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
\[T=\frac{3rFP\sqrt{(2\pi r)^2+P^2}}{(2\pi r)^2}[kg]\]
\[Q=\frac{3rFP\sqrt{(2\pi r)^2+P^2}}{2\pi}[kg\cdot m]\]
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