전극 접지전극 3~5 년 5 년 ~10 년 8 년 ~15 년 BC100sqmm² 접지저감제 접지전극 10 년 ~20 년 20 년 ~25 년 25 년 BC100sqmm² + 접지저감제 확인사항 정확한접지성능및완전부식은토양의화학성분, 전류량, 통전시간그리고접지선의굵기에따라다르게나타남. BC100sqmm² 는전류통전시간에의한전해량이 1500[g] 이면완전부식되는것으로실험입증됨. * 일반접지동봉은순동봉이아니고 0.02mm 의동피막고강철로만들어 져수명및특서은더욱악화됨. - 24 -

5) 예상효과가접지전극만의성능 -접지전극만을지중에포설시공하였을경우에접지전극의수명은약 10년정도임. -접지전극의성능유지기간은약 5~6년정도임. 나접지전극과접지저감제의병행시공 - 우수한접지저감보호제는접지성능의개선뿐만아니라접지전 극의침식을방지하는기능을가지고있음. - 25 -

3.4 Cable 지지금구자재 Insulation Cleat Cable Bracket 고강도 FRP 절연특성이좋고난연성능우수, 경량및내충경이뛰어나시공이용이함 3공기준단가 : 34,000원 용도 : 전력케이블의다중분활및전선고정장치 Aluminum Alloy( 비금속 ) 비금속합금으로경량이며, 가격이저렴하다. 3공기준단가 : 15,000원 용도 : 배전반등에 Cable 고정 결론 정류기반-직류차단기반까지 Cable포설지지대는절연성, 경고성, 유지보수가용이한자재를선정해야되는바가격이다소비싸지만 Insulation Cleat가 Cable Bracket에비해우수하므로 Insulation Cleat선정이적장하다고사료함. - 26 -

차단시간에따른차단기의분류 - 27 -

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τ τ - 30 -

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3.6 직류보호계전방식적용 1. 보호계전기의기본요소보호계전은지하철의급전계통에서전력공급의안전성을보장하기위해적절히구성적용되어야할필수사항이다. 직류계통의최적구성방안을검토하기위해서는이러한전력공급의안전성확보기능통신유도장해대책못지한게중요한사항이다. 계통구성과보호계전의적용의미비로인하여전력공급의안정성이위협받고그에따라시설이정상가동되지않는데따른손실은고장제거에소요되는비용과함께검토되어야할매우중요한사항이다. 1) 보호계전방식의요구조건보호계전방식을계획하면서확인검토하여야할요구조건은크게다섯가지로구분할수있다. ➀고장회선또는고장구간의신속, 정확한선택차단이보장되어야한다. 직류전원공급케이블에의한계통구성및신뢰성있는기기의적용으로고장의발생빈도가낮지만고장이발생하면사고가확대되기전에고장부위를신속히계통에서제거하여야한다. ➁ 적절한동작시한의확보가보장되어야한다. 직류전원계통뿐각차단기설치개소간에보호협조구성이가능한동작시한을확보할수있는구성과기기선정이중요하다. ➂적절한후비보호능력을확보하여구성하여야한다. 보호구간범위내사고에해당계전기가동작실패하였어도 Back-Up하고있는후비보호계전기가동작필요시한내에동작하여계통의안정적운영을보장해주여야한다. ➃직류전원계통은최소 20~30년주기의 Life Cycle을갖는시설이다. 그리고우리사회는대략 10년단위로생활을질이향상되어가므로수명기간내에 1~2회의부하증설또는변경에의한변경또는조정의필요가발생한다. 이러한수명기간중의조정요구에적을될수있는제품과구성을염두에두고계획되어야한다. 5모든시설은필요한기능을무한대의비용투자가아닌적정선의종합적경제성을구성하여야한다. - 34 -

