케이블 단락 시 기계적 강도


간선의 크기를 결정하는 요소에는 허용전압강하, 기계적 강도 등을 감안하여야 한다
단락 시 발생하는 전자력 및 기계력이 크기 때문에 반드시 사전에 검토되어야 한다

기계적 강도의 계산 필요성

케이블이나 버스덕트를 전선로에 포설하여 통전할 경우 열신축, 진동 및 단락의 경우에 기계적인 응력이 가해진다. 따라서 기계적 응력을 계산 또는 예측하여 케이블의 종류선정, 포설방법 및 고정하여야 하기 때문에 검토되어야 한다

강도계산 프로세스

  • 단락허용전류 계산
\[S^2K^2\ge I^2t,I=\frac{SK}{\sqrt t}\]
  • 단락전자력 계산
\[F=K\times 2.04\times 10^{-8}\times\frac{I^2_m}{D}[kg/m]\]
  • 신축
    Cable에 전류가 흐르면 도체는 발열하고 온도가 상승하며, 온도 상승으로 도체는 팽창 계수에 따른 신장이 생긴다.
  • 진동
    진동에 의한 건물과의 공진 검토
  • 지지금구 및 케이블 근접 부속품 발열
  • 포설 시 케이블에 가해지는 힘
    연속(상시) 허용장력, 측압

열적용량

  • 충전에 의한 줄열은 온도를 상승시킴과 동시에, 외기온도와의 차이는 절연물을 통하여 외부로 발산된다
  • 수초 이하의 단락전류로 도체에 발생된 열은 도체온도를 상승시키는 데 모두 소비된다
\[S^2K^2(케이블열적용량)\le I^2t(차단기동작 열적용량)\]

단락전자력

  • 케이블의 경우 두개의 케이블 도체에 전류가 흐르면 전자력에 의해 도체 상호 간에 힘이 작용한다. 즉 전류가 같은 방향으로 흐르면 흡인력, 반대 방향이면 반발력이 된다
  • 이때의 케이블 전자력은 다음과 같다
\[F=K\times 2.04\times 10^{-8}\times\frac{I^2_m}{D}[kg/m]\]

3심 케이블 단락기계력

  • 케이블에 단락이 생기면 다음 식에 의하여 기계력이 생기고 3심케이블에서 축 방향장력과 비틀림 모멘트가 발생한다. 따라서 3심 케이블은 트리플렉스형을 사용한다
  • 3심 케이블 단락 장력
\[T=\frac{3rFP\sqrt{(2\pi r)^2+P^2}}{(2\pi r)^2}[kg]\] \[Q=\frac{3rFP\sqrt{(2\pi r)^2+P^2}}{2\pi}[kg\cdot m]\]

간선계산
간선의 크기를 결정하는 요소(간선계산)
케이블 단락시 기계적 강도
선로정수의 구성요소 4가지
전기설비에서 배선의 표피효과와 근접효과

배전전압을 결정하는요소
전압변동 계산방법 4가지
전압강하
직류2선식 전압강하게산식 유도
다음그림을 이용하여 전압강하식 유도
절연전선의 허용전류


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