전력케이블의 종류 및 특징

 1. 전력케이블의 종류

 전력케이블은 절연체 재료로 구분하여 다음과 같이 대별된다.
 
 
 ☞  케이블 구성 형태 : 사용목적이나 용도에 따라 케이블 외장재료와 구성이 달라짐

 

2. 전력케이블의 특성

가. 전기력선(line of electric force)
   ㅇ 쿨롱의  법칙 (Coulomb`s Law)
                Q1  Q2                              
      F  =  ---------
                4πεγ2        
   ㅇ 전계의 세기(electric field intensity)
                F               Q1
      E  =  -----  =  ----------
               Q2           4πε γ2   
   ㅇ 전기력선의  특성
     - 양전하에서 나와 음전하로 들어가는 연속곡선이다.
     - 도체면에 수직이다.
     - 등전위선과 항상 직교한다.
     - 전기력선의 접선은 그 점에서 전계의 방향을 나타낸다.
     - 전기력선의 밀도는 전계의 세기에 비례한다.

             <그림 2-1>   전기력선 분포모습

 

3. 배전용 CNCV 케이블
  CV 케이블은 폴리에틸렌을 가교하고, 분자를 입체망 구조로 해서 폴리에틸렌의 결점인 열연화성을 대폭적으로 개선한 것으로 차폐층이 동테이프로 된 CV-CU케이블(통상 CV 케이블로 불린다)과 동선으로 된 CNCV
케이블로 구분된다.

 가. 구  조

 나.  구성요소별  특성
   ㅇ 도  체
     - 종류 : 구리(Cu), 알루미늄(Al)
     - 규격 :  상시, 단시간, 단락시  허용전류 고려 결정
     - 수밀도체 :  수밀 콤파운드(carbon black 포함) 사용
     - 구  조 ┬ 단 선 : 원 형
                 │           부채꼴형
                 └ 연 선 : 원 형
                                압 축(성 형, 분 할(보통 1,000㎣ 이상), 성형)
                                성 형
   ㅇ 내부 반도전층
     - 도체면의 전하분포를 고르게 하여 절연체의 절연내력 향상 : 주로 6.6㎸ 이상 적용
     - 도체와 절연체간의 간극형성 방지  :  코로나방전 방지,이온화(오존 O3 발생) 방지
     - 케이블제조시 절연물의 도체내 침투 방지
     - 절연체 및 외부반도전층과 동시 성형압출
   ㅇ 절 연 체
     - 구비조건 : 파괴전압 높고, 절연성능 장기간 안정, 유전손실 적고, 내트링(treeing), 내코로나, 내열성, 내오존성
     - 가교폴리에틸렌  절연체(반복임펄스특성 열등) 사용
     - 연속사용온도 : 90  (단시간 : 105 , 단락시 온도 :  230 )
   ☞ 가교폴리에틸렌 케이블(CV : cross-linked polyethylene insulated polyvinyl chloride sheathed cable, 600V 이상)
     - 특성
     · 유전손실, 절연저항 등 전기적 특성 양호
     · OF나 EP 고무 등에 비해 내코로나, 반복임펄스 특성 열등
     · EV에 비해 내열성, 온도특성, 기계적 성능(내균열성, 내마모성, 인장강도등) 및 내유(耐油), 내약품성 등 화학적 특성 개선
     · 분자구조의 입체망상화 (立體網狀化)

                  < EV와 CV의 분자 구조 비교 >

 

   ㅇ 외부 반도전층
     - 전기력선 분포 개선 : 절연체의 절연내력 향상(3.3㎸에서 적용하는 경우 있음)
   ㅇ 차 폐 층
     - 정전 차폐
     - 절연체의 내전압치 향상(3.3㎸ 이상 적용)
     - 중성선 역할 겸비(22.9㎸ 다중접지 방식) : 고장전류 귀로
     - 고장시 단락용량 고려 size 결정
     - 선로측정시 이용
   ☞  전압별 반도전층 및 차폐층 사용범위
   

구     분	내부반도전층	외부반도전층	차  폐  층
600 V	×	×	×
3.3 ㎸	×	○	◎
6.6㎸ 이상	◎	◎	◎

   ㅇ 중성선 수밀층
     - 발포성 차수테이프 (부풀음테이프)
     - 수분과 접촉시 수분흡수하여 부풀음
     - 중성선 안쪽은 반도전성
   ㅇ 외 피
     - PVC 사용 : 난연성 우수 (내한성 약함)
     - 내후성, 내화학약품성, 기계적 강도 고려
   * PE  :  내한성, 내수성 우수 (가연성)
             