2) 동작특성및용도 / 기능에따른계전기의분류직류전원계통의고장사고보호에적용되는보호계전기는동작기구, 동작특성및용도, 기능에따라분류적용된다. ➀ 동작기구에의한분류동작기구의구성방법에따라보호계전기를구분해보면기계적방식에의한것과전자회로에의한것그리고최근의디지털계전기가있다. 기계적방식에의한것으로는유도원판형, 전류력계형가동철심형및가동코일형으로구분되는데전류, 전압, 자계에의해발생하는작용력을비교하여동작한다. 다음으로전자회로에의한정지형계전기와디지털계전기가있으며이는각종전자소자를이용필요한논리회로구성하고크기및위상을비교하는방식이적용된계전기라고할수있다. 특히디지털계전기는자체내장프로세서및통신기능에의해전력중앙감시설비와의인터페이스가용이하며동작의정확성및유지보수의효율성을제공한다. ➁ 용도및기능에의한분류보호목적및용도에따라보호계전기를구분하면크게단락보호용과지락보호용이있으며그밖에탈조, 주파수변동, 시한차구성을위한특수목적의계전기가있다. 단락보호용계전기에는과전류, 역류, 부족전압, 자동전압, 전류, 평형계전기등의방식이있으며지락보호용계전기에는과전압지락계전기가있다. ➂ 동작시간에의한분류보호계전기의임무는고장발생시고장구간을신속히검출하여사고가파급확대되기전에고장구간을분리하는것이다. 그러나사고를검출하여설정치와비교하는과정및동작접점을 ON시키는과정에시간이소요된다. 이소요시간은기계식계전기의경우최소동작소요시간이있으며정지형및디지털계전기의경우상당히빠른동작을얻을수있다. 이러한동작에소요되는시간전류의크기와의관계에서순시형, 정한시, 반한시및반하시성정한시계전기로구분되고있다. 복잡한계통의협조된보호를위해서는계전기의설정치별동작특성과시한차동작특성이이용되고있다. 계전기의한시특성곡선 - 35 -

3) 보호협조 지하철직류전원계통은정상운전시각변전실로부터수개의정거장전기실로길이방향의직렬급전체계를갖추고있다. 연장급전시에는당연히급전구간내정거장전기실의수가증가된다. 따라서각변전실로부터직렬로연결된정거장전기설비에서의고장발생시해당구간만절체되어변전실로부터말단까지의배전은유지되어야한다. 적용되는고장사고의종류를보면일반적인다른계통에서와마찬가지로단락사고, 과부하사고및지락사고로구분된다. 이런한세종류의사고간의관계를보면작은과부하, 지락사고가적용된계전시스템이의해적시에조치되지않을경우단락사고로이행되는경향이있다. 따라서각보호장치상호간의협조도모는꼭필요한사항이된다. 보호협조에의해추구되는특성은각차단기위치에적용된종류별보호계전기가자기가방어하여할고장에대해서만응동하고자기구간외의고장에대해서는무시하거나후비보호를위해기다려주도록설정되어야한다. 즉선택동작과후비보호동작이요구되는것이다. 이런한특성을갖추기위해서목적에부합하도록보호계전기를배열하고각위치에배열된보호계전기의동작특성을분석하여선택동작과후비보호동작이완벽하여부동작구간이없도록설정하여야한다. - 36 -

2. 직류보호계전구성 1) 직류보호계전구성도 - 37 -

2) 직류보호계전기특성 - 38 -

➀ 차전류고장선택계전기 ( I 계전기혹은 di/dt 계전기 ) 가전차선급전선의단락고장시갑작스런전류량의변화와정상운전전류의크기를구분감지하여사고전류시에만동작하는기능나정상적인운전전류와전동차회생제동에의한전류에대해서는오동작방지할수있어야한다. 즉, 전동차회생제동시회생전류가변전소모선을통해인근에있는역행하는전동차에흐를때이전동차가역행을정지하면회생전류에의한 I (di/dt) 가증가되어 I (di/dt) 계전기가고장으로간주하여오동작을일으키는경우가있어서는절대로안되도록구성다마이크로프로세서또는마이크로컴퓨터를이용하여급전회로별전류를검색검출하고급전회로별동작전류를조절할수있도록합니다. 라차전류고장선택계전기는다음과같은특성을가져야합니다. -제어전압: DC 110V -감도 : +/- 5% 이내 -동작시간: 35ms 이내 -구간보상기능보유 -동작전류표시기능 : 가능 -허용온도: 0 - + 40 ➁ 지락과전압계전기가직류회로에지락고장시대지압전압이상승한경우에전압을검출하여동작하는계전기이며전압및동작시간정정범위는다음과같습니다. 64P전압을상시감시및 1일최대전압을확인할수있습니다. 동작전압 (Tap): 30~600(V) - 39 -

4.1 지축변전소 1. 정류기반 - 직류차단기반 가. 단락전류에의한규격검토 I: 단락전류 (36,949[A]), T: 차단기차단시간 [20msec] 나. 정격전류에의한규격검토 - 정류기용량 : 4,000[kW] - 정류기전압 : 1,500[V] - 직류차단기 : 54-1 ~ 4 정격전류 - 차단기는 4,000AT 선정 케이블은 6.6kV F-CV 400 mm2 x 5 조 (868[A] x5 = 4,340[A]) 2. 직류차단기반 - 급전선 ( 케이블정격 : F-CV 6.6kV 400 mm2 ) ( 단위 : [A]) 정격간선 F1 F2 F3 F4 비고 전류 1,177 664 870 1,270 Cable 수 4 3 3 4-40 -

