전기철도 변전설비 특성을 고려한 정밀진단 및 성능평가 개선에 관한 연구 = A Study on the Improvement of Precision Diagnostic and Performance Evaluation Methods Considering the Characteristics of Electric Railway Substation Facilities

국문 초록 (Abstract)

본 硏究는 전철 변전설비에 대한 정밀진단 시행 과정에서 도출된 事項에 대하여 조사·분석을 통하여 究明하여 정밀진단 및 성능평가 개선을 爲한 硏究이다. 전철 변전설비는 전차선로에 전력을 공급하여 전기철도차량의 운행을 가능 하게 하는 핵심 설비로서, 설비의 고장 및 장애는 열차의 안전 운행에 직접적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서 설비의 상태를 정확히 파악하고 고장 및 장애를 예방하기 위한 체계적인 정밀진단과 성능평가가 요구된다. 철도 운영기관에서 전철 변전설비의 고장（장애） 발생을 방지하기 일상적인 점검을 시행하고 있으나, 각 기기의 정확한 상태를 파악하는데 한계가 있어 일정 주기마다 정밀진단을 수행해야 한다. 정밀진단은 구조적 안전성과 결함의 원인 등을 조사·측정·평가하여 시설물의 결함을 발견하고 조치하는 과정으로, 전철 변전설비의 정밀진단은 매우 중요하다. 본 연구에서는 전철용 변전기기의 주요설비인 급전용 변압기, 단권변압기, 가스차단기（GCB）, 정류기, 고속도 차단기의 특성에 대해 고찰하였다. 또한 평가항목별 세부 평가 기준과 종합 성능평가 산정기준, 성능평가를 위한 가 중치 적용, 성능평가 체크리스트 작성 방법 등 주요 항목과 평가 기준에 대 해 분석하였다. 이를 바탕으로 전철 변전설비에 대한 현행 정밀진단 및 성능평가 기준의 적용상 한계를 검토하였다. 전철 변전설비는 동일한 세분류 설비라 하더라도 절연방식, 내부구조, 전압등급, 제작사별 설계특성 및 운전조건 등이 서로 다르므로, 동일한 평가항목과 시험방법을 일률적으로 적용하는 데 한계가 있는 것으로 나타났다. 특히 직접시험이 곤란한 경우 대체항목을 적용할 수 있으나, 적용 조건과 판단 근거가 명확하지 않을 경우 평가 결과의 해석에 차이가 발생할 수 있 다. 이에 따라 설비별 특성과 현장 여건을 고려한 시험 적용기준을 마련하고, 대체항목 적용 시 직접시험 미수행 사유, 대체 적용근거 및 후속조치 등을 명 확히 기록할 필요가 있다. 또한 일부 측정항목은 측정방법과 평가기준이 제시되어 있으나, 설비 형식, 정격조건, 측정환경 및 기준 데이터에 따라 결과 해석이 달라질 수 있는 것 으로 검토되었다. 이에 측정조건과 설비 특성을 반영한 세부 판정기준을 보완 하고, 설비별 진단 결과와 측정 데이터를 지속적으로 축적·관리할 필요가 있다. 이상의 연구 결과는 전철 변전설비의 특성과 실제 적용 여건을 반영한 정밀진단 및 성능평가 기준을 마련하는 데 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1.1 연구 배경 및 목적 1
• 1.2 연구 범위 및 방법 3
• 1.3 논문의 구성 4
• Ⅱ. 전철 변전설비 고찰 5
• 2.1 전철 변전설비의 개요 5
• 2.2 전철용 변전기기의 특성 6
• 2.2.1 직류 변전기기 6
• 2.2.2 교류 변전기기 7
• Ⅲ. 정밀진단 및 성능평가 분석 12
• 3.1 개요 12
• 3.1.1 평가항목의 구분 13
• 3.1.2 평가항목의 정의 14
• 3.1.3 정밀진단 및 성능평가 절차 15
• 3.1.4 설비별 평가항목 19
• 3.2 평가항목별 세부 평가 기준 21
• 3.2.1 절연·열화 21
• 3.2.2 마모·강도·소음 27
• 3.2.3 부식·균열·기타 31
• 3.2.4 속성 34
• 3.3 종합 성능평가 산정기준 37
• 3.3.1 시설의 성능평가 37
• 3.3.2 평가부문의 속성 38
• 3.3.3 평가항목 요소 39
• 3.3.4 전기설비의 속성 39
• 3.3.5 성능평가를 위한 중요도 도출방법 40
• 3.4 성능평가 가중치 적용 구조 43
• 3.4.1 변압기(MTR, AT유입, AT몰드) 43
• 3.4.2 가스절연개폐장치(170[kV], 72.5[kV], 29[kV]) 45
• 3.4.3 주요소·보조요소 가중치 적용 구조 47
• 3.5 성능평가 체크리스트 작성방법(일례) 47
• Ⅳ. 제안하는 정밀진단 및 성능평가 개선 방안 51
• 4.1 개요 51
• 4.2 정밀진단 시험 적용기준의 설비 형식별 한계 51
• 4.2.1 조사·분석 52
• 4.2.2 사례 분석 및 대안 제시 53
• 4.3 정밀진단 측정항목별 판정기준 미흡 57
• 4.3.1 조사 및 사례분석 57
• Ⅴ. 결 론 60
• 참고문헌 61
• Abstract 62