2-1  유침지 케이블

2-2  OF 케이블(Oil Filled Cable)

2-3  XLPE 케이블(Cross Linked Polyethylene

Insulated Vinyl/PE Sheathed Cable)

2-4  POF 케이블(Pipe Type Oil Filled Cable)

2-5  수저 케이블(Submarine Cable)

2-6  직류해저케이블(MI Cable : Mass

Impregnated Cable)

2-7  GIL(Gas Insulated Transmission Line)

2-8  반합성지(PPLP:Polypropylene Laminated

Paper) 케이블

2-9  초전도 케이블

2-10  삼개연 케이블(Triplex-Cable)

2-11  반도전층

2-12  씨스(Sheath)

2-13  가교도(Degree of Crosslinking)

2-14  트리현상(Tree 現像)

2-15  열파괴

2-16  종탄성 계수(從彈性 係數, Young率)

2-17  직선접속(直線接續, Straight Joint)

2-18  유지접속(油止接續, SJ : Stop Joint)

2-19   종단접속(Termination, Sealing End,End Box)

2-20  조립식 접속(Prefabricated Joint)

2-21  프리몰드 접속(Premolded Joint)

2-22  스트레스 콘(Stress Cone)

2-23  콘덴서 콘(Condenser Cone)

2-24  연 공(鉛工)

2-25  씨스 유기전압

2-26  편단접지(Single Point Bonding)

2-27  크로스본드 접지(Cross Bonding)

2-28  절연접속함 보호(Insulation Joint Box

Protection)

2-29  링크박스(Link Box)

2-30  CCPU(Cable Covering Protection Unit)

2-31  절연통 보호장치

2-32  급유조(給油槽, Oil Tank)

2-33  압력유조(壓力油槽, P.T:Pressure Tank)

2-34  벨로우즈형 압력유조(BPT : Bellows Prssure

Tank)

2-35  외가스형 압력유조(O.P.T : Outer Gas Type

Pressure Tank)

2-36  급유관(給油管)

2-37  급유관 절연콘넥터(Oil Pipe Insulator,

IC : Insulation Cupling)

2-38  밸브판넬(Valve Pannel)

2-39  경보 발□수신장치

2-40  오일 디멘드(Oil Demand)

2-41  유류저항(油流抵抗, Oil Flow Impedance)

2-42  가스정수(Gas Constant)

2-43  케이블 유량

2-44  케이블 유압

2-45  케이블 부설(敷設)방식

2-46  케이블 부설방법

2-47  맨홀(Manhole)

2-48  핸드홀(Handhole)

2-49  트로프(Trough)

2-50  관로구

2-51  풀링 아이(Pulling Eye)

2-52  풀링 그립(Pulling Grip)

2-53  삼각배열(三角配列, Trifoil Formation)

2-54  요람배열(搖籃配列, Cradle Formation)

2-55  수평배열(水平配列, Flat Formation)

2-56  재밍 레이쇼(Jamming Ratio)

2-57  인입장력

2-58  백텐션(Back Tension)

2-59  측압(側壓)

2-60  중량 보정률(重量 補正率)

2-61  관로의 도통시험

2-62  옵셋트(Off-set)

2-63  허용왜(許容歪)

2-64  스네이크(Snake) 부설

2-65  활락(滑落)

2-66  장대(長大) Off-set

2-67  신축흡수장치

2-68  케이블 입수각(Lead-off Angle)

2-69  관로용 스페이서(Spacer)

2-70  케이블 지지대(Cable Supporter)

2-71  케이블 행거(Cable Hanger)

2-72  크리트(Cleat, 케이블 받침대)

2-73  밀폐형 방재트로프

2-74  토양의 열특성

2-75  케이블 냉각

2-76  전력구 감시제어 시스템

2-77  누설 동축 케이블(LCX : Leaky Coaxial

Cable) 통신방식

2-78  분포 온도 측정 시스템(Distributed

Temperature Measurement System)

2-79  정온식감지선형감지기

2-80  전기방식(電氣防蝕)

2-81  케이블 헤드 지지물

2-82  폴리머(Polymer) 피뢰기

2-83  케이블 연소방지재(延燒防止材)

2-84  부표(Buoy)

2-85  육표(Land Mark)

2-86  보호형식 표시기호(IP : Index of	Protection)

2-87  IEEE383의 케이블 난연성시험

2-88  절연유 열화분석

2-89  케이블 부분방전(Partial Discharge)측정

2-90  동결누유탐지법

2-91  머레이 루프법(Murray loop method)

2-92  지락 고장점의 Burning

2-93  펄스레이다법(pulse radar method)

2-94  아크 반사법(Arc Reflection Method)

2-95  Decay법(Traveling Wave법)

2-96  고장점 정밀탐지법 (Pinpointing)

2-97  케이블 테스트 밴(Cable Test Van)

2-98  가스분석기

2-99  유전체역률(Tan□) 및 체적저항률 측정기

2-100  수분측정기

2-101  가스탐지기

2-102  절연유 내압 시험기

2-103  매설물 탐지기

2-104  엔드 캪(End-Cap)

2-105  오일정제기(Oil Degasifier)

2-106  오일 기어펌프(Oil Gear Pump)

2-107  진공펌프(Vaccum Pump)

2-108  펜슬링기(Pencilling Machine)

2-109  테이핑기(Taping Machine)

2-110  가류(加硫)가마

2-111  전동 롤러

2-1 유침지 케이블

2. 지중송전

Ⅱ. 송전실무분야

절연유에 함침시킨 절연지를 사용한 케이블을 총칭한 것으로서, 습기의 침입을 방지하기 위하여 금속sheath를 가지고 있다. 유침지 케이블에는 22□이상에 사용되는 솔리드(solid)형 케이블(SL, H 케이블 등)과 66□이상에 사용되는 OF케이블, POF (Pipe type Oil Filled)케이블, 해저케이블 등이 있다.

2-2 OF 케이블(Oil Filled Cable)

OF 케이블은 [그림 1]와 같이 Sheath 내부에 유통로를 두고, 외부에 설치한 유조(oil tank)에서 상시 대기압이상의 압력을 가하여 절연지에 절연유를 공급함으로써 높은 절연내력을 유지할 수 있게 한 케이블이다. 따라서 높은 전위경도에서도 절연체의 두께를 줄일 수 있어 XLPE 케입블에 비해 외경이 작은 반면에 별도의 급유설비을 필요로 한다.

