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전력케이블의 굵기 선정

전력케이블의 굵기 선정

[발98-1] 345kV 전력케이블 도체 굵기 선정시 고려사항을 설명하시오.

[건98-1] 전력케이블 도체 굵기 선정시 고려사항을 설명하시오.

허용전류

1) 연속 허용전류(=상시 허용전류)

연속 허용전류를 연속해도 통전하여도 도체 온도상승이 절연물의 상시 허용온도를 초과하지 않는 전선의 공칭단면적을 선정해야 한다.

(1) 연속 허용전류
케이블이 장기적으로 성능의 감소 없이 안전하게 통전할 수 있는 전류값
(2) 연속 허용전류의 산정시 고려사항
⦁정격전류, 회로 설계전류: 허용 전류표(KS C IEC 60364-5-52)에 의한 산정
⦁절연물의 종류: 상시 허용온도
⦁케이블의 포설조건(공사방법): A1, A2, B1, B2
⦁주위온도: 공기 중(30℃), 토양 중 직매 또는 덕트내(20℃)
⦁부하 도체수(단상/3상), 병렬전선, 회선수 등

2) 단시간 허용전류

단락전류가 흐르는 경우에 전선의 절연물이 단시간 허용온도를 초과되지 않도록 도체의 단면적을 산정해야 한다.

\[A=\frac{\sqrt{t_s}}{K}\times I_s[mm^2]\] \[A:도체의 단면적, t:통전시간\]\[K:절연물 상수, I_s:단락전류\]

[표] 절연물의 종류에 따른 상수(K)

구 분PVC 절연전선XLPE
상시 허용온도 [℃]7090
단시간 허용온도 [℃]160250
K115143

허용 전압강하

저압 배전선에서의 허용전압 강하는 간선과 분기회로에서 각각 표준전압의 2% 이하로 한다. 그렇지만 전기사용 장소 안에 설치된 변압기에서 공급하는 경우의 간선은 3%이하로 할 수 있다. 변압기 또는 인입점에서 부하까지의 거리가 60m가 넘는 경우에는 다음 표를 참조할 수 있다.

전압강하식

\[\Delta e=E_s-E_r=K_DI(R\cos\theta+X\sin\theta)\times L [V]\] \[K_D:배전방식에 따른계수\]\[단상2선식2,3상3선식\sqrt3\]\[단상3선식,3상4선식:1\] \[ L:전선1본의길이[m], I:부하전류[A], \]\[A:전선의단면적[mm^2]\]

실용(간의) 전압강하식

\[\Delta e=\frac{K\times I\times L}{1000\times A}[V]\] \[K:전압강하계수\]\[단상2선식35.6,3상3선식30.8\]\[단상3선식,3상4선식:17.8\]\[ L:전선1본의길이[m], I:부하전류[A], \] \[A:전선의단면적[mm^2]\]

[표] 60m를 초과하는 경우 허용전압강하 기준

변압기 2차에서 최원단
부하까지의 거리[m]
구내에 설치된
변압기에서 공급시
(허용전압강하%)
전기사업자로부터
저압으로 직접 공급시
(허용전압강하%)
60~12054
120~20065
200 초과76

전동기 기동시 순시 허용전압강하 검토

선정된 전선의 굵기가 최대 허용전압강하(15%: 간선(8%), 동력배선(7%)) 이내에 있는지 검토한다.

\[e=\frac{\%R\cos\theta+\%X\sin\theta}{100\frac{T_b}{T_s}+\%R\cos\theta+\%X\sin\theta}\times 100[\%]\]\[전선의 \%R 및\%X,기동시 역률(\cos\theta=0.3) \]\[기동용량 : T_s=\sqrt3\times V\times I_{ms},\]\[ 기준용량:T_b\]

기계적 강도

1) 단락시 자기력

두 개의 도체에 매우 큰 단락전류가 흐르면 큰 자기력이 상호 작용(흡인력 또는 반발력)한다. 이 큰 자기력을 견딜 수 있는 굵기를 선정해야 된다.

\[F=K\frac{\mu_0I_0^2}{2\pi D}[N/m]\] \[=K\times 2.04\times 10^{-8}\times\frac{I_m^2}{D}[kg/m]\] \[I_m:피크전류,D:도체의 중심간 거리\]\[K:도체의 배열에 따른 정수(0.866~0.809)\]

2) 열적 신축

케이블의 통전전류의 크기에 따라서 열에 의한 신축 정도가 달라진다. 허용 가능한 신축량을 고려하여 케이블의 굵기를 산정해야 한다.

3) 기타 자중, 진동 등을 고려

장래 부하증설에 대한 여유율, 고조파 함유율 등 고려

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