4.1 직류급전계통의단락고장해석 ( 지축차량기지 ) 1) 직류단락고장해석 1 직류계통의부하는무부하로한다. 2 단락고장시고장저항은 0[ohm] 으로한다. 3 고장조건은긴급전선을기준으로하여무무하시의최대고장전류를적용한다. 4 6.6kV 교류계통의부하는고정부하로변압기용량의 70% 의역률 0.9로한다. 5 인근변전소는 3Bank로운전되는 DC계통만을고려하며운전조건은각변전소모두직류정격전압인 1500V 무부하운전시를기준으로한다. 6 4Bank 운전시에대해서사고를해석한다. 7 초기 dt/di는고장순간으로부터 5[msec] 때의고장전류율을나타내며종기 dt/di는 35[msex] (50F 계전기의고장판단시간설정기준 ) 때의고장전류의증가율을나타낸다. 2) 직류단락고장해석자료 2) 직류단락고장해석자료 1 정류기데이터 : 다이오드 12 펄스정류기 용도 종별 정격전압 [V] 정격출력용량전류 [A] [kw] SR1 공냉식 1500 4000 4000 SR2 공냉식 1500 4000 4000 SR3 공냉식 1500 4000 4000 SR4 공냉식 1500 4000 4000 R AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] X AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] 2 급전케이블임피던스 ( 정류기 ~ 급전선 ) : 6.6kV F-CV 400mm2 /1C x 4-53m R = 0.052 [ohm/km] 0.53 [km] 4 = 0.00689 L = 0.103 [mh/km] 0.53 [km] 4 = 0.01364 * 신전기설비기술기준기술계산핸드북 ( 도서출판의제 ) 의 CV케이블데이터참조 - 41 -

3) 급전선의단락고장점 변압기 운전조건 정류기출력 DC 전류급전선구간별 DC 전류단락전류 54-1 54-2 54-3 54-4 54F1 54F2 54F3 54F4 [ 최대값 ] 초기 dt/di 4Bank 36.917 36.525 36.861 36.808 36.949 36.546 36.888 36.838 36.949 28.719 운전 4) 급전선의최대단락고장전류파형 - 42 -

4.2 연신내변전소 1. 정류기반 - 직류차단기반 가. 단락전류에의한규격검토 I: 단락전류 (37,174[A]), T: 차단기차단시간 [20msec] 나. 정격전류에의한규격검토 - 정류기용량 : 4,000[kW] - 정류기전압 : 1,500[V] - 직류차단기 : 54-1 ~ 3 정격전류 - 차단기는 4,000AT 선정 케이블은 6.6kV F-CV 400 mm2 x 5 조 (868[A] x5 = 4,340[A]) 2. 직류차단기반 - 급전선 ( 케이블정격 : F-CV 6.6kV 400mm2 ) ( 단위 : [A]) 정격 간선 F1 F2 F3 F4 비고 전 류 1,041 1,906 2,273 1,245 Cable수 2 3 4 3-43 -

4.2 직류급전계통의단락고장해석 ( 연신내역사 ) 1) 직류단락고장해석 1 직류계통의부하는무부하로한다. 2 단락고장시고장저항은 0[ohm] 으로한다. 3 고장조건은긴급전선을기준으로하여무무하시의최대고장전류를적용한다. 4 6.6kV 교류계통의부하는고정부하로변압기용량의 70% 의역률 0.9로한다. 5 인근변전소는 3Bank로운전되는 DC계통만을고려하며운전조건은각변전소모두직류정격전압인 1500V 무부하운전시를기준으로한다. 6 3Bank 운전시에대해서사고를해석한다. 7 초기 dt/di는고장순간으로부터 5[msec] 때의고장전류율을나타내며종기 dt/di는 35[msex] (50F 계전기의고장판단시간설정기준 ) 때의고장전류의증가율을나타낸다. 2) 직류단락고장해석자료 1 정류기데이터 : 다이오드 12 펄스정류기 용도 종별 정격전압 [V] 정격출력용량전류 [A] [kw] SR1 공냉식 1500 4000 4000 SR2 공냉식 1500 4000 4000 SR3 공냉식 1500 4000 4000 R AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] X AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] 2 급전케이블임피던스 ( 정류기 ~ 급전선 ) : 6.6kV F-CV 400mm2 /1C x 2-18m R = 0.052 [ohm/km] 0.18 [km] 2 = 0.00468 L = 0.103 [mh/km] 0.18 [km] 2 = 0.00927 * 신전기설비기술기준기술계산핸드북 ( 도서출판의제 ) 의 CV케이블데이터참조 - 44 -

