KR20140061039A - 철도 차량의 고압계통 제어회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도 차량의 고압계통 제어회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유닛 선택 계전기를 이용하여 2M 1T로 구성되는 유닛의 고압계통 보호회로를 제어하기 위한 제어회로에 관한 것이다.
본 발명에 따른 철도 차량의 고압계통 제어회로는 2M 1T로 구성되는 유닛의 철도 차량편성에서 상기 T 카의 전방과 후방에 M 카를 연결하고, 상기 M카에 MCB(Main Circuit Breaker) 차단 신호와 연계되는 유닛 선택 계전기를 각각 구비하여,
어느 일방의 M 카로부터 MCB 차단 신호가 활성화되면 해당 M 카의 유닛 선택 계전기에 의해 T카 쪽으로 MCB 차단 신호가 연계되어 T 카의 고압계통 보호회로가 작동하는 것에 의해 MCB가 차단되도록 구성된다.

Description

철도 차량의 고압계통 제어회로 {CONTROL CIRCUIT FOR HIGH VOLTAGE OF RAIL CAR}

본 발명은 철도 차량의 고압계통 제어회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유닛 선택 계전기를 이용하여 2M 1T로 구성되는 유닛의 고압계통 보호회로를 제어하기 위한 제어회로에 관한 것이다.

일반적으로, 철도 차량은 운전자가 탑승하여 차량의 운행을 제어하기 위한 TC 카(Train Control Car), 모터를 구동하기 위한 M 카(Motor Car), 승객 탑승을 위한 T 카(Trailer Car) 등으로 차량을 구분할 수 있는데, 이러한 각각의 주기능을 가지는 차량을 적절히 조합하여 운행 가능하도록 편성하는 것을 차량편성이라 한다.

상기한 철도 차량에서 2M 1T 구조를 갖는 3량 1편성 유닛(Units)을 적용하여 구성하는 경우, M1 - T - M2와 같이 각각 다른 3개의 차종으로 구성되는 2M 1T 유닛이 복수로 이루어져 하나의 차량편성을 형성하게 된다.

여기서 유닛(Units)은 여러 대의 차량을 1개 편성으로 구성하여, 열차로 운행할 수 있는 기준을 갖춘 최소 구성 단위를 말한다.

상기 T 카는 가선전원을 공급받으며, M1 카와 M2 카는 T 카와 연결된 방향이 상이하여 별개의 차종으로 구분된다.

각 유닛(2M 1T)은 T 카에 주변압기(Main Transformer)가 설치되고 M1 카와 M2 카에 주전동기(Traction Motor)를 구동하기 위한 전력변환장치가 각각 설치된다.

상기 주변압기는 집전장치(팬토그라프)가 있는 차량 하부에 구비되어 팬토그라프에서 수전한 교류 25[KV]의 전원을 공급받아 전압을 강압하여 전력변환장치에 인가한다.

즉, T 카에 구비된 주변압기(Main Transformer)의 2 차측 코일로부터 유기되는 단상 교류 전원을 주전동기(Traction Motor)를 구동하기 위한 3상 교류 전원으로 변환하는 고압계통을 구성한다.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 M1 카 또는 M2 카의 고압계통에서 문제가 발생하는 경우 문제가 발생한 차량(M1 카 또는 M2 카)은 고압계통의 보호를 위해 MCB 차단 신호(MCB TRIP COMMAND)를 출력한다.

여기서 주회로 차단기(Main Circuit Breaker : MCB)는 절연내력이 매우 높고, 절연회복이 대단히 빠른 성질을 가진 진공을 이용한 차단기로 진공상태에서의 높은 절연능력과 아크의 확산작용을 이용하여 진공용기 내에서 고정극에 이동극을 접촉 또는 분리시킴으로써 특고압 회로를 여닫는 작용을 한다.

이를 통해 교류구간 운전 중에 상기 주변압기 1, 2차측 이후의 전기기기에 고장이 발생하였거나 과대전류 혹은 이상전압에 의한 장애 또는 교류피뢰기의 방전 등 이상 발생시 전차선과 전동 찻간의 회로를 신속, 정확하게 차단한다.

