고압 차단기의 견인 전력 공급 시스템에서의 응용

전통적인 스위치는 현대의 전기추진 전원 공급 시스템의 운영 요구에 점점 더 부적합해지고 있습니다. 고압 차단기의 등장은 이러한 간극을 효과적으로 메웠습니다. 고압 차단기 시스템은 기존 스위치의 구조를 최적화하고 적용 범위를 넓히며 세부 사항에 더 큰 중점을 두어 실제 작동 중 전력 시스템의 안전성과 신뢰성을 향상시킵니다. 따라서 고압 차단기의 전기추진 전원 공급 시스템에서의 적용을 분석하고 연구하는 것이 필수적입니다.

1. 전기추진 전원 공급 시스템
현재 중국에서 사용되고 있는 전기추진 전원 공급 시스템은 새로운 형태의 철도 기반 전기 추진 기술로서 주요 철도와 도시 철도 교통에서 널리 적용되고 있으며, 우수한 성능을 제공하며 대중교통의 편의성을 크게 향상시키고 있습니다. 실제로 전기추진은 전기를 기계적 추력으로 지속적으로 변환하여 철도 기관차와 전기 다중 단위를 구동합니다.

현재 중국의 전기추진 시스템은 전류 유형에 따라 산업 주파수 단일 상 교류, 직류, 저주파 단일 상 교류로 분류됩니다. 그 중에서도 산업 주파수 단일 상 교류 시스템이 가장 일반적으로 사용되며, 주로 전철화된 철도에서 사용됩니다.

전기추진은 다음과 같은 세 가지 주요 장점을 제공합니다:

• 전기 기관차는 연료를 운반하지 않고 2차 에너지원을 활용하여 자가 포함되지 않은 추력 전력을 효과적으로 구동합니다.

• 에너지 절약을 촉진합니다. 중국의 철도 부문이 새로운 발전 단계에 들어서면서 전기 기관차가 더 널리 배치되고 있습니다.

• 운영 안전성을 향상시킵니다. 마이크로전자 및 정보 기술의 발전 덕분에 현대 전기 기관차는 실시간 오류 감지, 자율 주행 및 원격 제어를 지원하여 추력 시스템의 정보화 수준을 크게 향상시킵니다.

2. 고압 차단기의 특징, 기능, 종류 및 발전

(1) 기능 및 역할
고압 차단기는 최근 중국의 전력 시스템에서 널리 채택되기 시작했지만, 뛰어난 성능을 보여주고 있습니다. 그 핵심 기능은 다음과 같습니다:

• 열려 있을 때 접점 사이에 눈에 보이는 전기적으로 안전한 격리 거리를 확보합니다;

• 닫혀 있을 때는 정격 연속 전류를 신뢰성 있게 전달합니다.

이러한 기능은 안전성과 운영 효율성을 크게 향상시킵니다. 주요 역할은 다음과 같습니다:
• 전력 격리: 유지 관리 중에 차단기는 비활성화된 설비를 활성 회로로부터 격리하여 작업자와 설비를 보호하는 명확한 분리점을 생성합니다.
• 전환 작업 (버스 전환): 차단기는 설비가 작동, 대기 또는 유지 관리 상태 사이에서 안전하게 전환할 수 있도록 하여 유연하고 안전한 운영 재구성을 가능하게 합니다.

(2) 종류
차단기의 종류는 다음과 같은 기준에 따라 다양합니다:

• 설치 위치: 실외 또는 실내;

• 전압 수준: 저전압 또는 고전압;

• 구조 설계: 단일 기둥, 이중 기둥 또는 삼중 기둥;

• 작동 메커니즘: 수동, 전기 또는 압축 공기.

(3) 기술 발전
전통적인 차단기는 장기간 사용 후 움직이는 접점과 고정된 접점 사이의 접촉 면적이 줄어들어 저항이 증가하고 전도 손실이 커져 에너지 소비가 증가하는 문제가 있었습니다. 최근의 혁신, 예를 들어 손가락 접촉 기술과 난각 표면 설계는 전도성과 신뢰성을 크게 개선했습니다. 이러한 향상은 중국의 전력 인프라에서 현대 고압 차단기의 적용 범위를 확장시켰습니다.

