전력Cable의 종류와 특성

전력Cable의 종류와 특성

1. 절연체 재료에 의거 분류 (Plastic/고무 절연재료 중심)

가. PE(POLYETHYLENE)의 특성

  (PE=Polyethylene, PVC=Polyvinyl chloride)

XLPE보다는 비교적 간단한 방법으로 제조할 수 있는 케이블로서,

XLPE보다 도체허용온도가 헐씬 낮아 주로 600V급 옥내용 전선로와

같이 전류용량이 작은 선로에 적용되어지나, 일부 유럽지역에서는

PE 케이블로서 초고압 송전용으로도 사용하고 있다.

1) 일반적으로 PE에는 저밀도PE, 중밀도PE, 고밀도PE의 3종류가 있다.

저밀도PE는 초고압, 고온으로(고압법PE), 중밀도PE 및 고밀도PE는

저밀도 PE보다 저온, 저압(중압법 또는 저압법PE)에서 얻는다.

2) 유전율 및 유전정접이 작아 통신용, 고주파용의 절연체로 많이 사용되고 있다.

또한 절연저항, 절연내력에도 안정되어 있어 저압전력 케이블의 절연재료로

사용되고 있다.

3) 내약품성, 내용제성이 우수하고 특히 내수내흡습성은 유기물 중에

제일 우수하여 Sheath용으로 카본브랙을 혼입하여 열화를 방지하고 있다.

나. XLPE(가교 POLYETHYLENE)의 특성

   (XLPE = Corss - Linked Polyethylene)

XLPE는 PE에 가교제를 첨가하여 고온, 고압하에서 화학반응(가교)을 일으켜 PE의

분자간을 입체망상 분자구조로 변화시켜 PE에 비교하여 내열성, 기계적성능을 향상시킨

것으로 600V~275KV의 절연재료로 광범위하게 사용되고 있다.

종전에는 주로 STEAM 가교방식이었으나 현재는 GAS(N2) 가교방식으로 발전하여 고압

및 초고압 케이블 제조에 이용되고 있으며, 수가교 방식은 저압 절연에 일부 이용되고

있다.

1) PE와 같이 우수한 전기적 특성을 가지고 있다.

2) PE와 비교하여 내열성, 기계적 성능을 향상시켜 열변형특성, 열노화 특성이

우수하기 때문에 연속 최고허용온도를 90℃로 향상시킨 것으로 대용량의

초고압 송전용 케이블의 절연재료로 사용되고 있다.

3) 내약품성 및 내수성이 우수하다.

4) 화학적 물리적 특성이 우수하다.

다. EP(ETHYLENE PROPHYLENE RUBBER) 고무

   (EPR = Ethylene propylene rubber )

대표적인 합성 고무 케이블로서, 전기적 파괴강도가 XLPE와 거의 동등 수준이고,

내코로나(corona)특성이 우수하여 특고압 케이블에도 사용 가능하며, XLPE보다 반복

임펄스에 의한 열화 정도가 훨씬 낮고, 굴곡특성이 좋고, 도체 허용온도가 XLPE 케이블

과 동등 수준이라 특고압 이동용 케이블, 뢴트겐 케이블, 전자현미경 케이블 원자력

발전소 구내 케이블, 선박용 케이블 등에 많이 적용된다.

그러나, 가격이 비싸고, tanδ와 유전율이 XLPE보다 훨씬 커서 절연체 손실이 많아지게

되는 결점으로, 초고압 케이블에 적용하기에는 한계가 있다.

1) 내오존성, 내열노화성, 내후성, 내유기화학약품성이 우수하다.

2) 내열성이 우수하여 연속사용 최고 허용온도는 85℃이다.

3) 굴곡성이 우수하다.

4) 전력케이블 외에 이동용케이블, X-Ray 케이블, 전자현미경 케이블,

라. Butyl rubber 케이블

보통 부틸고무로 절연하고 크로로프렌고무(Chloroprene rubber)로 방식한 구조가 많이

사용되어 왔으나, 도체허용온도가 낮고, 흡습성이 높아 물침투시 절연체가 급격히 열화되

는 결점때문에 현재는 거의 적용되지 않고 있다.

