장시간 공부에 필수 – 시디즈 의자
기술사 답안지 규격 태블릿 – 갤럭시 탭 S9 울트라
부드러운 필기감 일제 볼펜 – 파일롯 G2-Pro(리필)
스프링제본 노트 5부
케이블 시스 유기 전압 발생 원인 및 저감 대책에 대해 알아보겠습니다. 전력 케이블의 시스(sheath)는 여러 중요한 기능을 수행하며, 전력 시스템의 안정성을 유지하는 데 필수적인 요소입니다. 하지만, 케이블의 금속 시스는 도체에 흐르는 전류로 인해 유도 전압이 발생할 수 있으며, 이로 인해 시스에 전류가 흐르게 되어 전력 손실 및 발열이 발생할 수 있습니다. 이러한 유기 전압을 낮추기 위해 다양한 접지 방식을 사용합니다. 이 글에서는 전력 케이블 시스의 유기 전압을 낮추기 위한 3가지 주요 접지 방식에 대해 설명합니다.
케이블 금속 시스의 역할
전력 케이블의 금속 시스는 다음과 같은 주요 기능을 수행합니다:
- 절연체 내부 보호: 외부 손상으로부터 절연체를 보호합니다.
- 절연유 압력 유지: 절연유가 사용되는 경우, 압력을 유지하여 절연 성능을 유지합니다.
- 대기 중 습기 혼입 방지: 절연체에 습기가 혼입되는 것을 방지합니다.
- 고장 전류의 귀로: 고장 발생 시, 전류를 대지로 귀환시켜 안전을 확보합니다.
- 전기적 차폐 효과: 전기적 차폐를 제공하여 외부 전자기 간섭을 줄이고, 전기적 안전성을 강화합니다.
금속 시스의 유기 전압 발생 원인
금속 시스에 유기 전압이 발생하는 주요 원인은 케이블 도체에 흐르는 전류로 인해 발생하는 전자 유도작용입니다. 이로 인해 시스에 유도 전압이 생성되며, 시스 유기 전압을 낮추지 않으면 시스에 불필요한 전류가 흐르게 되어 전력 손실과 발열이 발생할 수 있습니다.
유도 전압은 다음과 같은 관계식으로 표현됩니다:
$[ E = Z_m \cdot I ]$
여기서,
- ( E ) : 유기 전압
- ( Z_m ) : 도체와 시스의 상호 리액턴스
- ( I ) : 도체에 흐르는 전류
금속 시스 유기 전압 저감 대책
케이블의 금속 시스에 유기 전압을 저감하기 위해 다양한 방법이 사용됩니다. 이 중 중요한 접지 방식 세 가지를 설명하겠습니다.
1. 완전 접지 (양단 접지: Solid Bonding)
완전 접지 방식에서는 케이블의 양 끝에서 시스를 대지에 접지합니다. 이 방식은 시스 유기 전압을 효과적으로 낮출 수 있으며, 접지된 시스에 흐르는 전류를 대지로 방출하여 전압을 안정화합니다. 하지만 장거리 선로에서는 시스에 전류가 많이 흐르게 되어 시스 회로에서 전력 손실이 증가할 수 있습니다.
적용 사례:
- 시스 회로의 손실이 문제가 되지 않거나, 짧은 구간에서 케이블을 사용할 때 주로 사용됩니다.
2. 편단 접지 (Single Point Bonding)
편단 접지 방식에서는 케이블의 금속 시스 한쪽만 접지하고, 다른 쪽은 개방합니다. 이 방식은 시스 회로 손실을 없애지만, 비접지된 쪽에서는 시스 전위가 높아질 수 있습니다. 이로 인해 시스에 불균형 전압이 발생할 수 있지만, 시스 회로 손실이 없어 효율적입니다.
적용 사례:
- 발·변전소의 인출용 선로처럼 비교적 짧은 거리의 케이블에 주로 적용됩니다.
3. 크로스 본드 접지 (Cross Bonding)
크로스 본드 접지 방식은 3상 케이블의 시스를 일정 구간마다 교차 접속하여 유기 전압을 분산시키고, 시스 전압을 최소화하는 방법입니다. 이 방식은 선로의 길이가 길거나, 편단 접지로 인한 효과가 없을 때 사용됩니다. 크로스 본드 접지는 이상적으로 시스의 연가 길이가 동일할 때 가장 효과적입니다.
적용 사례:
- 선로가 길어 편단 접지의 효과가 떨어지는 경우, 시스 유기 전압을 효과적으로 낮추기 위해 사용됩니다.
결론
전력 케이블의 금속 시스에서 발생하는 유기 전압은 전력 시스템의 효율성과 안정성에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 유기 전압을 저감하기 위해 완전 접지, 편단 접지, 크로스 본드 접지와 같은 다양한 접지 방식이 사용됩니다. 각 방식은 케이블의 길이, 사용 환경, 전력 손실 등을 고려하여 선택되며, 적절한 접지 방식을 통해 전력 시스템의 안정성과 효율성을 높일 수 있습니다.
장시간 공부에 필수 – 시디즈 의자
기술사 답안지 규격 태블릿 – 갤럭시 탭 S9 울트라
부드러운 필기감 일제 볼펜 – 파일롯 G2-Pro(리필)
스프링제본 노트 5부