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초록·키워드
전철변전소는 한전변전소와 달리 설비의 수명에 부정적인 영향을 주는 대용량의 이동부하에 전력을 공급하여 부품의 수명이 단축될 여지가 있음에도 주요 장치에 대해 적정 교체주기가 설정되어 있지 않아 고장 발생 이후 점검 및 교체가 이루어지는 것이 현실이다. 고속열차는 정현파 전압을 인가할 때 다양한 고조파 성분 및 플리커를 발생시키며, 이는 커패시티 퓨즈 용융, 전동기 및 변압기 과열, 차단기 오동작, 통신장해 등을 유발시키는 원인이 되고 전력품질의 중요한 평가 요소이다. 또한 고속열차는 주 견인전동기는 동기전동기를 제어하기 위해 컨버터와 인버터를 포함한 많은 비선형 부하를 가지고 있어 전력계통에 전압 변동을 야기한다. 아울러 회생시 주로 발생되는 과전압, 과전류 또한 변전설비 각 부품의 수명을 단축시키는 영향인자이며, 옥외에 설치되어있는 환경도 부품 수명단축 영향인자로 해석할 수 있다.
본 연구에서는 변전설비에 대한 고장모드 분류 기준을 설정하기 위해 고속철도 5개 변전소(신청주, 김천, 평택, 옥천, 안산)의 2004년 고속철도 개통 이후 고장데이터를 분석하고 각 고장모드의 발생 빈도수를 Weibull 분포를 통해 예측하였으며, 고속철도 5개 변전소의 전력품질을 측정을 통해 부하특성을 분석하여 전철 변전소에 사용되는 주요부품의 수명저감 영향인자를 결정하고, 이를 반영한 교체주기에 대하여 제시하였다.
본 연구를 통해 제시된 유지보수 부품의 교체주기는 변전설비 고장 발생 이전 유지보수 부품의 노화도를 고려하여 적합한 교체시점을 결정하는데 활용하여 경쟁력 있는 철도운영 기반을 마련하는데 기여할 수 있을 것으로 판단하며, 고속철도 변전설비의 안정적인 운용에도 기여하여 사고예방에 결정적 역할을 수행할 것으로 기대한다.
향후 연구결과의 지속성 확보를 위해 고속철도 개통 이후 고장데이터를 누적 적용하여 기 설정한 수명단축 영향인자에 추가적 고려요소의 적용이 가능 할 것이며, 궁극적 목표인 소모부품의 교체주기에 대해 수명주기비용(LCC)을 반영한 분야로 확대 적용이 가능할 것이다.
본 연구에서는 변전설비에 대한 고장모드 분류 기준을 설정하기 위해 고속철도 5개 변전소(신청주, 김천, 평택, 옥천, 안산)의 2004년 고속철도 개통 이후 고장데이터를 분석하고 각 고장모드의 발생 빈도수를 Weibull 분포를 통해 예측하였으며, 고속철도 5개 변전소의 전력품질을 측정을 통해 부하특성을 분석하여 전철 변전소에 사용되는 주요부품의 수명저감 영향인자를 결정하고, 이를 반영한 교체주기에 대하여 제시하였다.
본 연구를 통해 제시된 유지보수 부품의 교체주기는 변전설비 고장 발생 이전 유지보수 부품의 노화도를 고려하여 적합한 교체시점을 결정하는데 활용하여 경쟁력 있는 철도운영 기반을 마련하는데 기여할 수 있을 것으로 판단하며, 고속철도 변전설비의 안정적인 운용에도 기여하여 사고예방에 결정적 역할을 수행할 것으로 기대한다.
향후 연구결과의 지속성 확보를 위해 고속철도 개통 이후 고장데이터를 누적 적용하여 기 설정한 수명단축 영향인자에 추가적 고려요소의 적용이 가능 할 것이며, 궁극적 목표인 소모부품의 교체주기에 대해 수명주기비용(LCC)을 반영한 분야로 확대 적용이 가능할 것이다.
목차
- Ⅰ. 서론 11. 연구배경 및 필요성 12. 연구내용 및 구성 2Ⅱ. 변전설비 관리 현황 31. 유지보수 관리 현황 32. 점검주기 관리 현황 3Ⅲ. 변전설비 수명영향 인자 분석 121. 변전설비 고장 내역 122. 차단기 와이블 수명 분석 153. 차단기 수명영향 인자 19Ⅳ. 변전설비 수명영향 인자 측정 211. 측정 방법 212. 측정 장비 213. 안산변전소 측정 결과 224. 평택변전소질 측정 결과 305. 신청주변전소 측정 결과 386. 옥천변전소 측정 결과 467. 김천변전소 측정 결과 548. 종합 분석 결과 62Ⅴ. 변전설비 유지보수 부품 교체 주기 631. 부하특성을 고려한 수명영향 지수(Impact Factor) 평가 632. 차단기 부품별 교체 주기 산정 64Ⅵ. 결론 66
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