고전압 지하 케이블: 설계, 선택 및 설치 가이드

모든 지하 급전선 프로젝트는 동일한 딜레마에서 시작되는 것 같습니다. 즉, 케이블 트렌치용으로 설계되지 않은 경로에 충분한 용량의 회로를 어떻게 맞추느냐 하는 것입니다. 33kV나 35kV 초고압 지중 케이블이 그런 문제를 해결할 수 있지만, 도체 크기, 절연체, 외장, 설치 방식 등을 별도의 구성품이 아닌 하나의 시스템으로 선택할 경우에만 가능하다. 이 가이드에서는 지하 고전압 케이블이 가공선과 다른 점, 전압 등급 및 절연이 성능에 미치는 영향, 사양 및 설치 중에 확인해야 할 사항에 대해 설명합니다.

고전압 지하 케이블로 간주되는 것은 무엇입니까?

고전압 지하 케이블은 1kV 이상의 상간 전압에서 작동하며 지하 설치용으로 설계된 공장 조립 케이블입니다. 많은 유틸리티 사양에서는 동일한 XLPE 절연 기술과 유사한 액세서리 시스템을 공유하기 때문에 6kV ~ 35kV의 케이블에 동일한 용어가 적용됩니다. 케이블은 단일 도체가 아닙니다. 연선 구리 또는 알루미늄 도체, 도체 스크린, 가교 폴리에틸렌 절연체, 절연 스크린, 금속 스크린 및 외부 피복을 포함하는 층 구조입니다.

각 계층은 고유한 기능을 수행합니다. 반도체 스크린은 전기장을 고르게 하고 부분 방전을 억제합니다. 금속 스크린은 용량성 전류와 고장 전류를 전달하고 차폐 기능을 제공합니다. 외부 피복은 단열재로부터 습기와 기계적 손상을 방지합니다. 부전송 피더의 경우 XLPE는 90°C의 연속 도체 온도와 최대 250°C의 단락 온도를 견딜 수 있기 때문에 주요 절연재입니다.

3.6/6kV ~ 26/35kV XLPE 절연 전원 케이블 이 중전압 XLPE 케이블은 습기, 열 및 기계적 응력에 대한 회복력이 중요한 지하 공급 장치에 적합합니다. 교차 연결된 절연체는 90°C에서 지속적인 작동을 지원하며 도시 전력망 및 산업용 전력 분배에 널리 사용됩니다. 제품보기 →

고전압 회로를 위해 지하를 선택하는 이유는 무엇입니까?

통행권이 부족할 때, 시각적으로나 환경적으로 가공선이 허용되지 않을 때, 경로가 도로, 강, 건물 또는 공항 복도 아래를 통과할 때 지하 설치가 선택됩니다. 일단 매설되면 케이블은 번개, 바람, 얼음, 도체 질주로부터 대부분 보호됩니다. 이는 가공선보다 날씨 관련 정전이 더 적다는 것을 의미합니다.

지하 회로에는 장단점이 있습니다. 구축 비용이 더 많이 들고, 결함 발생 후 찾기가 더 어렵고, 수리 속도도 더 느립니다. 열 방출은 토양과 뒷채움재에 의해서도 제한됩니다. 자유 공기에서 600A를 전달하는 케이블은 특별한 열 침구 없이 건조한 토양에 묻힐 때 450A로 제한될 수 있습니다. 따라서 초고압 지중 케이블의 실제 전류용량은 도체 크기에만 좌우되는 것이 아니라 설치 환경에 따라 결정됩니다.

전압 등급 및 일반적인 애플리케이션

전압 선택은 케이블 사양의 첫 번째 단계입니다. 지하 배전망의 경우 공통 정격 전압은 6/1kV, 12/20kV, 18/30kV 및 26/35kV입니다. 아래 표에는 일반적인 역할이 요약되어 있습니다.

실제적으로 6/1kV 케이블은 대규모 산업 건물에 전력을 공급할 수 있는 반면, 26/35kV 케이블은 대량 공급 지점에서 바쁜 도시 변전소에 전력을 공급할 수 있습니다. 프로젝트 엔지니어의 경우 케이블 정격 전압을 시스템 접지 결함 조건과 일치시키는 것이 필수적입니다. 도체와 스크린 사이의 전압인 U0 값은 단일 선-지간 오류의 최대 지속 시간을 포괄해야 합니다.

0.6/1kV XLPE절연 배전용 전력케이블 이 저전압 XLPE 케이블은 건물 공급, 산업 플랜트 및 직접 매설에 이상적입니다. PVC 절연 대안보다 더 높은 전류 용량과 더 나은 기계적 성능을 제공하므로 현대 배전 네트워크에 실용적인 선택이 됩니다. 제품보기 →

지하 생활에 영향을 미치는 건설 세부 사항

전압 레벨을 선택하면 케이블의 물리적 디자인이 중요해지기 시작합니다. 지하 작업의 경우 네 가지 건설 세부 사항에 주목할 필요가 있습니다.

• 소형 연선 – 외경을 줄이고 굽힘 반경을 더 좁힐 수 있습니다.
• 삼중 압출 XLPE 단열재 – 동일한 압출 라인에 도체 및 절연 스크린을 함께 적용하여 오염과 공극을 최소화합니다.
• 메탈릭 스크린 디자인 – 구리 와이어 스크린은 얇은 구리 테이프보다 종단 처리가 더 쉽고 단락에 대한 내성이 더 좋습니다.
• 외피 재료 – PE는 견고하고 습기에 강합니다. PVC는 난연성을 제공합니다. 생물학적 공격의 위험이 있는 시골이나 열대 지역에서는 특별한 흰개미 방지 및 설치류 방지 화합물이 필요합니다.