3) 급전선의단락고장점 변압기 운전조건 정류기출력 DC 전류급전선구간별 DC 전류단락전류 54-1 54-2 54-3 54-4 54F1 54F2 54F3 54F4 [ 최대값 ] 초기 dt/di 3Bank 36.998 37.089 37.136 0 37.031 37.125 37.174 37.145 37.174 28.782 운전 4) 급전선의최대단락고장전류파형 - 45 -

4.3 녹번변전소 1. 정류기반 - 직류차단기반 가. 단락전류에의한규격검토 I: 단락전류 (37,131[A]), T: 차단기차단시간 [20msec] 나. 정격전류에의한규격검토 - 정류기용량 : 4,000[kW] - 정류기전압 : 1,500[V] - 직류차단기 : 54-1 ~ 3 정격전류 - 차단기는 4,000AT 선정 케이블은 6.6kV F-CV 400 mm2 x 5 조 (868[A] x5 = 4,340[A]) 2. 직류차단기반 - 급전선 ( 케이블정격 : F-CV 6.6kV 400mm2 ) ( 단위 : [A]) 정격 간선 F1 F2 F3 F4 비고 전 류 1,959 1,601 1,889 1,935 Cable수 3 2 3 3-46 -

4.3 직류급전계통의단락고장해석 ( 녹번역사 ) 1) 직류단락고장해석 1 직류계통의부하는무부하로한다. 2 단락고장시고장저항은 0[ohm] 으로한다. 3 고장조건은긴급전선을기준으로하여무무하시의최대고장전류를적용한다. 4 6.6kV 교류계통의부하는고정부하로변압기용량의 70% 의역률 0.9로한다. 5 인근변전소는 3Bank로운전되는 DC계통만을고려하며운전조건은각변전소모두직류정격전압인 1500V 무부하운전시를기준으로한다. 6 3Bank 운전시에대해서사고를해석한다. 7 초기 dt/di는고장순간으로부터 5[msec] 때의고장전류율을나타내며종기 dt/di는 35[msex] (50F 계전기의고장판단시간설정기준 ) 때의고장전류의증가율을나타낸다. 2) 직류단락고장해석자료 1 정류기데이터 : 다이오드 12 펄스정류기 용도 종별 정격전압 [V] 정격출력용량전류 [A] [kw] SR1 공냉식 1500 4000 4000 SR2 공냉식 1500 4000 4000 SR3 공냉식 1500 4000 4000 R AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] X AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] 2 급전케이블임피던스 ( 정류기 ~ 급전선 ) : 6.6kV F-CV 400mm2 /1C x 4-13m R = 0.052 [ohm/km] 0.13 [km] 4 = 0.0039 L = 0.103 [mh/km] 0.13 [km] 4 = 0.0077 * 신전기설비기술기준기술계산핸드북 ( 도서출판의제 ) 의 CV케이블데이터참조 - 47 -

3) 급전선의단락고장점 변압기 운전조건 정류기출력 DC 전류급전선구간별 DC 전류단락전류 54-1 54-2 54-3 54-4 54F1 54F2 54F3 54F4 [ 최대값 ] 초기 dt/di 3Bank 37.056 37.073 37.019 0 37.092 37.109 37.131 37.054 37.131 28.772 운전 4) 급전선의최대단락고장전류파형 - 48 -

4.4 쌍문변전소 1. 정류기반 - 직류차단기반 가. 단락전류에의한규격검토 I: 단락전류 (37,142[A]), T: 차단기차단시간 [20msec] 나. 정격전류에의한규격검토 - 정류기용량 : 4,000[kW] - 정류기전압 : 1,500[V] - 직류차단기 : 54-1 ~ 3 정격전류 - 차단기는 4,000AT 선정 케이블은 6.6kV F-CV 400 mm2 x 5 조 (868[A] x5 = 4,340[A]) 2. 직류차단기반 - 급전선 ( 케이블정격 : F-CV 6.6kV 400mm2 ) ( 단위 : [A]) 정격 간선 F1 F2 F3 F4 비고 전 류 1,935 2,192 2,332 2,258 Cable수 3 4 4 4-49 -

