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
간선계산
케이블 단락시 기계적 강도
선로정수의 구성요소 4가지
표피효과와 근접효과

배전전압을 결정하는요소
전압변동 계산방법 4가지
전압강하
전압강하계산 유도
절연전선의 허용전류

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