이 OF 케이블은 장기간 성능 시험으로 신뢰성이 우수한 케이블로 66kV이상 송전선로에 많이 사용되고 있다. 현재 우리회사 지중송전 케이블로 가장 많이 설치되어 있으나, XLPE 케이블 확대 사용으로 감소 추세에 있다.

(a) 단심 OF 케이블

(b) 3심 OF 케이블

【그림 1】 OF 케이블

2-3 XLPE 케이블(Cross Linked Poly-

ethylene Insulated Vinyl/PE

Sheathed Cable)

절연체로 가교(架橋) 폴리에틸렌을 사용한 케이블로 600V∼500□의 넓은 전압범위에서 사용되고 있고 그 주된 특징은 다음과 같다.

(1) 폴리에틸렌과 같이 전기적 특성이 우수하고, 절연내력, 체적저항률은 높고 유전체역률(tan□) 및 유전률은 대단히 작다.

(2) 내열성과 내노화성이 우수하여 연속최고 허용온도 90℃까지 사용할 수 있어 송전용량을 크게 할 수 있다.

(3) OF 케이블에 비해 급유설비가 필요없으므로 시공 및 유지□보수가 용이하며, 절연유 유출에 따른 환경오염이 없다.

【그림 2】 XLPE 케이블

위와 같이 XLPE 케이블은 각종 특성이 우수하고, 취급이 용이하여 우리회사에서는 154kV이하급에서는 XLPE 케이블 사용을 원칙으로 하고 있지만, 다음과 같은 결점도 있다.

(1) 절연두께가 OF 케이블에 비해서 두꺼워  케이블 외경이 크다.

(2) 반복 impulse 특성이 OF케이블에 비해 나쁘다.

(3) 절연의 온도특성이 유침지절연에 비해서 나쁘다.

2-4 POF 케이블(Pipe Type Oil Filled

Cable)

POF는 [그림 3]과 같이 세가닥의 지절연 도체를 강관내에 설치하고, 절연유로 충전하여 항상 고압을 유지하면서 운전하는 케이블을 말한다.

이 케이블 도체 위에 카본지(내부반도전층)와 절연지를 감고 그 위에 폴리에틸렌씨스(외부반도전층)를 입힌후 연동테이프 등으로 보강하고 스키드와이어(skid wire)라고 부르는 반원형의 금속선을 나선형으로 감아 케이블을 강관내에 인입할때 마찰저항을 작게 한 구조로 되어 있다.

【그림 3】 POF cable

부속설비로는 절연유를 공급하기 위한 급유조(oil tank), 강관내 절연유 압력을 일정하게 유지하기 위한 급유펌프, 유압계, 유압기록기, 전식(강관부식, 2-80 참조)을 방지하기 위한 설비 등이 있다.

이 POF 케이블은 주로 북미, 구 소련 등에서 주로 사용되고 있으며, 우리나라에서는 1970년대 154kV용으로 일부 설치하여 운전중에 있으나, 현재 신설 선로에는 사용하지 않고 있다.

2-5 수저 케이블(Submarine Cable)

수저 케이블의 내부절연방식은 육상케이블과 거의 같으나 외부씨스 및 개장은 사용조건 및 부설, 취급방법에 따라 상당히 차이가 있다.

(가) 케이블 내부 구조상의 특이점

수중부의 케이블은 육상부보다 허용전류가 크기 때문에 도체 단면적비는 수중부 1.0에 대하여 육상부를 1.5∼2.5배로 하는 경우가 있다. 고무 또는 프라스틱 케이블의 경우에는 일반적으로 수중부가 항상 물속에 잠겨있기 때문에 고전압용에서도 절연체 외측의 금속 차폐층 및 보호씨스를 생략하는 수가 있다. 또한 케이블 내부 절연층의 두께는 부설시의 가혹한 기계적 취급 및 부설후 닻에 의한 손상 등을 고려하여 약간 두껍게 하는 경우가 많다.

(나) 케이블의 외장구조

외장에 요구되는 조건으로는 수저케이블은 부설선(敷設船)이 선미(船尾)로 부터 현수(懸垂)상태에서 부설되며 수리시에는 케이블이 수저로부터 선상에 인양되기 때문에 케이블에는 큰 장력, 압력 등의 기계적 외력이 가해진다. 또 부설후에 수저의 암석, 자갈 및 조류에 의한 마손(摩損), 저인망 어구 및 선박의 닻 투하(anchoring)에 의한 외상의 가능성도 있다. 그러므로 케이블 외장은 이러한 제 위험에 대하여 보호 역할을 함은 물론, 부식에 견디고, 조류가 빠른 해협에 부설될 경우에는 지자기(地磁氣)의 수직분력과 조류에 의해 유도되는 유도전류에 의한 전식에도 견디어야 한다.

2-6 직류해저케이블(MI Cable : Mass

Impregnated Cable)

장거리용 고압직류(HVDC : High Voltage DC Current) 해저케이블(Submarine Cable)은 현재  사용중인 급유조로는 케이블 절연을 위한 압력유지가 불가능하므로 OF Cable이나 Gas Press- ure Cable은 사용할 수 없다. 또한 XLPE Cable은 장거리 케이블 제작 자체가 불가능하기 때문에 현재까지는 장거리 HVDC 해저케이블에 사용한 실적이 없다.

따라서 장거리 고압직류 해저케이블로는 Solid Ca -ble인 MI(Mass Impregnated) Cable을 사용하고 있으며, 해저케이블과 일반 지중케이블을 비교하면 아래와 같다

① 도체

② 내부반도전층

③ 절연지

④ 외부반도전층

⑤ 연피

⑥ 폴리에틸렌 씨스

⑦ Bedding Tapes

⑧ 보강층

⑨ Bedding Tapes

⑩ 강선개장(鋼線介장)

⑪ Polypropylene Yarn

⑫ 외부 방식층

【그림 4】 MI 케이블

해저케이블의 절연방식은 육상용 일반 지중케이블과 같으나 외부의 Sheath 및 외장은 사용조건과 부설방식, 취급방법 등에 따라 육상용 케이블과 아주 판이하다. 즉 케이블의 전기적인 특성은 별로 차이가 없으나 기계적인 특성은 아주 다르다. 해저케이블은 부설 및 보수시 케이블에 걸리는 큰 장력 및 수중의 압력 등 기계적 외력에 충분히 견딜 수 있어야 하고, 부설후 조류에 의한 마모, 어선의 어구 및 선박의 닻에 의한 외부 손상 가능성, 부식 등에도 보호될 수 있는 구조이어야 하므로 일반적으로 철선 및 철테이프 외장을 사용하여 케이블을 보호한다. 따라서 일반 지중케이블에 비해 외경과 단위 중량이 크다.