4.4 직류급전계통의단락고장해석 ( 쌍문역사 ) 1) 직류단락고장해석 1 직류계통의부하는무부하로한다. 2 단락고장시고장저항은 0[ohm] 으로한다. 3 고장조건은긴급전선을기준으로하여무무하시의최대고장전류를적용한다. 4 6.6kV 교류계통의부하는고정부하로변압기용량의 70% 의역률 0.9로한다. 5 인근변전소는 3Bank로운전되는 DC계통만을고려하며운전조건은각변전소모두직류정격전압인 1500V 무부하운전시를기준으로한다. 6 3Bank 운전시에대해서사고를해석한다. 7 초기 dt/di는고장순간으로부터 5[msec] 때의고장전류율을나타내며종기 dt/di는 35[msex] (50F 계전기의고장판단시간설정기준 ) 때의고장전류의증가율을나타낸다. 2) 직류단락고장해석자료 1 정류기데이터 : 다이오드 12 펄스정류기 용도 종별 정격전압 [V] 정격출력용량전류 [A] [kw] SR1 공냉식 1500 4000 4000 SR2 공냉식 1500 4000 4000 SR3 공냉식 1500 4000 4000 R AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] X AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] 2 급전케이블임피던스 ( 정류기 ~ 급전선 ) : 6.6kV F-CV 400 mm2 /1C x 4-15m R = 0.052 [ohm/km] 0.15 [km] 4 = 0.00195 L = 0.103 [mh/km] 0.15 [km] 4 = 0.00386 * 신전기설비기술기준기술계산핸드북 ( 도서출판의제 ) 의 CV 케이블데이터참조 - 50 -

3) 급전선의단락고장점 변압기 운전조건 정류기출력 DC 전류급전선구간별 DC 전류단락전류 54-1 54-2 54-3 54-4 54F1 54F2 54F3 54F4 [ 최대값 ] 초기 dt/di 3Bank 37.081 37.102 37.101 0 37.117 37.139 37.138 37.142 37.142 28.781 운전 4) 급전선의최대단락고장전류파형 - 51 -

4.5 미아삼거리변전소 1. 정류기반 - 직류차단기반 가. 단락전류에의한규격검토 I: 단락전류 (37,160[A]), T: 차단기차단시간 [20msec] 나. 정격전류에의한규격검토 - 정류기용량 : 4,000[kW] - 정류기전압 : 1,500[V] - 직류차단기 : 54-1 ~ 3 정격전류 - 차단기는 4,000AT 선정 케이블은 6.6kV F-CV 400 mm2 x 5 조 (868[A] x5 = 4,340[A]) 2. 직류차단기반 - 급전선 ( 케이블정격 : F-CV 6.6kV 400mm2 ) ( 단위 : [A]) 정격 간선 F1 F2 F3 F4 비고 전 류 2,153 1,681 2,124 1,651 Cable수 3 2 3 2-52 -

4.5 직류급전계통의단락고장해석 ( 미아삼거리역사 ) 1) 직류단락고장해석 1 직류계통의부하는무부하로한다. 2 단락고장시고장저항은 0[ohm] 으로한다. 3 고장조건은긴급전선을기준으로하여무무하시의최대고장전류를적용한다. 4 6.6kV 교류계통의부하는고정부하로변압기용량의 70% 의역률 0.9로한다. 5 인근변전소는 3Bank로운전되는 DC계통만을고려하며운전조건은각변전소모두직류정격전압인 1500V 무부하운전시를기준으로한다. 6 3Bank 운전시에대해서사고를해석한다. 7 초기 dt/di는고장순간으로부터 5[msec] 때의고장전류율을나타내며종기 dt/di는 35[msex] (50F 계전기의고장판단시간설정기준 ) 때의고장전류의증가율을나타낸다. 2) 직류단락고장해석자료 1 정류기데이터 : 다이오드 12 펄스정류기 용도 종별 정격전압 [V] 정격출력용량전류 [A] [kw] SR1 공냉식 1500 4000 4000 SR2 공냉식 1500 4000 4000 SR3 공냉식 1500 4000 4000 R AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] X AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] 2 급전케이블임피던스 ( 정류기 ~ 급전선 ) : 6.6kV F-CV 400mm2 /1C x 3-9m R = 0.052 [ohm/km] 0.09 [km] 3 = 0.00156 L = 0.103 [mh/km] 0.09 [km] 3 = 0.00309 * 신전기설비기술기준기술계산핸드북 ( 도서출판의제 ) 의 CV케이블데이터참조 - 53 -

3) 급전선의단락고장점 변압기 운전조건 정류기출력 DC 전류급전선구간별 DC 전류단락전류 54-1 54-2 54-3 54-4 54F1 54F2 54F3 54F4 [ 최대값 ] 초기 dt/di 3Bank 37.113 37.122 37.285 37.118 37.150 37.160 37.121 37.155 37.160 28.794 운전 4) 급전선의최대단락고장전류파형 - 54 -