4. 배전케이블 접속

가. 케이블 접속의 필요성
   ㅇ 케이블 운반 및 포설 용이
   ㅇ 케이블 고장 복구
   ㅇ 케이블 단말의 전계완화
   ㅇ 케이블 단말 방수
    
        <그림 2-2>   케이블의 전기력선 분포

 

 나. 전기적 스트레스(electrical stress) 완화방법

종  류	Stress relief corn	Tape, Tube
원  리	절연층 보강	유전체 경계조건
형  태	Mold 형	반도전성 테이프,    열수축형 튜브
방  법	내부 반도전층과    중첩시키고 접지	내부 반도전층과 중첩

           <그림 2-3>   스트레스 콘 사용효과

 다. 접속방식별 접속재 종류

접속 방식	접속재 종류	제  작  사	비    고
직 선 접 속	테이프레진형	3 M	거의 사용안함
	열 수축형	Raychem	사용 안함
	조 립 형	평일산업	주로 사용
분 기 접 속	조 립 형	Elastimold, RTE	사용 안함
종 단 접 속	자기 수축형	3 M	거의 사용안함
	열 수축형	Raychem	사용 안함
	조 립 형	평일산업	주로 사용
엘 보 접 속	조 립 형	Elastimold, RTE	Elastimold 사용

 

제3장 지중선 공사

1. 전력 케이블 시공기준

가. 종류 및 규격
  (1) 특고압
   ㅇ 종 류
    - 일반형 : 22.9㎸ CN/CV 케이블
              (동심중성선 가교폴리에틸렌절연 비닐시스 케이블)
    - 수밀형 : 22.9㎸ CN/CV-W 케이블
              (수밀형 동심중성선 가교폴리에틸렌절연 비닐시스 케이블)
    - 난연성 : 22.9㎸ FR- CN/CV 케이블
              (동심중성선 가교폴리에틸렌절연 비닐시스 난연케이블)
   ㅇ 도체 규격 :   60, 200, 325, 600㎣  
  
  (2) 저 압
   ㅇ 종 류 : 600v CV 케이블
   ㅇ 규 격 : 22, 38, 60, 100, 200, 325 ㎟

 

 나. 적 용
  (1) 특고압 및 고압 지중전선로
   ㅇ 케이블 종류
    - 22.9㎸ CN/CV 케이블 : 일반적 적용
    - 22.9㎸ CN/CV-W 케이블 : 중요지역 또는 중요수용 공급선로의 케이블입상 종단부(케이블헤드)에서 첫번째 맨홀 또는 첫번째 기기의 접속점
    - 22.9㎸ FR-CN/CV 케이블 : 다회선 케이블이 시설되어 화재로 인해 큰 피해가 예상되는 개소 (세부기준 추후 제정)
   ㅇ 케이블 선정 : 부하증가 및 계통운영 (허용전류, 전압강하 등)고려

구   분	변압기선로	분기선로	간선선로	대용량선로
도체 굵기	60㎟	60, 200㎟	(200), 325㎟	600㎟

 (주) 간선선로로서 케이블 회선수가 2회선 이하인 경우는 ( ) 적용

  (2) 저압선 (인입선)
    저압 지중계통 구성방식, 부하전류 및 전압강하를 고려 선정

 

 나. 케이블 매설 깊이
    케이블보호재 최상단 상부에서 지표면까지의 높이
  ㅇ 차도 및 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소 : 1.2m 이상
  ㅇ 기타의 장소 (보도 등) : 0.6m 이상
  ㅇ 부득이한 경우는 특별한 보강대책을 강구하여 매설깊이 감소

                <그림 3-1  케이블 매설 깊이>
 

 다. 케이블 설계 여유장
  (1) 표준 여유장
    ㅇ 긍장의 1% 이하
    ㅇ 직선(분기)접속 및 옵셋트 여유장
     - 직형 핸드홀 및 맨홀, 전력구 (공동구, 덕트) : 2m
     - 곡형 핸드홀 및 맨홀 : 3m
      (주) 접속 및 옵셋트 여유장은 케이블 양단의 여유장을 합한 값임.
    ㅇ 종단 접속 : 1.5m
    ㅇ 기기 접속 : 1.5m

  (2) 현장 여건상 표준설계 여유장으로 시공이 곤란한 경우에는 별도로 산정하여 적용할 수 있다

 

 라. 케이블 허용 곡률반경
    케이블 표준 외경의 10배 이상으로 한다.
 