2-7 GIL(Gas Insulated Transmission Line)

압력형 상분리 모선을 기반으로 개발된 GIL은 파이프 모양의 금속 씨스내에 파이프 모양의 도체(주로 AL 사용)를 에폭시 수지제의 절연 스페이서로 절연시킨후 씨스와 도체간에 절연특성이 우수한 SF6 가스를 충전한 송전선로이다. 이 것은

(1) 가공 송전선과 같은 정도로 송전용량이 높다.

(2) OF 케이블에 비해 동일 송전용량에서 충전전류가 적다.

등의 장점이 있으나 제조 단위길이가 한정되어(약 12∼14m) 현장 접속이 많고, 접속 및 유지보수가 어려워 발전소 인출 등 대용량(보통 4000∼8000A)이 필요한 단거리 선로에 사용되고 있다.

【그림 5】 GIL

2-8 반합성지(PPLP : Polypropylene

Laminated Paper) 케이블

반합성지 케이블은 전력케이블의 초고압화에 따라 절연체의 유전특성의 개선과 송전용량의 향상, 절연내력을 높혀 절연두께를 저감하고 케이블의 소형화의 요구에 대응하기 위하여 개발된 케이블이다. 이 케이블의 절연체로 사용되는 반합성지는 크라프트 절연지와 프라스틱 필름을 붙여 제작한 것으로서, 유전체손실은 크라프트지에 비해 1/2∼1/4로 저감되고, 내전압 특성은 교류에서 20∼30%, 뇌임펄스에서 30∼40%정도 높아진다. 따라서, 345kV급 케이블의 절연두께를 종래의 23.4mm(크라프트지)에서 19.5mm로 약 20% 절감할 수 있어 케이블 외경 및 중량이 저감되어 케이블 취급 운반이 용이하다.

2-9 초전도 케이블

초전도란 어떤 물질이 일정온도 이하에서 갑자기 전기저항이 없어지는 현상으로서 Nb□Sn, NbTi 및 Nb□Al 등의 저온 초전도 도체(10K 이하에서 전기저항Ａ0)와 YBCO, Bi-2223, Ti-12 23 및 Hg 등의 고온 초전도 도체(108K 이하에서 전기저항Ａ0)로 분류된다. 초전도 케이블은 관로내의 초전도 도체를 냉매로 함침한 복합 절연방식으로 절연한 후 냉매를 이용하여 전기저항이 □0□이 되도록 한 케이블로서 저손실, 대용량의 송전이 가능한 차세대 케이블이다.

초전도 케이블은 70년대 말부터 80년대 중반까지는 저온 초전도 케이블(4.2。K인 액체 헬륨을 냉매로 이용) 개발연구가 이루어 졌으나 90년대 이후부터 저온 초전도 케이블의 설계 결과를 기초로 하여 고온 초전도 케이블(77。K인 액체 헬륨을 냉매로 이용)이 개발이 진행되고 있다.

2-10 삼개연 케이블(Triplex-Cable)

삼개연 케이블은 [그림 6] (a)와 같이 단심 케이블 세가닥을 꼬아 합친 케이블로서 보통 30□급 이하의 비교적 도체규격이 작은 경우에 적용한다. 케이블의 운반, 부설작업시 한꺼번에 취급할 수 있고, 관로내 단심 케이블을 1공 3조로 부설시 일어날 수 있는 재밍(Jamming)의 우려가 없는 것 등은 삼심 케이블의 특징과 같으나 동일 규격의 삼심 케이블에 비하여 아래와 같은 차이가 있으며, 현재 우리회사에서는 사용하고 있지 않다.

(1) 외경(세가락을 꼬아합친 외경)이 약 5% 정도 크다.

(2) 케이블 중량이 약 5% 정도 작다.

(3) 전류용량이 약 10% 정도 증가한다.

(4) 오프세트(Off-Set)의 곡률반경이 약 35% 감소한다.

(5) 접속함 길이가 짧고 접속작업이 용이하다.

(6) 단말처리시 분기함 등이 불필요하다.

(7) 일선지락 고장 발생시 심선간 단락고장으로 진행하기 어렵다.

(a) 3개연 케이블          (b) 3심 케이블

【그림 6】 3개연케이블과 3심케이블

2-11 반도전층

케이블 반도전층은 내부반도층(도체와 절연체 사이)과 외부반도전층(절연체 외부)이 있으며, 도체와 절연체간 틈을 메우고, 부분방전 억제, 전계를 완화시키기 위해서 사용한다.

2-12 씨스(Sheath)

(가) 금속씨스

금속씨스는 절연체 보호, 케이블 내부로 습기 침투 방지, 고장전류의 귀로 및 전기적 차폐를 목적으로 사용한다.

따라서, 금속 씨스는 어느 정도의 기계적 강도, 내식성, 가요성, 수밀성 및 도전성을 겸비하여야 한다. 종전에는 금속 씨스로 납(鉛) 씨스가 많이 사용되었지만, 현재는 기계적 특성이 우수한 알루미늄 및 동 씨스를 주로 사용하고 있으며, 스테인레스를 사용하는 경우도 있다.

【그림 7】 금속 Sheath

(나) 방식층

케이블 방식층은 금속씨스의 부식을 방지하고, 인체가 케이블에 접촉했을 때 감전을 방지하기 위해 케이블 최외층에 설치한 것이다. 지중케이블은 습기, 화학약품으로부터 영향받기 쉬운 지중에 설치된다. 따라서 방식층은 아래와 같은 특성이 요구된다.

(1) 절연 성능이 높고, 화학적으로 장기간에 걸쳐 안정할 것

(2) 내수, 내약품성이 우수할 것

(3) 내후성, 내연성이 우수할 것

(4) 내마모성, 내굴곡성이 우수할 것

일반적으로 관로구간에서는 내수, 내약품성이 우수한 폴리에틸렌(PE) 재질의 방식층을 사용하고, 전력구 구간에서는 내연성이 강한 폴리염화비닐(PVC) 재질의 방식층을 사용하고 있다.