이때 M1 카의 MCB 차단 신호는 M1 카 후위에 설치된 저압회로 접속함(Low Tension Junction Box)(LJB2)과 T 카 전위에 설치된 저압회로 접속함(LJB1) 사이를 연결하는 차량간 인통선(L)을 통해 T 카로 전송(연계)된다.

마찬가지로 M2 카의 MCB 차단 신호는 M2 카 전위에 설치된 저압회로 접속함(LJB1)과 T 카 후위에 설치된 저압회로 접속함(LJB2) 사이를 연결되는 차량간 인통선(L)을 통해 T 카로 전송(연계)된다.

상기 T 카의 고압계통 보호회로(MCB TRIP CIRCUIT)(10)는 차량간 인통선(L)을 통해 MCB 차단 신호가 전송(연계)된 경우 유닛의 고압계통을 차단, 보호하게 된다.

미설명 부호 X1은 차량간 점퍼이다.

그런데 종래 MCB 차단 신호를 T 카의 고압계통 보호회로(10)에 연계하는 방식은 M1 카와 M2 카 간에 차종 구분을 두고 있기 때문에 T 카와 연결되는 방향이 상이한 별개의 차종으로 구분되어야 하는 제약 조건이 있어 차종이 증가하게 되며 이에 따라 불필요한 관리항목의 증가를 초래하는 문제점이 있었다.

또한, M1 카는 항상 T 카의 전방에 연결되어야 하며 M2 카는 항상 T 카의 후방에 연결되어야 하는 제약이 있고, 따라서 T 카의 전방에 M2 카가 잘못 연결되거나 T car의 후방에 M1 카가 잘못 연결되는 등의 경우에 고압계통을 보호하는 회로(10)의 정상적인 제어 및 기능이 불가능한 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 철도 차량편성에서 종래 2M 1T로 구성되는 유닛의 기본 구조는 그대로 유지하면서 M1 카 또는 M2 카에서 출력되는 MCB 차단 신호가 차량간 인통선을 통해 T 카로 연계하는 방식에서 M1 카와 M2 카가 상호 호환 가능한 구조를 갖도록 하여 차종의 구분이 없이 제어할 수 있는 철도 차량의 고압계통 제어회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 철도 차량의 고압계통 제어회로는 2M 1T로 구성되는 유닛의 철도 차량편성에서 상기 T 카의 전방과 후방에 M 카를 연결하고, 상기 M카에 MCB(Main Circuit Breaker) 차단 신호와 연계되는 유닛 선택 계전기를 각각 구비하여,

어느 일방의 M 카로부터 MCB 차단 신호가 활성화되면 해당 M 카의 유닛 선택 계전기에 의해 T카 쪽으로 MCB 차단 신호가 연계되어 T 카의 고압계통 보호회로가 작동하는 것에 의해 MCB가 차단되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 M 카와 T카는 각각에 설치된 저압회로 접속함 사이를 연결하는 2개의 차량간 인통선을 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 2개의 M 카 중 어느 하나의 M 카에 구비된 유닛 선택 계전기는 T 카의 전원을 2개의 차량간 인통선 중 어느 하나의 인통선을 통해 공급받아 여자되고 이에 의해 접점이 절환되어 나머지 하나의 인통선을 통해 T카 쪽으로 MCB 차단 신호가 연계되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 나머지 하나의 M 카에 구비된 유닛 선택 계전기는 T 카의 전원을 공급받지 못하고 소자된 상태를 계속 유지하여 MCB 차단 신호가 T 카로 연계되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 어느 하나의 M 카는 T 카의 전방에 연결되고, 나머지 하나의 M 카는 T 카의 후방에 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 MCB는 철도 차량의 집전장치를 거쳐 제공되는 전기가 철도 차량에 필요한 전압으로 변환되는 주변압기의 전단부에 설치되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 T 카의 전방 또는 후방에 연결된 M 카로부터 MCB 차단 신호는 T 카의 고압계통 보호회로로 병렬구조의 연결을 통해 연계되는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 2M 1T 유닛으로 구성되는 철도 차량 편성에서 각 유닛의 T카 전방 M 카 또는 후방 M카에서 출력되는 MCB 차단 신호가 차량간 인통선을 통해 T 카로 연계하는 경우 그 유닛내 각 M 카의 회로 구조가 호환 가능하여, 차종의 구분 없이 고압계통을 제어할 수 있고, 유닛을 구성하는 차종을 종래의 3 차종에서 2 차종으로 단순화할 수 있으며, 차량간 연결의 실수를 유발하는 구조를 제거하였으므로 차량의 안전성을 크게 증대시킬 수 있다.