4.6 성신여대변전소 1. 정류기반 - 직류차단기반 가. 단락전류에의한규격검토 I: 단락전류 (37,121[A]), T: 차단기차단시간 [20msec] 나. 정격전류에의한규격검토 - 정류기용량 : 4,000[kW] - 정류기전압 : 1,500[V] - 직류차단기 : 54-1 ~ 3 정격전류 - 차단기는 4,000AT 선정 케이블은 6.6kV F-CV 400 mm2 x 5 조 (868[A] x5 = 4,340[A]) 2. 직류차단기반 - 급전선 ( 케이블정격 : F-CV 6.6kV 400mm2 ) ( 단위 : [A]) 정격 간선 F1 F2 F3 F4 비고 전 류 1,702 2,038 1,756 2,219 Cable수 2 3 3 4-55 -

4.6 직류급전계통의단락고장해석 ( 성신여대역사 ) 1) 직류단락고장해석 1 직류계통의부하는무부하로한다. 2 단락고장시고장저항은 0[ohm] 으로한다. 3 고장조건은긴급전선을기준으로하여무무하시의최대고장전류를적용한다. 4 6.6kV 교류계통의부하는고정부하로변압기용량의 70% 의역률 0.9로한다. 5 인근변전소는 3Bank로운전되는 DC계통만을고려하며운전조건은각변전소모두직류정격전압인 1500V 무부하운전시를기준으로한다. 6 3Bank 운전시에대해서사고를해석한다. 7 초기 dt/di는고장순간으로부터 5[msec] 때의고장전류율을나타내며종기 dt/di는 35[msex] (50F 계전기의고장판단시간설정기준 ) 때의고장전류의증가율을나타낸다. 2) 직류단락고장해석자료 1 정류기데이터 : 다이오드 12 펄스정류기 용도 종별 정격전압 [V] 정격출력용량전류 [A] [kw] SR1 공냉식 1500 4000 4000 SR2 공냉식 1500 4000 4000 SR3 공냉식 1500 4000 4000 R AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] AC측 :175[udhm] Diode측 :0.5[mdhm] DC측 :125[udhm] X AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] AC측 :3.0[uH] Diode측 :3.0[uH] 2 급전케이블임피던스 ( 정류기 ~ 급전선 ) : 6.6kV F-CV 400mm2 /1C x 3-18m R = 0.052 [ohm/km] 0.18 [km] 3 = 0.00312 L = 0.103 [mh/km] 0.18 [km] 3 = 0.00618 * 신전기설비기술기준기술계산핸드북 ( 도서출판의제 ) 의 CV케이블데이터참조 - 56 -

3) 급전선의단락고장점 변압기 운전조건 정류기출력 DC 전류급전선구간별 DC 전류단락전류 54-1 54-2 54-3 54-4 54F1 54F2 54F3 54F4 [ 최대값 ] 초기 dt/di 3Bank 37.021 37.056 37.085 0 37.055 37.091 37.121 37.105 37.121 28.758 운전 4) 급전선의최대단락고장전류파형 - 57 -

부록 - 58 -

제1단계 : 이동용배전반설치 1-1 역사출입구를통해이동용배전반장비반입시이동용배전반크기가크므로휀스및정산박스를철거하여반입하고, 이동용배전반반입후재설치한다. 1-2 이동용배전반을설치한다. 2. 제2단계 : 이동용배전반운용준비 2-1 각 FEEDER별임시단자대를설치 2-2 CABLE 포설을위한 CABLE TRAY설치 ( 재고사용 ) 2-3 이동용배전반에서임시단자대간전력케이블포설후단말처리및접속 2-4 정류기반이동용배전반간전력케이블포설후단말처리및접속 2-5 이동용배전반과 RTU간제어선포설후단말처리및접속2 2-6 이동용배전반과기존 HSCB반병렬케이블포설후단말처리및접속 2-7 기타이동용배전반운용준비 ( 시운전포함 ) 2-8 이동용배전반전, 후면천정에조명기구설치 3. 제3단계 : 기존배전반에서이동용배전반으로이설운용 ( 주, 야간작업 ) 3-1 이동용배전반과기존HSCB반병렬케이블연결 ( 정급전선은 6.6KV F-CV 325mm2 5가닥연결 ) 3-2 정류기 1호기에서이동용배전반 54-1로연결 ( 정급전선, 부급전선연결 ) 3-3 F1,F2를임시단자대에거쳐이동용배전반으로이설 ( 정급전선, 부급전선연결 ) 3-4 정류기 2호기에서이동용배전반 54-2로연결 ( 정급전선, 부급전선연결 ) - 59 -