3. 전기추진 전원 공급 시스템에서의 응용
(1) 원격 제어 (원격 조작)
고압 차단기는 이제 전철화된 철도 접촉망 시스템의 중요한 구성 요소로, 고장 격리와 구역별 유지 관리를 가능하게 하여 운영 안전성과 정밀성을 향상시킵니다. 중국의 전철화된 철도 네트워크에서 허브 역의 수가 많고 널리 분포되어 있어 현장에서 수동으로 작동하는 것은 비효율적이며 자동화를 제한합니다. 따라서 철도 현대화를 위해 원격 제어의 구현이 필수적입니다.

유선 및 무선 통신의 발전으로 원격 터미널 유닛(RTU)을 전기 작동 메커니즘에 통합할 수 있게 되었습니다. 이러한 통합은 원격 차단기 작동의 주요 문제를 해결할 뿐만 아니라 시스템의 신뢰성을 향상시키고 안정적인 전력 공급을 보장하며 전철화된 철도의 전체 자동화 수준을 높입니다.

(2) 유선/무선 비디오 모니터링
접촉망 차단기는 일반적으로 실외에 설치되어 무인으로 운영되므로 원격 제어와 함께 원격 모니터링이 필수적입니다. 비디오 감시 시스템은 현장 상황을 지속적으로 감시하여 명령 결정 과정에서의 인간 오류를 최소화합니다.

이러한 시스템을 배치하려면 유선 및 무선 기술을 결합한 하이브리드 통신 솔루션이 필요합니다. 주파수 도약 스프레드 스펙트럼과 Wi-Fi와 같은 기술은 중국에서 성숙한 기술입니다. 이러한 고급 통신 방법을 통합하면 강력한 원격 비디오 모니터링을 가능하게 하여 전철화된 철도 운영의 안전성, 신뢰성 및 효율성을 더욱 향상시킵니다.

(3) 온라인 온도 모니터링
차단기 접점과 접촉 핀은 구조가 간단하지만 혹독한 실외 환경에 노출되어 산화되기 쉽습니다. 산화는 접촉 저항을 증가시키고 과도한 열을 발생시켜, 방치될 경우 장비 고장이나 화재로 이어질 수 있습니다.

스마트 변전소와 무인 운영 시대에 원격 온도 모니터링은 필수적 요소가 되었습니다. 중국에서는 무선 센서, 광섬유 센서, 적외선 열화상 세 가지 주요 방법이 사용되며, 그 중에서도 광섬유 센싱이 가장 널리 채택되고 있습니다.

광섬유 온도 센서는 접점이나 접촉 핀에 직접 장착됩니다. 데이터는 고압 저항성 광섬유를 통해 중앙 처리 장치로 전송되며, 이를 통해 실시간 분석을 위해 변전소 백엔드 컴퓨터로 전달됩니다. 중국에서는 이미 데이터 관리 및 분석용 전용 소프트웨어가 개발되어 안정적인 온도 모니터링을 보장하고 있지만, 장비와 소프트웨어 개발 비용이 높다는 문제가 여전히 남아 있습니다.

4. 결론
중국의 전철 철도 시스템은 새로운 발전 단계에 진입했습니다. 손가락 접촉 기술과 다듬어진 표면 기술을 통한 전통적인 분리기의 지속적인 최적화는 견인 전력 응용 분야에서 고압 분리기의 성능을 크게 향상시켰으며, 국가 철도 네트워크의 현대화를 가속화했습니다.

전통적인 전력 공급 방식과 비교해 볼 때, 전기 견인은 우수한 효율성, 향상된 안전성, 낮은 에너지 소비를 제공합니다. 고급 고압 분리기와 전기 견인 시스템의 통합은 중국 철도 현대화의 상징이 되었으며, 이는 중국의 전기화 기술을 세계 최고 수준으로 위치시키고 있습니다.