2-13 가교도(Degree of Crosslinking)

XLPE 케이블은 절연체로 저밀도 폴리에틸렌(low density polyethylene)을 가교제로 가교 시킨 가교폴리에틸렌(crosslinked polyethylene)을 사용한다. 이 때, "가교(架橋)"란 서로 떨어져 있는 선형 고분자가 화학결합을 하여 고분자 사슬이 3차원 망목구조(3-dimensional network structure)가 되는 것을 말한다. 이와 같이 3차원 망목구조가 되면 고분자의 기계적 강도 및 열 안정성이 증가하고 용매에 용해되지 않는 특성이 있다. 그러나, 미가교된 부분은 용매에 용해되므로 적당한 용매에 XLPE를 넣고 일정 시간이 지난 후 이를 꺼내어 잔류용매를 증발시키고 나면 미가교 부분은 용매에 이미 용해되어 사라졌기 때문에 결국 가교 화된 부분만 남게 된다. 이 때, 용매 추출전의 원래 무게와 용매 추출후 남은 무게의 비를 가교도라고 한다. 즉, 저밀도 폴리에틸렌이 얼마나 가교화 되었는지 나타내는 수치로 가교도는 아래의 식과 같다.

[eqn: 가교도 = { Xylene에~끓인후~남아~있는~무게} over {Xylene에~끓이기전의~전체~무게 } × 100]

2-14 트리현상(Tree 現像)

고체절연물 속에서 나무가지 모양의 방전흔적을 남기는 절연열화 현상을 말한다.

이는 넓은 의미로서는 코로나 방전 열화의 일종으로 생각되어지나 D.W.Kithchin, O.S.Pratt가 폴리에틸렌 케이블에서 이 현상을 관찰한 이래 그 중요성이 인식되어 생성원인, 성장과정, 방지대책 등이 활발하게 연구검토 되고 있다. 트리현상에는 수트리(Water Tree), 전기적 트리(Electrical Tree), 화학적 트리(Chemical Tree) 등이 있다.

(가) 수트리(Water Tree)

절연체내에서 수분이 침투하면 수분은 이온화되고, 이 이온에 교번전계가 가해져서 진동함으써 절연체에 틈을 만든다. 그 틈을 통하여 수분이 표면장력에 의해 스며들며, 점차 성장발전하게 된다. 수트리는 일반적으로 전기적 트리가 발생하는 전계보다 낮은 전계강도에서도 생성□발전하며, 그 성장속도는 전기적 트리 보다 상당히 느린 편이다. 보통 절연체 내부에 독립된 물 입자에 의하여 생성되는 수트리는 일정 크기까지만 성장되지만 외부로부터 수분이 공급되는 경우에는 트리의 성장이 계속될 수 있으므로 케이블의 구조 설계시에는 외부로부터 수분이 침입하지 않도록 하여야 한다. 또한 케이블 제조과정에서도 절연체 내부의 잔류수분이 최소가 되도록 하여야 한다.

송전용 케이블은 완전방수형으로 제작되므로, 수트리에 의한 절연열화는 거의 발생하지 않고 있다.

(나) 전기적 트리(Electrical Tree)

전기적 트리는 절연체 내부의 공극(void), 이물질, 반도전층의 돌기 등에 의해 발생된다. 절연체 내부에 공극이나 이물질, 돌기 등이 존재하면, 부분방전에 의해 전기적 트리가 가속되어 결국에는 절연파괴에 이르게 된다.

따라서 고전압의 케이블 설계, 제조시에 공극의 발생이나 불순물의 혼입을 방지하는 한편 트리에 강한 절연 물질의 개발등이 요구된다.   가교 폴리에틸렌(XLPE)의 내전기적 트리 특성 향상을 위하여 첨가제(전압 안정제 혹은 충전제이라고도 함)를 넣은 가교 폴리에틸렌이 사용되기도 하며 반도전층과 절연층을 동시 압출하거나 새로운 가교방식을 개발하는 등 공극, 이물질, 돌기 및 잔유수분 등의 극소화에 많은 연구노력이 진행되고 있다.

현재 우리회사는 XLPE 케이블의 공극, 이물질, 반도전층의 돌기에 대한 허용기준을 아래와 같이 규정하고 있다.

【표 1】 XLPE 케이블의 공극, 이물질, 반도층의

허용기준

항 목		허 용 기 준
		345kV	154kV
공극(Void)		30□ 이하	50□ 이하
이물질	Amber	250□ 이하	250□ 이하
	Black,Metal	70□ 이하	100□ 이하
반도층의 돌기		70□ 이하	250□ 이하

(다) 화학적 트리(Chemical Tree)

케이블이 설치된 토양 등에 함유된 화학적 성분이 케이블 씨스층 및 절연체를 투과하여 도체에 도달, 도체 재료와 반응하여 이때 생성된 반응물이 절연체내에 나무가지 모양으로 진전되어 결국에는 절연 파괴에 도달한다. 이를 방지하기 위하여는 그 주변 토양, 수질 등의 환경에 견딜 수 있는 방식성이 강한 불침투 방식층 사용하여야 한다.

2-15 열파괴

케이블이 어느 온도이상이 되면 절연재료의 고유파괴강도보다 현저히 작은 강도에서 파괴되는데, 이러한 현상을 열파괴라고 한다. 또한 직류케이블에도 절연체내의 저항손(ohmic loss)이 원인이 되어 어떤 조건이되면 열파괴가 일어난다.

절연체의 저항률이 □=□0e-□t□s-p로 표시되는 경우의 열파괴 전압 E0는 아래식과 같다.

