목차(케이블 단락 시 기계적 강도)
케이블 단락 시 기계적 강도
1️⃣기계적 강도의 계산 필요성
- 케이블 손상 방지: 단락 시 발생하는 강력한 전자력으로 인해 케이블이 손상될 수 있습니다. 이를 방지하고 시스템의 안전성을 확보하기 위해 기계적 강도 계산이 필요합니다.
- 시스템 안정성 유지: 케이블 손상은 시스템 전체의 안정성을 위협하며, 화재 등의 심각한 사고로 이어질 수 있습니다.
- 적절한 케이블 선정: 단락 전류를 견딜 수 있는 적절한 규격과 종류의 케이블을 선정하기 위해 기계적 강도 계산이 필수적입니다.
2️⃣강도계산 프로세스
- 단락 전류 계산: 시스템의 단락 조건을 분석하여 단락 전류를 계산합니다.
\[S^2K^2\ge I^2t\]
\[I=\frac{SK}{\sqrt t}\]
S:케이블의단면적[㎟]
K:케이블 절연물의 열적용량계수[CV 143]
I:단락전류[A]
t:단락 고장시간[sec]
- 전자력 계산: 단락 전류를 이용하여 케이블에 작용하는 전자력을 계산합니다.
\[F=K\times 2.04\times 10^{-8}\times\frac{I^2_m}{D}[kg/m]\]
K:케이블배역에 따른 정수(삼각배열 K=0.866)
Im:단락최대값(비대칭)[A]
D:케이블중심간격[m]
- 케이블의 기계적 특성 고려: 케이블의 재질, 단면적, 구조 등을 고려하여 기계적 강도를 계산합니다.
- 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
- 안전율 적용: 계산된 기계적 강도에 안전율을 적용하여 실제 케이블에 작용하는 하중을 고려합니다.
- 강도 비교: 계산된 기계적 강도와 케이블의 허용 강도를 비교하여 케이블의 적합성을 판단합니다.
3️⃣열적용량
- 정의: 물체가 열을 흡수하거나 방출할 때 온도 변화에 저항하는 정도를 나타내는 물리량입니다.
- 케이블에서의 의미: 단락 시 발생하는 열에 의해 케이블의 온도가 상승하는 것을 억제하는 역할을 합니다. 열적 용량이 클수록 온도 상승 속도가 느려져 케이블 손상 위험이 감소합니다.
- 영향 요소: 케이블의 재질, 단면적, 절연체 종류 등에 따라 달라집니다.
- 충전에 의한 줄열은 온도를 상승시킴과 동시에, 외기온도와의 차이는 절연물을 통하여 외부로 발산된다
- 수초 이하의 단락전류로 도체에 발생된 열은 도체온도를 상승시키는 데 모두 소비된다
\[S^2K^2(케이블열적용량)\le I^2t(차단기동작 열적용량)\]
4️⃣단락 전자력 🌐
- 정의: 전류가 흐르는 도체 주변에 자기장이 형성되고, 이 자기장이 다른 도체에 힘을 작용하는 현상입니다. 단락 시에는 매우 큰 전류가 흐르므로 강력한 전자력이 발생합니다.
- 영향: 케이블을 변형시키거나 파괴할 수 있으며, 인접한 다른 기기에 영향을 미칠 수 있습니다.
- 계산: 전자력은 전류의 제곱에 비례하므로, 단락 전류가 클수록 전자력도 커집니다.
\[F=K\times 2.04\times 10^{-8}\times\frac{I^2_m}{D}[kg/m]\]
5️⃣3심 케이블 단락 기계력
- 3심 케이블: 3개의 도체가 한 묶음으로 구성된 케이블입니다.
- 단락 시 기계력: 3심 케이블의 경우, 각 도체 사이에 전자력이 작용하여 케이블이 서로 밀거나 당기는 힘이 발생합니다.
- 복잡성: 3심 케이블의 단락 기계력 계산은 단일 도체에 비해 복잡하며, 각 도체 간의 상호 작용을 고려해야 합니다.
- 고려 사항: 케이블의 배치, 간격, 지지 방식 등에 따라 기계력의 분포가 달라질 수 있습니다.
- 케이블에 단락이 생기면 다음 식에 의하여 기계력이 생기고 3심케이블에서 축 방향장력과 비틀림 모멘트가 발생한다. 따라서 3심 케이블은 트리플렉스형을 사용한다
- 3심 케이블 단락 장력
\[T=\frac{3rFP\sqrt{(2\pi r)^2+P^2}}{(2\pi r)^2}[kg]\]
\[Q=\frac{3rFP\sqrt{(2\pi r)^2+P^2}}{2\pi}[kg\cdot m]\]
T:축방향장력[kg]
F:전자력[kg/m]
P:피치[m]
r:케이블 중심간격[m]
Q:비틀림 모멘트[kg m]
목차(케이블 단락 시 기계적 강도)
케이블 단락 시 기계적 강도
●B21.케이블 단락 시 기계적 강도에 대하여 다음 사항을 설명하시오
1)단락 시 기계적 강도 계산의 필요성 및 강도 계산 프로세스
2)열적 용량
3)단락 전자력
3)3심 케이블 단락 기계력
목차(케이블 단락 시 기계적 강도)
케이블 단락 시 기계적 강도
🌐V1006B24
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