물 유입은 지하 케이블 고장의 가장 일반적인 원인 중 하나입니다. 전기적 스트레스와 결합된 습기는 XLPE에 수목을 생성하며, 이는 수년에 걸쳐 성장하여 결국 고장을 일으킬 수 있습니다. 그렇기 때문에 많은 유틸리티에서는 방사형 방수 장벽이나 직접 매립 회로에 최소한 방수 외장이 필요한 것입니다.

흰개미 및 설치류 방지 전원 케이블 이 케이블은 흰개미와 설치류로 인한 생물학적 손상을 방지하기 위해 친환경 외피 재료로 설계되어 열악한 지하 또는 머리 위 환경에서 장기적인 신뢰성을 보장합니다. 흰개미 방지, 설치류 방지 또는 복합 보호 중에서 선택하세요. 제품보기 →

설치 및 보호 지침

잘 지어진 건물이라도 고전압 지하 케이블 제대로 설치되지 않으면 빨리 실패할 수 있습니다. 가장 안정적인 설치는 몇 가지 기본 사례를 따릅니다.

• 바닥이 매끄럽고 차폐된 안정적인 트렌치에 케이블을 배치합니다.
• 모래나 콘크리트 등 열저항이 낮은 침구재를 사용하세요.
• 눈과 관절을 당길 때 필요한 최소 굽힘 반경을 유지하십시오.
• 적절한 당김 그립과 케이블 롤러를 사용하여 당김 장력을 제한하십시오.
• 보호 타일, 경고 테이프 또는 둘 다를 사용하여 회로를 덮습니다.
• 향후 발굴을 위해 정확한 경로와 깊이를 기록하십시오.

이러한 조치는 기계적 응력을 제한하고, 열 방출을 개선하며, 많은 네트워크에서 지하 케이블 결함의 주요 원인으로 남아 있는 제3자 굴착으로 인한 손상 가능성을 줄입니다.

테스트 및 품질 보증

테스트는 공장에서 시작되어 케이블에 전원이 공급될 때까지 계속됩니다. XLPE 절연체를 사용한 고전압 지하 케이블의 경우 테스트 범위에는 모든 생산 길이에 대한 일반 테스트, 주문의 작은 비율에 대한 샘플 테스트 및 설계를 입증하는 유형 테스트가 포함됩니다. 부분 방전 측정은 절연체에 아주 작은 공극이라도 작동 중에 파손을 일으킬 수 있으므로 특히 중요합니다.

설치 후에는 VLF 또는 DC 내구성 테스트가 필요할 수 있습니다. VLF 테스트는 사운드 케이블을 손상시키지 않고 서비스 조건에 더 가까운 방식으로 절연체에 스트레스를 가하기 때문에 최신 XLPE 케이블에 선호됩니다. 이러한 액세서리는 일반적인 약점이기 때문에 현장 테스트는 접합부 및 종단부까지 확장되는 경우가 많습니다.

소유자와 계약자는 문서화된 테스트 결과를 요구하고 케이블 제조업체가 관련 인증을 보유하고 있는지 확인해야 합니다. 제3자 제품 인증 ISO 9001과 같은 시스템 인증은 공급업체를 평가하는 데 유용한 기준이 됩니다.

올바른 케이블 및 공급업체 선택

고전압 지하 케이블을 선택하는 것은 위험 관리 활동입니다. 첫 번째 단계는 공칭 전압, 결함 수준, 예상 부하, 주변 토양 온도, 열 저항률 및 경로 길이 등 시스템 매개변수를 수집하는 것입니다. 그런 다음 도체 재료 옵션을 비교하십시오. 구리는 동일한 직경에 대해 전류용량을 증가시키지만 비용이 추가됩니다. 알루미늄은 더 가볍고 비용이 저렴하지만 동일한 전류 용량을 위해 더 큰 단면이 필요합니다.

다른 요인으로는 외장재, 방수층의 유무, 케이블 포장 및 드럼 길이, 조인트를 최소화하기 위해 긴 연속 길이를 제공하는 제조업체의 능력 등이 있습니다. 조인트가 하나 더 적은 케이블은 설치 시간과 향후 실패 지점을 줄일 수 있습니다. 또한 공급업체가 재료 인증서, 정기 테스트 보고서, 설치 지침 등 완전한 추적성 파일을 제공할 수 있는지 확인하고 싶습니다.

구매 결정은 초기 가격뿐만 아니라 수명 주기 비용과 기술 성능을 기준으로 이루어져야 합니다. 전기적 및 기계적 균형에 대한 자세한 내용은 다음의 간결한 가이드를 참조하세요. 전원 케이블 선택 주요 내용을 다룹니다.

신뢰할 수 있는 고전압 지하 케이블 회로는 단일 스마트 구성 요소로 생성되지 않습니다. 이는 깔끔한 케이블 설계, 고품질 제조, 올바른 전압 등급 및 제어된 설치의 상호 작용에서 비롯됩니다. 시스템 전압과 부하부터 시작한 다음 경로에 맞는 절연체와 외장을 선택하고 케이블이 서비스 준비가 되었음을 증명하는 테스트와 문서화로 마무리합니다. 이러한 모든 요소의 균형을 유지함으로써 네트워크 소유자는 수십 년 동안 안전하게 작동하는 지하 공급 장치를 만들 수 있습니다.