[eqn: E_0 ^2(p+1) = & rho _0 ^2 over { | {□rho} over {□t} | }_a ^e^2alphat_a □ {(R_0 -R_c )^2p+1 } over {2 pi chi _a }## & ( 1 over R_th - I_c ^2 R_20 alpha _c )]

□0 : 온도 0℃, 전위경도 1□/□ 경우의 절연체의         저항률

Rth : Cable의 방열저항

□a : 평균전압 경도

Ic  : 도체전류

R20 : 20℃에서의 도체저항,

□c : 도체의 저항온도 계수

[eqn: | {□rho} over {□t} | _a] : □-t 곡선의 기울기

(온도 ta, 전위경도 Sa)

2-16 종탄성 계수(從彈性 係數, Young率)

케이블 특성을 나타내는 정수로서 유강성(柔剛性)과 압축률을 산출하는 정수이다. 또한 케이블을 인장 또는 압축하는 경우 훅크(Hook)법칙의 비례정수이며, 종탄성 계수는 아래식과 같다.

[eqn: E`=`sigma over epsilon `=`( □ over A / △□ over □ )~[□/□]]

□: 인장 또는 압축응력(□/□)

□: 일그러짐(distortion)

P : 케이블 도체의 축력(□)

A : 케이블 도체단면적(□)

□ : 케이블 길이(□)

△□ : 신장(또는 압축)된 길이(□)

일반적으로 O.F. 케이블의 종탄성계수는 단심케이블에서 0.5×106 [□/□], 3심케이블에서 0.3×106[□/□] 정도이다.

2-17 직선접속(直線接續, Straight Joint)

직선접속은 동종의 케이블을 서로 직선적으로 접속하는 것으로 다음 2가지 종류가 있다.

(가) 보통접속(NJ : normal straight joint)

케이블 상호간을 단순히 접속하는 것으로서 도체, Sheath가 모두 전기적으로 연결되게 접속한 것이다. 이 때 사용하는 접속함을 보통접속함이라 한다.

(나) 절연접속(IJ : insulated joint)

단심 케이블에서 도체는 연결하고 양측 케이블의 금속씨스(sheath)상호간은 절연해서 Shea- th 전위상승 및 씨스손을 저감하는 목적으로 접속하는 방식으로 절연접속함을 사용한다. 침입써지(surge) 등으로 씨스전압이 이상적으로 상승될 우려가 있는 개소에는 방식층을 전기적으로 보호하기 위해 절연통 보호장치를 설치한다.

2-18 유지접속(油止接續, SJ : Stop Joint)

OF 또는 POF 선로에서 선로길이, 압력 등의 문제로 급유구간(給油區間)을 별도로 분할할 필요가 있을 때 사용하는 접속방식이다. 즉, 절연유 통로는 차단하고, 도체는 접속시키는 방법을 말한다.

(가) 유지접속(oil stop joint) :

장거리 OF 선로에서 급유구간을 분할하고자 할 때 사용하는 접속방법이다. 즉, 양측 케이블의 절연유 통로는 차단시키고 도체는 전기적으로 접속한 것이다. 이 때 사용하는 접속함으로써 금속씨스 상호간을 연결할 경우에는 유지(油止)접속함(SJ)을 사용하고, 금속씨스 상호간을 절연할 경우에는 유지절연접속함(SIJ)을 사용한다.

(나) 준유지접속(semi oil stop joint) :

POF 케이블에서 급유구간을 분할하는 접속방법으로, 절연유는 상시에 양측 케이블의 접속부에 설치된 바이패스(by pass)파이프로 유통된다. 절연유를 차단할 필요가 있을 때는 케이블 선심에 장착된 패킹(packing)을 이용하여 유통로를 차단하나 완전히 차단되지는 않는다.

2-19 종단접속 (Termination, Sealing

End, End Box)

케이블과 옥내배선, 케이블과 가공선 또는 전기기기 등을 접속하는 것을 말한다. 즉 케이블과 타설비와의 접속을 말하며 접속된 상태를 케이블 헤드(C/H : Cable Head), 실링엔드(S/E : Sealing End) , 종단함 등으로 부르며 케이블과 접속될 설비의 종류에 따라 접속방법이 기중종단접속, 가스중종단접속, 유중종단접속 등으로 구분한다.

(가) 기중종단접속함(EBA : End Box in Air)

대기중에서 케이블과 타설비(보통 가공선로)을 접속하는 접속함을 말한다. 외부절연물로 유침지 케이블(OF 케이블 등)은 자기제 애관을 사용하고, 고무플라스틱 케이블(XLPE 등)은 자기제애관, 에폭시 수지제 애관 등을 사용한다.

(나) 가스중종단접속함(EBG : End Box in Gas)

GIS와 케이블을 접속할 때 사용하는 접속함을 말한다. 일반적으로 외부절연물로 애폭시수지제 애관이 사용되고 있다.

(다) 유중접속함(EBO : End Box in Oil)

케이블과 유입 변압기를 접속할 때 사용하는 접속함을 말한다.

① 도체 인출봉	② 에폭시 애관

③ 절연 콤파운드	④ 스트레스콘

⑤ 절연통	⑥ 압축금구

⑦ 방식층	⑧ 터미널 러그(lug)

【그림 8】 OF케이블용 기중종단접속함(EBA)

① 도체 인출봉	② 에폭시 애관

③ 에폭시 벨마우스	④ 절연통

⑤ 하부보호관	⑥ 상부금구

⑦ 하부금구	⑧ 납 스페이서

⑨ AL Solder	⑩ 방식층

【그림 9】 OF 케이블용 가스중종단접속함(EBG)

2-20 조립식 접속(Prefabricated Joint)

지중 케이블을 접속하기 위한 공법중 하나로서 제조공장에서 미리 성형, 검사한 접속함을 현장에서 조립하는 공법이다. 이 접속은 일반 접속공법(TMJ : Tape Mold Joint)에 비해 고도의 숙련자가 필요치 않고 시공기간이 짧은 반면에 접속재가 크고 길어 작업공간이 많이 소요된다.

【그림 10】 500kV Prefabricated Joint(일본)

2-21 프리몰드 접속(Premolded Joint)

조립식 접속재(Prefabricated Joint)와 같이 제조 공장에서 미리 성형, 검사한 접속함을 현장에서 조립하여 접속하는 공법으로, 조립식 접속에 비해 시공이 간편하고 시공기간도 짧을 뿐만아니라, 접속재의 크기도 작다.

최근 유럽에서는 이 프리몰드 접속재를 개발하여 72□∼400□급에서 일부 사용중에 있다.

【그림 11】 154kV Premolded Joint(일본)

2-22 스트레스 콘(Stress Cone)

XLPE 케이블의 종단접속부에서 전계분포을 균일하게 하기 위해서 삽입하는 절연 보강물을 말한다.