3-5 F3,F4를임시단자대에거쳐이동용배전반으로이설 ( 정급전선, 부급전선연결 ) 3-6 정류기 3호기에서이동용배전반 54-3으로연결 ( 정급전선, 부급전선연결 ) 3-7 이동용배전반 RTU간제어선연결 3-8 이동용배전반으로모든신호가이설되면병렬케이블은재사용철거한다. 4. 제 4 단계 : 철거작업 4-1 전력케이블철거 ( 정류기에서 HSCB 배전반가케이블철가한다음 HSCB에서 89 D/S 배전반케이블철거 ) 4-2 기존 HSCB 배전반철거 4-3 기존 D/S 배전반철거 4-4 제어케이블철거 HSCB와 RTU간제어케이블철거 89D/S와 RTU간케이블철거 HSCB, 89 D/S와기존배전반간제어케이블철거 4-5 분진날림방지용방호막설치 4-6 바닥철거 ( 피트설치와병행하여철거하며최소 200mm 이상철거건축골재재활용처리 ) 4-7 전력 CABLE RACK 철거 4-8 조명기구철거 4-9 접지선철거 - 60 -

5. 제5단계 : 신설배전반설치 5-1 CABLE PIT 설치 - CABLE PIT 구획설정및콘크리트타설 - ELP 전선관매설 - PIT COVER제작설치 5-2 신설배전반받침대설치 5-3 에폭시절연 5-4 분진날림방지용방호막철거 5-5 전차선연결용애자및금구설치 (T바아르곤용접 ) 5-6 급전선포설 5-7 신설배전반전, 후면천정에조명기구신설및조정 5-8 신설배전반열반및시운전-시운전제어전원공급 (AC/DC) 6. 제6단계 : 이동용배전반에서신설배전반으로이설운용 ( 주, 야간작업 ) 6-1 전력CABLE RACK 설치 ( 정류기에서신선배전반까지 ) 6-2 신선배전반과이동용배전반간병렬케이블연결 (3-1내용과동일 ) 6-3 정류기 1호기에서신설배전반 54-1로연결 ( 정급전선, 부급전선연결 ) 6-4 F1,F2를신설배전반에서급전선까지연결 ( 부급전선도병행하여포함한다.) 6-5 정류기2호기에서신설배전반 54-2로연결 ( 정급전선, 부급전선연결 ) 6-6 F3, F4를신설배전반에서급전선까지연결 ( 부급전선도병행하여포설한다.) 6-7 정류기 3호기에서신설배전반 54-3으로연결 ( 각선로이설시그에따른제어선이설 ) 6-8 병렬케이블철거 ( 재사용철거 ) 6-9 이동용배전반철거후보관 - 61 -

6-10 접지케이블연결 ( 신설배전반, CABLE RACK) 6-11 전차선연결용애자및금구에급전케이블연결후운용준비 6-12 시운전시행 7. 제7단계 : 공사장관리및기타부대공사 7-1 전력케이블철거 - 정류기 ~ 이동용배전반 - 이동용배전반 ~ 임시단자대 - 임시단자대 ~ 정급전선, 부급전선 - CABLE TRAY 접지선철거 - CABLE TRAY 철거 - 임시단자대철거후보관 7-2 제어케이블철거 - 이동용배전반제어케이블철거 - CABLE TRAY 및 DUCT 철거 7-3 마감처리 - 기존바닥철거한면적에서에폭시시공한면적을제외한나머지부분은아스타일로마감처리한다. 7-4 기존시설재설치 - 역사출입구의휀스및정산박스를재설치한다. 7-5 현장정리 - 철거자재적정배치 - 청소및준공준비 - 62 -