 마. 케이블 허용장력
   ㅇ 풀링아이(pulling eye) 사용시  :  7 ㎏／㎟  (Al : 4㎏／㎟)   
     - 케이블 조수별 장력계산 범위  :  3조는 2조, 4조이상은 60%


                  <그림 3-2  풀링아이>

 

   ㅇ 풀링그립(pulling grip) 사용할 때  :  500 ㎏／m (PVC 외피 경우)

                      <그림3-3 풀링그립>

   ㅇ 케이블 측압
     - PVC 외피  :   250 ㎏／m
     - 클로로프렌  외피  :  300 ∼ 500 ㎏／m

 

 바. 케이블 이격거리(전기설비기술기준 제 156, 157조)

   ㅇ 지중약전류 전선

접근,  교차  상태	조   치   사   항
- 저압, 고압지중선 : 30㎝  - 특고압 지중선 : 60㎝ 이하	- 상호간 견고한 내화성 격벽시설  - 지중전선을 불연성, 난연성 관에 넣고 관이 약전류전선과 접촉않도록 시설
- 전력보안 통신선의 경우는 지중전선과 접촉시설되지 않으면 됨

   ㅇ 가연성, 유독성  관

접 근,  교 차  상 태	조   치   사   항
- 특별고압 지중전선 : 1m 이하	- 상호간 견고한 내화성 격벽시설 - 지중전선을 불연성,난연성 관에 넣고 관이 가연성,유독성 관과 접촉 않도록  시설

   ㅇ 가연성, 유독성관이외의 관

접근,   교차   상태	조  치   사   항
- 특별고압지중선  :  30㎝ 이하	- 상호간 견고한 내화성 격벽시설 - 지중전선을 불연성, 난연성 관에 시설
- 해당 관이 불연성, 난연성으로 피복시 무관

   ㅇ 지중전선 상호간(지중함 제외)

접근,   교차   상태	조   치   사   항
- 저압선과 고압지중전선 : 30㎝ - 저압, 고압지중전선과 특별 고압 지중전선  :  30㎝ 이하	- 각 지중선을 난연성 피복 - 각 지중선을 견고한 난연성 관에 시설 - 어느 한쪽을 불연성 피복 - 어느 한쪽을 견고한 불연성 관에 시설 - 상호간에 견고한 내화성 격벽 시설

   ㅇ 직류식 전기철도(전기설비 기술기준 제 286조 : 전식방지)

접근,   교차    상태	조   치   사  항
- 직류귀선의 비절연부분과 금속재 지중관로  :  1m 이내	- 레일(rail)과 지중관사이에 절연성 격리물을 시설하여 누설전류 통로가 1m 이상이면 이격거리 1m 이상 안되어도 무관

2. 전력케이블공사

가. 작업전 준비사항
   ㅇ 작업장 안전관리
     - 공사안내판, 안전시설물(안전칸막이, 라바콘 등), 교통표지판
     - 작업장 청결(잔토, 잔자재 정리)
     - 배수 조치
   * 안전칸막이 설치기준(서울시 기준)
     . 바탕색   :   노란색
     . 글씨, 빗금  :  청색
     . 배치순서 : 안전제일, 공사명, 시행청, 도급업체, (공사기간), 반복
   ㅇ 작업자 안전장구
   ㅇ 작업장비 및 자재준비
   ㅇ 주민 홍보 등
 
             <그림3-4   교통표지판 설치레>

 

 나. 직매 케이블공사
  (1) 케이블 보호재
   ㅇ 트러프 (Trough) :  A1, A2, A3, (A4)          

고   압   용	A1 (1회선 ),  A2 (2회선),  (A4 : 송전용)
저   압   용	A3

  (2) 시공 기준
   ㅇ 트러프  :  연결부분 잘 맞추고, 트러프내 열방산위해 청정한 모래를 충진후 뚜껑 덮음
   ㅇ 케이블 표지시트
     - 50㎝ 간격으로 25㎝ 마다 반복겹쳐 설치
     - 보 도  :  지표면 아래 20 ∼ 30 ㎝
     - 차 도  :  포장층 아래 10 ∼ 20 ㎝
     - 설치기준(지중구조물과 시트간격 : 30 ㎝ 이상)

(케이블표지시트)                                    (케이블표지시트)     5 ㎝       10 ㎝                 최대 20 ㎝                10 ㎝     5 ㎝               지          중            구            조            물