2. 전력Cable의 구성

전력케이블은 일반적으로 도체, 절연체, SEATH 및 외장으로 구성된다.

1) 도 체 : 전류를 흘러주기 위한 금속(Cu, Al등)

2) 절연체 : 전압에 견디고 전류가 도체 외부로 새어나가는 것을 방지하기 위한 피복(XLPE)

3) 내부/외부 반도전층 : 도체위, 절연층위에 반전도전성 재료로 전계를 균등하게 함.

   (3.3kV 이상)

   도체표면평활성을 확보하여 절연체와의 밀착효과를 통하여 계면에서의 부분방전 억제하

   고, 국부적인 전기 Stress의 집중을 완화함.

 

4) 쉬이즈 : 절연체를 보호하기 위한 보호 피복 (PVC, PE등)

5) 외 장 : 기계적 강도를 증가시켜 CABLE을 보호하기 위한 피복이다.

 

3.전력케이블의 종류와 특성

가. 트레이용난연케이블

    Tray Flame-Retardant Corss - Linked Polyethylene PVC(TFR-CV)

1) 트레이용 난연케이블의 특징

① 난연특성 매우 우수함(KS C 3341 또는 IEEE 383의 수직트레이 난연시험 만족)

② 절연체의 내열온도가 기존 CV, CVV와 같아 허용전류 동일함

③ 기존 CV 및 CVV와 동일 구조로 접속 등 취급이 용이함

④ 난연특성이 우수하여 노출 배선 가능 및 별도의 방재처리가 필요 없이 경제적임

2) 트레이용난연케이블의 용도

① 대단위 공장내, 석유화학단지, 지하전력구, 지하밀폐공간등 사용 가능

② 트레이(TRAY), Conduit, Duct, 일반 노출배선으로 사용

③ 송배전용 전력케이블 및 제어용 케이블

3) 트레이용난연케이블의 인용규격

   ① KS C 3611 : 600V 폴레에틸렌 케이블

   ② KS C 3131 : 고압가교 폴리에틸렌 케이블

   ③ KS C 3330 : 제어용 케이블

   ④ KS C 3341 : 저독성 난연 폴리올레핀 케이블

   ⑤ IEEE 383 : IEEE Standard for Type Test of Class IE Electric Cables

■    I EEE 383 : Field Splices and Connections for Nuclear power Generationg

■     IEEE 383 : Stations

   ⑥ 전기용품 기술 기준

   ⑦ 전기설비 기술 기준

4) 트레이용난연케이블의 난연특성

트레이용 난연케이블은 KS C 3341 또는 IEEE 383에 따른 수직 트레이 난연시험(VTFT) 특성을 만족합니다.

▣ 시험방법

   ① 시험은 자연통풍이 되는 방이나, 심한 바람은 막고 인공통풍이 되는 실내에서

1.    실시합니다.

   ② 시험시료의 길이는 2.5m입니다.

   ③ 트레이의 중앙부분에 150mm 이상으로 시료를 채웁니다. ④ 시료와 시료사이는 케이블    직경의 1/2 간격으로 배열하여 트레이에 고정시킵니다.

   ⑤ 리본버너는 바닥에서 600mm 높이로 시료의 표면에서 75mm 떨어진 위치에서

1   . 수평으로 장착 하여 불꽃을 인가합니다.

   ⑥ 불꽃의 온도는 시료의 표면에서 3mm 떨어진 위치에서 Thermocouple로

1   . 측정할 때 816℃(1500℉)로 20분동안 인가합니다.

▣ 평가방법

 

   불꽃인가 시험후 자연 연소되어야 하며, 트레이의 상단 끝까지 불길이 전도되거나

   타지 않아야 합니다.

 

나. 저독난연케이블

   (600V XLPE Insulated and halogen Free Polyolefin Power Cable (HFCO)

  각종 시설의 대형화, 과밀화, 지하화 됨에 따라 일부분에서 재해가 발생하여도 시스템 및 주변 전체에까지 파급되어 인명 및 재산의 피해를 줄 뿐더러 경제, 정보통신의 전반에 걸쳐 손실을 주게 된다.