① 에폭시 애관

② 도체

③ 스트레스 콘

④ 절연 콤파운드

⑤ 절연통

⑥ 압축금구

⑦ 하부 동관

【그림 12】 스트레스 콘(Stress Con)

2-23 콘덴서 콘(Condenser Cone)

OF 케이블의 종단 접속부에서 stree cone과 같이 전계를 균일하게 분포시키기 위해 삽입하는 절연 보강물을 말한다. 이 콘덴서 콘은 보강 절연체사이에 얇은 금속박을 동심형상으로 몇 개의 층으로 삽입해서 각 원통상의 금속박간 부담전압이 균일하게 되도록 한 것이다.

2-24 연 공(鉛工)

지중송전 케이블 접속작업시 접속재 동관과 케이블 금속씨스를 기계적, 전기적으로 연결하기 위하여 납을 녹여 붙이는 작업을 말한다. 연공대상인 금속씨스(AL)의 산화막을 제거하고 알루미늄 땜납을 도포한후 금속시스와 접속재 동관에 납을 녹여 붙인다. OF케이블 접속의 경우 절연유가 있는 상태에서 연공작업이 이루어 지므로 계면(界面) 공극(Void)이 생기지 않도록 주의하여 작업하여야 한다.

【그림 13】 연공

2-25 씨스 유기전압

케이블의 도체에 전류가 흐르면 전자유도현상에 의해 도체 주위에 자계가 형성되고, 이 자계의 영향권에 있는 금속 씨스에는 전압이 유기된다. 이 전압을 씨스 유기전압이라 하며, 기본식은 아래와 같다.

[eqn: E~=~ SUM ~jX_mi □I_i ~~[V/□]]

- Xmi	: 도체와 씨스의 상호리액턴스(□/□)

- Ii	: 전류(A)

위의 식처럼 유기되는 전압은 도체에 흐르는 전류, 케이블 간격, 케이블 길이 등에 영향을 받으며, 특히 케이블 길이에 선형적으로 증가한다. 따라서 장거리 선로에서는 상시 씨스에 과다한 전압이 유기된다. 특히 종단부 등에서 씨스에 연결된 도체에 접촉할 경우 인체에 위험을 초래할 뿐만 아니라, GIS의 개폐 Surge 등의 과도전압이 유기되어 방식층이 파괴된다.

이 씨스 유기전압을 감소시키기 위해서 여러 가지 방법이 사용되고 있는데, 우리나라에서는 케이블의 금속씨스를 일정구간(보통 300∼400m)마다 분리하여 편단접지 또는 크로스본드(cro- ss bond) 접지방식을 채택하고 있다. 또한 우리회사에서는 sheath 전위를 전력구내 케이블은 50V이하, 전력구외에 설치된 케이블은 100V이하가 되도록 규정하고 있다.

2-26 편단접지(Single Point Bonding)

단심 케이블에서 금속씨스의 유기전압을 저하시키기 위한 접지방식중의 하나로서 금속씨스를 한쪽에서만 접지하고 타단을 개방하여 두는 접지방식이다. 양단을 접지하면 sheath 유기전압은 현저히 감소되지만 sheath에 큰 전류가 흘러 sheath손실이 커지고 송전용량이 감소되므로, 양단접지 방식은 사용하지 않고 있다.

이 방식은 주로 발·변전소 인출용 선로와 같이 선로길이가 짧은 경우에 적용한다.

【그림 14】 편단접지방식과 Sheath 유기전압

2-27 크로스본드 접지(Cross Bonding)

편단접지방식과 같이 단심 케이블에서 금속씨스의 유기전압을 저하시키기 위한 접지방식으로서, 장거리 선로에서 편단접지방식이 효과가 없을 때 사용하는 접지방식으로 본드선으로 각 상의 sheath를 연가한후 접지한 방식이다. 각 경간이 다를 경우에는 잔류전압에 의한 sheath전류가 흐르지만 경간을 적당히 조정하면 잔류전압을 작게 할수 있어 장거리 선로에 가장 많이 채용되고 있다.

① 이상적인 유기전압 : 씨스 연가길이가

완전히 동일할 경우(L1ＡL2ＡL3)

② 실제 유기전압 : 씨스 연가길이가 이상적

으로 동일하지 않기 때문(L1≒L2≒L3)

【그림 15】 cross bonding 접지방식과 Sheath

유기전압

2-28 절연접속함 보호(Insulation Joint

Box Protection)

케이블에 유입되는 각종 surge 이상전압으로부터 지중송전케이블의 방식층 및 절연접속함을 보호하기 위한 것으로, 피뢰기 설치방법에 따라 아래 4가지 방식으로 분류할 수 있다.

(가) 대지간 방식

과거 우리회사에서 154□ 지중선로에 채용되었던 방식으로서 절연접속함에 유기된 이상전압을 소형피뢰기(CCPU:Cable Covering Protec- tion Unit)를 통해 대지로 방전하는 방식이다.

【그림 16】 대지간 접지방식

보호장치의 Lead선이 크로스본드선을 겸하기 때문에 리드선이 길면, 리드선의 임피던스(주로 리액턴스)가 높아져 이상전압의 방전이 지연된다. 따라서 방식층과 접속함에는 순간적으로 높은 전압이 걸리게 되고, 절연파괴가 일어나는 경우도 있다. 그러므로 이 방식을 적용할 경우에는 리드선 길이를 가급적 2m 이내로 짧게 시공여야 한다.

(나) 교락 접지 방식

각 상의 절연접속함에 2개의 보호장치를 사용하여 양단의 씨스와 연결하고, 대지와 접지하는 방식이다. 이 접지방식은 과도전압 억제 효과는 대지간 접지방식보다 좋으나, 절연접속부 1Set당 2개의 피뢰기가 필요하여 비경제적이다.

【그림 17】 교락 접지 방식

(다) 교락 비접지 방식

각 상의 절연접속함에 보호장치(2-31 참조)를 설치하여 양단의 금속씨스는 by-pass 시키고, 대지에 접지하지 않는 방식이다.

【그림 18】 교락 비접지 방식

이 방식은 과도전압 억제 효과가 뛰어나 현재 우리회사의 154□ 및 345□ 지중선로에 채용하고 있다. 또한 씨스와 대지간 써지 침입이 예상되는 선로에도 이 방식을 적용하는 것이 좋다.