                    
ㅇ 지중선로 표지기 설치  
      - 규 격  :  Φ100(t=7㎜) × L140(d=15㎜)
      - 장 소  :  아스팔트, 콘크리트 및 보도블럭으로 포장된 차도 및 보도 표지면
      - 기 준  :  시작점, 굴곡점, 종점, 직선구간 10m 간격, 접속점
      - 종 류  :  직선방향, 양방향(직각개소), 3 방향(T 분기), 4 방향
                     접속점(케이블 접속점 매몰개소)

 
               <그림 3-5>    지중선로 표시기
                                                                   
   ㅇ 지중선로 표지주(신설) 설치  
      - 규 격  :  150 × 150 × 700㎜
      - 장 소  :  비포장도로(사리도), 잔디밭 등의 지표면
      - 기 준  :  지방지역 50m, 도시지역 20m, 곡선부위 5 ~ 10 m간격을 원칙으로하고 주변지형 여건 등에 따라 적절 조정
     ☞참 조 : 판단배(지)853.01-1164(97.10.1) 규격 제정

         <그림 3-6>    지중선로 표지주

 

  (3) 케이블부설 작업순서 (인력작업)

        선 로 경 과 지 굴 착         층절단, 굴착깊이, 굴착토처리
                     ↓
         케 이 블 드 럼 설 치          3 드럼  동시작업  
                     ↓
         트  러  프  배  열              연결부분 빈틈없도록  
                     ↓
         트러프 바닥 모래 포설      바닥 5㎝ 정도             
                     ↓
         케  이  블  포  설              지표면에 끌리지 않도록, 3각 배열
                     ↓
         트 러 프 내 모 래 채 움     청정모래로 완전 충진
                     ↓               
         트 러 프  뚜껑  닫 음        뚜껑연결부분 빈틈없도록
                     ↓              
         모  래  되  메  우  기         30㎝ 층단위로 물다짐
                     ↓              
         케이블 표지시트 부설        지표면 포장층 아래
                     ↓              
         모  래  되  메  우  기          철저
                     ↓               
         포    장     복     구             임시 또는 완전 복구
                     ↓                                            
         작  업  장  정  리                잔자재 및 잔토처리 철저

 

      

 라. 관로 케이블공사
  (1) 케이블 포설
    ㅇ 지정관로 사용(관로사용 우선순위 적용 : 전압별, 위치별)
    ㅇ 관로 청소, 도통시험 및 포설장력 범위 준수

 

  (2)맨홀내 부속자재

구  분	종  류	규                격	비   고
지지대	앵글형	1,500㎜ (전력구 1,800)	벽체고정
	강관형	1,800 ∼ 2,000㎜	곡률반경유지
행  거	구 분	260, 300, 370, 460, 590㎜	(CN/CV 3조) 1회선:260㎜ 2회선:370㎜ 3회선:590㎜
	가변형	경사지게 시설된 케이블 지지개소
	ㄱ형	고정형 케이블받침대 적용개소
	Ｉ 형	받침용 케이블받침대 적용개소
케이블  받침대 (클리트)	받침용	CL-1   :   CN/CV 60㎟	고정형  이외 개소
		CL-2   :   CN/CV 200㎟
		CL-3   :   CN/CV 325㎟
		CL-4   :   CN/CV 600㎟
	고정형	CL-A  :    CN/CV 60㎟	-경사,곡선  -직선:4경간마다
		CL-B  :    CN/CV 200㎟
		CL-C  :    CN/CV 325㎟
		CL-D  :    CN/CV 600㎟
접지연결  동봉	Φ24 × 510(소형 : 벽체두께 40㎝ 이하)		압축 연결식 150㎟ 이하
	Φ24 × 730(대형 : 벽체두께 60㎝ 이하)

  

  (3) 케이블 배열
    ㅇ 옵셋(off-set) 고려, 맨홀 양벽측으로 3각 배열
    ㅇ 케이블표시찰 취부 :  상·선로명, 접속자 명찰 등

 

  (4) 케이블포설 작업순서

        케이블드럼 및 윈치 설치    인입장력계  포함
                     ↓              
        연 선 용  철 선  인 입        관로내 피복철선 이용
                     ↓               
        관  로  도  통  시  험         관로도통시험봉 사용
                     ↓
        인 입 용   철 선  인 입       시험봉에 연결된 피복철선 이용
                     ↓                  
        케   이   블   인   출          3 드럼 동시 작업
                     ↓                
        풀  링  아  이  연  결         풀링아이 없을 경우 풀링그립 사용
                     ↓      
        맨 홀 내  활 차  설 치        지정 인입관로에 곡률유지   
                     ↓                    
        케   이   블   포   설          포설속도 일정 유지, 장력 확인    
                     ↓                     
       삽 입 형 관 로 구 설 치       맨홀내 유입방지    
                     ↓                     
        맨 홀 내 금 구 류 설 치      설치기준 준수    
                     ↓                     
       맨 홀 내 케 이 블 정 리       케이블절단시 여유장,단말방수   
                     ↓                     
       작   업   장   정   리                                