도 1은 종래 철도 차량의 고압계통 제어회로이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 고압계통 제어회로이다.
도 3은 도 2에 나타낸 고압계통 보호회로의 주변회로이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명한다.

도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 고압계통 제어회로이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 철도 차량의 고압계통 제어회로는 2M 1T로 구성되는 유닛에서 T 카의 전방과 후방에 M 카가 각각 구비되어 전방의 M 카와 T카는 전방의 M 카 후위에 설치된 저압회로 접속함(LJB2)과 T 카 전위에 설치된 저압회로 접속함(LJB1) 사이를 연결하는 2개의 차량간 인통선(L1,L2)을 통해 전기적으로 연결된다.

마찬가지로 후방의 M 카 전위에 설치된 저압회로 접속함(LJB1)과 T 카 후위에 설치된 저압회로 접속함(LJB2) 사이를 연결되는 2개의 차량간 인통선(L1,L2)을 통해 전기적으로 연결된다.

상기 T 카의 제1인통선(L1)에 고압계통 보호회로(10)가 연결되고 제2인통선(L2)에 회로 차단기(Circuit Breaker)(CB)와 전원을 공급하는 배터리가 연결된다.

또한, M 카에는 유닛 선택 계전기(Units Selection Relay)(USR1,USR2)가 구비되어 일단은 접지되고 타단은 상기 제2인통선(L2)에 연결되되, 전방에 연결된 M 카의 유닛 선택 계전기(USR1)는 제2인통선(L2)을 통해 T카의 전원과 연결되나 후방에 연결된 M카의 유닛 선택 계전기(USR2)는 T카의 전원과 연결되지 않는다.

또한, 상기 전방에 연결된 M 카의 유닛 선택 계전기(USR1)는 MCB 차단 신호(MCB TRIP COMMAND)를 M 카의 제1인통선(L1)과 T 카의 제1인통선(L2)에 절환에 의해 선택적으로 연결하도록 접점이 형성된다.

그리고 후방에 연결된 M 카의 유닛 선택 계전기(USR2)는 MCB 차단 신호를 저압회로 접속함(LJB1)의 제1인통선(L1)과 저압회로 접속함(LJB2)의 제1인통선(L1)에 절환에 의해 선택적으로 연결하도록 접점이 형성된다.

상기한 구성에 의해 차종에 관계없이 T카의 전방에 연결되는 M 카의 유닛 선택 계전기(USR1)는 T 카로부터 제2인통선(L2)과 차량간 점퍼(X2)를 통해 T 카의 전원을 인가받아 여자되고 그 접점을 사용하여 해당 M 카의 MCB 차단 신호의 방향을 T 카 쪽으로 연결한다.

즉, T 카 전방에 연결되는 M 카의 유닛 선택 계전기(USR1)는 제2인통선(L2)과 차량간 점퍼(X2)를 통해 T 카로부터 여자하기 위한 전원을 공급받는다.

상기 유닛 선택 계전기(USR1)가 여자되면 유닛 선택 계전기(USR1)의 접점이 후위측 전로로 연결되도록 절환되어 MCB 차단 신호가 T 카로 연계된다.

반면에 T 카 후방에 연결되는 M 카의 유닛 선택 계전기(USR2)는 T 카로부터 연결되는 차량간 점퍼의 전로가 단절되어 전원을 공급받지 못하고, 소자된 상태를 계속 유지하여 유닛 선택 계전기(USR2)의 접점은 전위측으로 연결되는 전로로 연결되어 MCB 차단 신호가 T 카로 연계된다.

이와 같이 T 카의 전방 또는 후방에 연결된 M 카로부터 MCB 차단 신호는 T 카의 고압계통 보호회로(10)로 병렬구조의 연결을 통해 연계되며 어느 한쪽의 M 카로부터 MCB 차단 신호가 활성화되면 T 카의 고압계통 보호회로(10)가 구동하여 MCB를 차단한다.