2-29 링크박스(Link Box)

지중 케이블계통에서 단심 케이블의 금속씨스를 접지하는 경우 접지선을 직접 혹은 크로스(cross)하여 대지에 접지하기 위한 링크단자 및 절연판을 내장한 박스(box)로서, 대지간 접지방식에 사용된다. 이상전압을 방전할 필요가 있는 개소에서는 CCPU (Cable Covering Protection Unit)를 내장하며, 맨홀 및 핸드홀에 설치할 수 있도록 방수형 구조로 되어있다.

2-30 CCPU(Cable Covering

Protection Unit)

지중송전선로에 뇌써지, 단락, 접지 등으로 인해 금속 sheath에 유기된 이상전압을 안전하게 방전시켜 방식층을 보호할 목적으로 사용한다. CCPU는 저항기, 방전갭(gap) 또는 소형 피뢰기를 내장하고 있으며 154kV급 선로에서는 주로 [표 2]과 같은 특성을 갖는 피뢰기를 사용한다.

【표 2】 CCPU용 피뢰기 요구 성능

정격전압 (kV, rms)	상용주파방전 개시전압 (kV, rms, min)	충격방전개시 전압(kV,creet 100%)
1.4 2.1 2.8	2.1 3.15 4.2	6 9 10

2-31 절연통 보호장치

케이블에 유입되는 각종 써지 이상전압으로부터 지중송전케이블의 방식층 및 절연통을 보호하기 위하여 설치하는 장치로 교락비접지 방식에 사용된다. 이 절연통 보호장치는 산화아연소자를 방수 및 절연성능을 갖도록 보강한 것으로, 동작개시전압 3.6∼5.5□[V,1□], 제한전압 14□이하, 절연저항 100□이상의 특성을 갖추어야 한다.

【그림 19】 절연통 보호장치

2-32 급유조(給油槽, Oil Tank)

케이블의 온도는 주위온도, 부하에 따라 항상 변화하고, 이에 따라 OF 케이블 내부의 절연유는 팽창수축을 하게된다. 이러한 팽창수축되는 절연유를 적절한 방법으로 흡수, 방출하지 않으면 케이블 내부에는 과다 또는 과소압력이 걸리게 되어 케이블내의 압력 유지가 곤란하여 진다. 이에 대한 대책으로 절연유를 흡수 또는 방출하기 위하여 사용되는 설비를 급유조라고 한다.

2-33 압력유조

(壓力油槽, PT : Pressure Tank)

압력유조(P.T)의 구조는 아래 그림과 같으며 셀내에 N2가스를 충전하고 케이스(case)와 셀(cell)사이의 공극은 절연유로 채운 급유조로서 현재 OF케이블 계통에서 가장 널리 사용되고 있다.

① 튜브

② 셀(cell)

③ 절연유

④ 콘넥터

(connector)

⑤ 밸브(valve)

【그림 20】 압력유조

압력유조에서 절연유의 배출량은 가스용적 (V)의 변화량과 같으므로 가스압력과 가스용적의 관계를 나타내는 보일·샬의 법칙으로 구할 수 있다.

(보일·샬의 법칙) PV=nkT

P : 가스압(절대압력),  V : 가스량,

n : 셀수,  k : 가스정수,  T : 절대온도

여기서, 가스압력은 셀내에 충전된 N2가스의 초기압력 즉, 용기내의 가스질량에 좌우된다.

2-34 벨로우즈형 압력유조(BPT : Bellows

Prssure Tank)

벨로우즈형 압력유조는 급유조의 소형화와 절연유를 효율적으로 이용하기 위해 개발되었다. 직경 950□의 도너츠 모양의 얇은 금속원판을 용접해서 겹쳐 아코디언식 통 모양(부피 변화량이 크다)으로서 이것을 금속케이스 안에 수납한 구조이다. 압력유조는 셀내부에 가스를 넣어서 유압을 조정하지만 밸로우즈형은 이와는 반대로 셀속에 기름을 넣은 구조로 유량변화가 많은 345kV 급유계통에 사용되고 있다.

① 외함

② 오일밸브

③ 가스밸브

④ 유량계

⑤ 가스압력계

⑥ 밸로우즈

【그림 21】 벨로우즈형 압력유조

2-35 외가스형 압력유조(OPT : Outer

Gas Type Pressure Tank)

이 유조는 압력유조(PT)와 반대로 셀내에 절연유를 넣고, 셀과 케이스 사이에는 N2 가스를 봉입한 것이다. 따라서 동일 외함용적의 P.T에 비하여 가스량은 크고, 또한 외함도 크게 하기 쉬워 가스의 용량을 크게 할 수 있다. 즉, 가스정수를 크게 할 수 있기 때문에 배출유량이 큰 경우에도 압력변화는 작고, 외함의 기계적 강도를 증가시켜서 고유압계(高油壓系)에 사용할 수 있다.

① 외함

② 가스압력계

③, ④ 명판

⑤ 내유밸브

⑥ 점검구

⑦ 앙카볼트

⑧ 보호관

⑨ 발판볼트

【그림 22】 외gas형 압력유조

2-36 급유관(給油管)

급유조와 밸브판넬, 밸브판넬과 케이블을 연결하는 하는 관을 말한다. 급유관에는 알루미늄관, 연(鉛)관이 있으나 보통 PVC로 표면처리한 알루미늄 관을 사용한다.

【표 3】 급유관의 규격

종 류 항 목		연(鉛) 관	알루미늄 관
금속관	재 질 내 경 외 경	순 납 20.3□ 26.0□	알루미늄 20.0□ 28.6□
방 식 층 두께(□)		2.0	2.0
최 대 외 경(□)		34.0 이하	38.0 이하

2-37 급유관 절연콘넥터

(Oil Pipe Insulator, IC :

Insulation Cupling)

절연콘넥터(connector)는 케이블의 씨스유기전압이 급유설비에 미치는 것을 방지하기 위하여 급유관과 케이블 사이에 절연관을 삽입하여 케이블과 급유장치는 전기적으로 절연하고, 급유계통은 연결시키는 이음장치를 말한다.

이 절연콘넥터는 인체, 급유계통의 보호는 물론, Surge에 의한 경보장치 및 Relay 오동작 방지, 케이블 Sheath 단락방지 등의 역할을 한다. 절연체로는 주로 epoxy resin이 많이 사용되고 있다.