 

 라. 전력구 케이블공사
   ㅇ케이블포설 작업순서(기계 부설)
         
        케이블드럼 및 윈치설치     인입장력계 포함
                   ↓
        전 력 구 로 라 설 치          로라 간격 2 ∼3 m
                   ↓
        연 선 용  철 선 인입     
                   ↓
         케  이  블  인 출              3드럼 동시 작업
                   ↓
        풀 링  아 이  연 결            풀링아이 없을 경우 풀링그립 사용
                   ↓               
        인 입 구  활 차  설 치        케이블 곡률유지
                   ↓              
        케  이  블    포  설            포설속도 일정 유지, 장력 확인
                   ↓                                               
        삽 입 형 관 로 구 설 치     분기 관로구
                   ↓              
        전 력 구 금 구 류 설 치     설치기준 준수
                   ↓               
        전 력 구 케 이 블 정 리     케이블 절단시 여유장, 단말방수
                   ↓                                            
        작  업  장  정  리      
      

  마. 케이블 입상
  (1) 고압 케이블
   ㅇ 전주 1본  :  1회선 입상 원칙
   ㅇ 변압기주, 복잡장주 입상 지양
   ㅇ 케이블입상 인접주에 개폐기 취부
   ㅇ 케이블 헤드 지지금구   :   상부용, 하부용
   ㅇ 입상용 케이블 보호관 사용
     - 전주용 입상관  :  Φ130 × 2.0 × 2m
     - 조립식 반할관  :  Φ130 × 3.2 × 333 × 3개
     - 케이블 지지용 강벨트 :  2B-1200(입상관 1개, 강벨트 2개 사용)
   ㅇ 케이블헤드  연결선
     - 종 류  :  수밀형 가교폴리에틸렌절연 동전선(OC-W 전선)
     - 규 격  :  케이블 60㎟  →  OC-W 전선 60㎟
                 케이블 200, 325㎟  →  OC-W 전선 100㎟
     - 입상부 절연  :  분기슬리브 카바 (가공선 접속부 : 분기슬리브)
                       케이블헤드 카바 (케이블헤드 접속부)
   
 (2) 저압 케이블(600V CV 케이블)
   ㅇ 변압기 저압측 단자연결 : 동관단자에 케이블 압축시공 볼트조임
 
   ㅇ 저압 케이블 접속재

구   분	접  속  재	비      고
600V CV 케이블	종단접속재(22∼325㎟)	1수용 입상, 기존 저압   C/H 使用可能
600V CV 케이블   접속 장치	종단장치(2.6㎜∼325㎟)	2수용(2회선 종단부)
	분기장치(22∼325㎟)	3수용내 연접또는 분기
	회선장치(22∼325㎟)

   ㅇ 저압 케이블 입상 : 1회선 원칙 (입상부 1.8 ∼ 2.0m 입상관설치)

 
                    <그림 3-7  입상주>
  
3. 접지 공사

가. 지중선의 피복 금속체의 접지(전기설비 기술기준 제17조)
   ㅇ 지중전선을 넣은 방호장치의 금속제 부분, 금속제의 전선접속함 및 지중전선의 피복으로 사용하는 금속체에는 제 3 종 접지공사
   ㅇ 맨홀내 접지
               
 나. 지중용 기기접지
   ㅇ 외함 접지  :  제1종 접지공사
   ㅇ 중성선 접지 : 지상설치형 단상변압기
                
 다. 케이블헤드 접지
   ㅇ 접지동봉  :  2본을 표준으로 지하 75㎝ 이상에서 타설
   ㅇ 접지공용  :  동일개소 2종류 이상 접지시 낮은측 접지로 겸용
   ㅇ 입상케이블 및 완금접지  :  가공선로 접지와 공용
   ㅇ 피뢰기 접지  :  단독 접지
   ㅇ 접지용 전선  :  600V 38㎟ 비닐절연전선
   ㅇ 케이블중성선 연결선  :  케이블 굵기에 따라 22, 60, 100㎟

[출처] 전력케이블의 종류 및 특징|작성자 전기짱