5.1 지축변전소 - 63 -

5.2 연신내변전소 - 64 -

5.3 녹번변전소 - 65 -

5.4 쌍문변전소 - 66 -

5.5 미아삼거리변전소 - 67 -

5.6 성신여대변전소 - 68 -

6.1 3 호선사용계획 1. 정류기반 - 직류차단기반, 선로길이 [ 단위 : m] 명칭 정류기반 - 직류차단기반병렬 54-1 54-2 54-3 54-4 + - + - + - + - 케이블비고 지축 29 23 28 18 22 13 24 23 19 연신내 30 36 28 33 25 29 - - 22 녹번 32 27 27 23 22 19 - - 19 ( 케이블정격 : F-CV 6.6kV 400 mm2 1/C - (+) 병렬케이블 F-CV 0.6kV 400 mm2 1/C - (-) ) 2. 임시전력케이블사용계획 - 3 호선 3 개역사선로길이를파악한결과 (+) 극성 : 40m x 5-1set 병렬케이블 38m x 5-1set 33m x 5-1set 30m x 5-1set 25m x 5-1set (-) 극성 : 42m x 5-1set 39m x 5-1set 35m x 5-1set 29m x 5-1set 위와같이제작하여연신내 녹번 지축순으로공사를시행하여임시케이블을 경제적으로사용한다. 따라서, 3 호선은위물량을신설확보연신내는자재비와인건비를녹번, 지축은 설치인건비와운반비만을내역계산하여적용한다. 3. CABLE TARY Cble Tray Size[ 단위 :m] 변전소규격 W900 x H100 W450 x H100 W300 x H100 지축 125 12 15 연신내 37 25 22 녹번 30 15 12-3 호선 3 개역사 CABLE TRAY 물량을산출, 규격별로파악하여최대거리물량만 확보. 연신내 녹번 지축순으로공사를시행하여 CABLE TRAY 를경제적으로 사용한다. 따라서 3 호선 1 개역사는자재비, 인건비를반영하고, 나머지 2 개역사는설치 인건비, 운반비만내역계산하여적용한다. 창동보관된 CABLE TRAY 에는 W900xH100 물량이 24M 정도이므로 3 호선에 재활용쓰기에는부족하므로위의방법으로공사를한다. ( 물량산출내용은내역서, 산출근거서참조 ) - 69 -

6.2 4 호선사용계획 1. 창동변전소전력케이블보관현황 품명 단위 총길이 단위길이 수량 소계 비고 28.2 5 141 23.2 5 116 26.4 5 132 F-CV 6600V 325 mm2 m 20.8 5 104 29 5 145 14 5 70 F-CV 6600V 400mm2 F-CV 600V 400mm2정류기 F-CV 600V 500mm2급전선 m m m 25.4 2 50.8 26.7 2 53.4 28 2 56 29.2 3 87.6 25.1 2 50.2 24.9 2 49.8 24.8 3 74.4 24.7 3 74.1 24.7 3 74.1 37.6 10 376 23.5 10 235 29.4 5 147 24.4 5 122 20.7 5 103.5 15.7 5 78.5-70 -

2. 정류기반 - 직류차단기반선로길이 [ 단위 : m] 정류기반 - 직류차단기반 명칭 54-1 54-2 54-3 병렬 케이블 비고 + - + - + - 성신여대 32 37.6 35 37.6 28.2 31 23 미아삼거리 30 37.6 28.2 37.6 23.2 23.5 13 쌍문 29 37.6 20.8 37.6 14 23.5 19 ( 케이블정격 : F-CV 6.6kV 400mm2 1/C - (+) 병렬케이블 F-CV 0.6kV 400mm2 1/C - (-) ) 3. 직류차단기반 - 임시단자대선로길이 [ 단위 : m] 명칭 정류기반 - 직류차단기반 F1 F2 F3 F4 N 비고 성신여대 15 14 13 12 11 미아삼거리 18 17 16 15 14 ( 케이블정격 : F-CV 6.6kV 400 mm2 1/C) ( 미아삼거리는임시단자대를설치하지않고이동형배전반과기존급전선로와 직결한다.) 4. 임시전력케이블사용계획정류기 - 직류차단기 F-CV 6.6kV 400mm2 1/C - 10조 (37m) F-CV 600V 400mm2 1/C - 5조 (35m) 는신설하여임시케이블에사용하고나머지자재는창동변전소에보관된케이블을이용하면 4호선 3개역사임시케이블연결이가능하므로공사순서를성신여대 미아삼거리 쌍문으로한다. 따라서 4호선은일부케이블을신설사용하고나머지케이블은설치인건비, 운반비만내역에서계산하여적용한다. - 71 -

5. CABLE TRAY 사용계획 - 창동변전소보관현황 품 명 규 격 단위 수량 비고 CABLE TARY W900 x H100 m 24 CABLE TARY W600 x H100 m 138 CABLE TARY W450 x H150 m 15 CABLE TARY W300 x H150 m 12 H-ELBOW W600 x H100 EA 4 H-TEE W600 x 600 x 900 xh100 EA 1 H-TEE W300 x 300 x 450 xh100 EA 1 V-ELBOW OUT W450 x H150 EA 1-4호선은 3개역사 CABLE물량을산출, 규격별로파악하여창동변전소보관물량과규격별로신설물량을확보. 성신여대 미아삼거리 쌍문으로공사를시행. 경제적인시공이되도록한다. ( 물량산출내용은내역서, 산출근거서참조 ) - 72 -

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