도 3은 도 2에 나타낸 고압계통 보호회로의 주변회로이다.

도 3에 도시된 바와 같이 철도차량의 배터리(70)는 철도차량의 보조전원장치(Static Inverter Var Compensation:SIV)(60)와 연결되어 상기 SIV(60)의 동작에 필요한 제어전원을 공급하며, SIV(60)는 다시 배터리(70)를 충전시킨다.

또한, 가선전원(20)으로부터 철도차량의 집전장치(Pantograph)(30)를 거쳐 제공되는 전기가 철도차량에 필요한 전압으로 변환되는 주변압기(Main Transformer) (50)의 전단부에 설치되어 상기 가선전원(20)으로부터 주변압기(50)로 전기가 공급되는 것을 제어하는 주회로 차단기(MCB)(40)는 상기 배터리(70)로부터 제어전원을 공급받아 작동되며 상기 주회로 차단기(40)가 ON되면 가선전원(20)으로부터 철도 차량의 주변압기(50)로 고압 교류 전기가 공급된다.

그리고 상기 주변압기(50)를 통해 생성된 저압 교류 전기는 철도 차량의 주전동기(미도시)와 SIV(60)로 공급되어 차량을 기동시키며 SIV(60)도 충전하게 된다.

이와 같은 상태에서 MCB 차단 신호가 T 카의 고압계통 보호회로(10)에 입력되면 고압계통 보호회로(10)가 작동하여 주회로 차단기(40)를 차단함으로써 가선전원이 주변압기(50)에 공급되지 않게 된다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 고압계통 보호회로 40: 주회로 차단기(MCB)
50: 주변압기 CB: 회로 차단기
L1,L2: 인통선 LJB1,LJB2: 저압회로 접속함
USR1,USR2: 유닛 선택 계전기 X1,X2: 차량간 점퍼

Claims (7)

1. 2M 1T로 구성되는 유닛의 철도 차량편성에서 상기 T 카의 전방과 후방에 M 카를 연결하고, 상기 M카에 MCB(Main Circuit Breaker) 차단 신호와 연계되는 유닛 선택 계전기를 각각 구비하여,
   어느 일방의 M 카로부터 MCB 차단 신호가 활성화되면 해당 M 카의 유닛 선택 계전기에 의해 T카 쪽으로 MCB 차단 신호가 연계되어 T 카의 고압계통 보호회로가 작동하는 것에 의해 MCB가 차단되는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 고압계통 제어회로.
2. 제1항에 있어서,
   상기 M 카와 T카는 각각에 설치된 저압회로 접속함 사이를 연결하는 2개의 차량간 인통선을 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 고압계통 제어회로.
3. 제2항에 있어서,
   상기 2개의 M 카 중 어느 하나의 M 카에 구비된 유닛 선택 계전기는 T 카의 전원을 2개의 차량간 인통선 중 어느 하나의 인통선을 통해 공급받아 여자되고 이에 의해 접점이 절환되어 나머지 하나의 인통선을 통해 T카 쪽으로 MCB 차단 신호가 연계되는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 고압계통 제어회로.
4. 제3항에 있어서,
   상기 나머지 하나의 M 카에 구비된 유닛 선택 계전기는 T 카의 전원을 공급받지 못하고 소자된 상태를 계속 유지하여 MCB 차단 신호가 T 카로 연계되는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 고압계통 제어회로.
5. 제4항에 있어서,
   상기 어느 하나의 M 카는 T 카의 전방에 연결되고, 나머지 하나의 M 카는 T 카의 후방에 연결되는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 고압계통 제어회로.
6. 제1항에 있어서,
   상기 MCB는 철도 차량의 집전장치를 거쳐 제공되는 전기가 철도 차량에 필요한 전압으로 변환되는 주변압기(Main Transformer)의 전단부에 설치되는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 고압계통 제어회로.
7. 제1항에 있어서,
   상기 T 카의 전방 또는 후방에 연결된 M 카로부터 MCB 차단 신호는 T 카의 고압계통 보호회로로 병렬구조의 연결을 통해 연계되는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 고압계통 제어회로.

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