  특 히, 지하 공동구 또는 과밀한 건물내에서는 심각하게 된다. 전선의 쉬스는 대부분 PVC로 어느정도 난연성이 있으나 탈때 유독가스가 나오게 된다. 따라서, 이를 최소화하는 재질로 저독난연성 폴리올레핀으로 쉬스한HALOGEN FREE(HF) 케이블을 사용한다

항 목	특 성 사 항	규 정 치
난연성	불에견디는 특성 - 불에 잘 타지 않을 것 - 불꽃이 번지지 않을것 - 스스로 꺼질 것	수직트레이불꽃시험(VTFT)
저연성	연기발생량의 최소화	연기밀도 : 150Dm 이하 빛 투과율 : 80% 이상
내부식성	Acid가스(Hcl)발생이 적을 것	Halogen Acid 가스 : 0.5% 이하 불화수소 : 200mg/g 이하 pH : 4.3 이상
무독성	유독성가스 발생량이 적을것	Toxicity Index : 2.5 이하

   ① 난연 케이블에는 난연성만 중시하는 (Fire-Retardant)일반 난연 케이블과 (FR-CV, -       CVV….) 난연성 및 연소가스의 2차 재해 최소화 효과를 도모하는 할로겐프리난연 케이    블 (HFCO, HF CCO…)로 분류할 수 있다.

   ② 따라서 FR-CV, FR-CVV는 일반산업용 특히 석유화학 단지와 같은 인화성물질을 다량     취급하는 산업용으로 적합하고 또한 HF-CO, HF-CCO는 백화점, 영화관, 전차 등과 같   은많은 군중을 상대로 하는 전기 시설물로 극히 적합하여 각각 CV, CVV 대용으로 널리    확산되는 추세에 있다.

③ 한편 Halogen Acid Gas 비율을 비교해보면 CV : FR-CV : HF-CO = 38%, 27%, 0.5% 로서 HF-CO Cable의 Halogen Free 우수성을 알 수 있다.

다. 소방용케이블

    600V PE Insulated with Fire-Proof Layer AND PVC Sheathed Fire-Resistant Power       Cable

도시 및 시설의 집중대형화 및 지하화에 따라, 일부분의 재해가 발생하여도 인근 계통에 급속히 파급되어 인명과 재산피해가 커지게 된다.

이를 사전에 예방하고, 최소화하기 위해 기능성을 지닌 소방용케이블을 사용하여야 한다.

항 목		특 성 사 항	규 정 치
난연성		FR-8,NFR-8 (내화케이블)	FR-3,NFR-3 (내열케이블)
용도		600V 전력배선용	100V 이하 약전배선용
		비상전원선로	비상대피 안내망회로
		스프링클러 배선 옥내소화전설비 배연설비, 유도등	자동화재경보 경보기 기동/포시장치 감지기 회로
내화특성	화염온도-시간	840℃-30분	380℃- 15분
	가열중 내전압	600V - 30분	250V - 15분
	가열후 절연저항	0.4MΩ 이상	0.1MΩ 이상
	가열후 내전압	1500V - 1분	-
	연소성	쉬스체가 150mm 이상 연소치 않을 것
	산소지수	28 이상	28 이상
구 조		PE 절연	XLPE 절연
		마이카/글라스테이프	테이프
		난연 또는 저독난연 쉬스

다. 특고압 전력케이블

    22.9KV XLPE Insulated,

    Concentric Neutral conductor with water blocking tapes,

    and PVC Sheathed power cable (22.9KV CN/CV)

1) 22.9KV CV 전력Cable의 종류

구 분	품명(기호)	특 징
재 래 형	CV/CN	(생산중단)
차 수 형	CN/CV	부풀음테이프 삽입 : 수분침투 확대 방지
수 밀 형	CN/CV-W	도체공간을 메꿈 : 물 확산 방지
난연저독형	FR CN/CO-W	난연저독 쉬스체 : 연소시 유독가스 방지
수트리억제형	TR CN/CV-W	트리억제형 XLPE 절연 : 수명 신뢰성 향상

2) 22.9KV CN/CV-W Cable의 구조

 

[출처] [본문스크랩] 전력케이블의 종류와 특징|작성자 전기짱