① 청동	② 에폭시 레진

③ □O□링	④ 유통로

【그림 23】 급유관 절연 콘넥터

2-38 밸브판넬(Valve Pannel)

밸브판넬은 OF 케이블과 급유조 사이에 설치되어 급유계통의 개폐(절체나 절연유의 보충)하는 장치로서, 절연유 개폐를 위한 밸브와 유압감시를 위한 압력계로 구성되어 있다. 또한, 설치장소에 따라 지상형, 지중형으로 구분한다.

① 외함

② 체크밸브 콘넥터

③ 콘넥터(connector)

④ 유통관

⑤ 청색핸들(상시 open)

⑥ 적색핸들(상시 close)

⑦ 접지단자

⑧ 압력계

⑨ 고정판

【그림 24】 밸브판넬

2-39 경보 발□수신장치

OF 케이블 급유계통의 유량 또는 유압을 감시하는 장치를 말한다. 누유고장 등으로 유량 또는 유압이 규정된 범위이하로 떨어지면 경보를 발생시켜 선로에 이상이 있음을 알려준다.  급유조에는 누유고장 등에 대비하여 여유유량을 확보하고 있기 때문에 경보발생이후에도 전력공급을 중단하지 않고, 응급조치를 할 수 있는 시간적 여유가 있다.

보통 경보발생기는 밸브판넬에 설치되어 유압계의 지침이 규정된 상, 하한 단자에 전기적으로 연결되면 경보를 발신한다. 경보수신기는 변전소내 설치되어 있으며, 무인변전소인 경우에는 원격감시소에서 경보를 수신할 수 있도록 되어 있다.

2-40 오일 디멘드(Oil Demand)

OF 케이블에서 부하를 투입하거나 차단하면 케이블내의 절연유는 팽창, 수축하게 된다. 이때 단위길이, 단위시간당 절연유의 팽창, 수축량을 나타내는 정수를 오일디멘드라고 하고 과도시 유압 및 유조의 사용범위를 결정하기 위해서 사용된다.

유압검토 측면에서 오일디멘드의 최대치(amax)만을 고려할 경우에는 아래와 같은 간략식으로 구할 수 있다.

[eqn: a_max =a_0 W =a_0 (n times I^2 times r_ac times W_d )]

a0  : 단위길이, 단위시간당 절연유 팽창,

수축량(□/□□s)

W  : 케이블 단위시간당 발열량

n  : 케이블 선심수

I   : 허용전류(A)

rac  : 부하 투입, 차단시 교류도체저항(□/□)

Wd : 유전체 손실(W/□)

그러나, 실제의 오일디멘드는 [그림 25]와 같이 부하 투입 또는 차단시점으로부터 시간의 경과에 따라 변한다. 따라서 시간 경과를 고려한 유압계산시에는 아래의 식을 적용하여야 한다.

[eqn: a(t) ~= ~ a_0 times W ~times e^-mt]

m : 오일디멘드 시정수의 역수(1/s)

t  : 부하 투입 및 차단시간으로부터

경과시간(s)

위의 식에서 a0나 m의 값은 케이블의 종류에 따라 다르지만 일반적인 값은 아래와 같다.

[eqn: &a_0 &=(15∼20) times 10^-5 ~&[cc/□·sec·W]## &m &=(1.5∼2.0) times 10^-4 ~&[sec^-1 ]]

【그림 25】 오일디멘드

2-41 유류저항

(油流抵抗, Oil Flow Impedance)

유류저항은 절연유가 유통로내를 이동할때 생기는 단위길이, 단위유류당 저항을 말한다. 유류저항(b)는 Poiscuille의 법칙으로 구할 수 있으며, 오일디멘드와 함께 과도시 유압 및 유조의 사용범위를 결정하는 요소가 된다.

[eqn: b``=``0.815 times eta over {n pi r^4 } times 10^-4 ~[g□sec/□^6 ]]

□ : 절연유의 점도[Centi-Poises, C.P]

n : 유통로수(油通路數)

r : 유통로 내반경(Spiral이 있을때는

Spiral 내반경[□])

여기서, 우리회사가 적용하고 있는 부하 투입, 차단시 온도 및 점도는 아래표와 같다.

【표 4】 절연유의 온도 및 점도

조 건	온 도	절연유 점도
부하 투입시 부하 차단시	5℃ 30℃	30.0 CP 10.5 CP

2-42 가스정수(Gas Constant)

압력유조(PT)를 사용할 수 있는 허용유압범위는 선로 경과지의 고저차에 따라 변동되므로, 이에 맞는 PT를 그 때마다 제작하여 사용한다는 것은 문제점이 있다. 따라서, 편의상 사용할 수 있는 유압범위를 대표 값으로 나타내고, 이 압력범위에서만 동작되도록 규격화된 PT를 제작하고 있다. 가스정수는 PT를 사용할 수 있는 유압범위를 나타내는 이 대표 값을 말하며, 가스정수(K)에 따른 PT 허용범위는 아래와 같다.

또한 보일□샬 법칙에 따라 가스정수(K)와 가스용적, 절대압력은 PV = KT의 관계가 성립하고(P:절대압력(□/□□abs), V:가스용적(□r), T:절대온도(°K), K:가스정수), 가스정수는 PT 자체의 허용유압 범위뿐만아니라, PT의 압력 및 배유특성을 표시하는 중요한 정수이다.

【표 5】 가스정수에 따른 PT의 허용압력범위

가스정수(K)	최소압력 (□/□□G)	최대압력 (□/□□G)
0.032 0.045 0.055 0.065 0.1	0 0.4 0.7 1.0 2.2	3.0 4.0 5.0 6.0 8.0

2-43 케이블 유량

OF케이블의 금속 sheath내에 있는 절연유의 양을 케이블 유량이라 한다. 케이블내 절연유는 유통로에서는 100%, 절연지속에서는 대략 절연지 체적의 50%를 점유하고 있는 것으로 간주하고 있다.

(가) 기준유량

기준유량은 OF케이블 및 급유관에서는 단위길이당 절연유의 양을 말하며, 부속재에서는 단위개수당 유량을 말한다. 이 기준유량은 케이블 전압, 규격 등에 따라 다르지만 금속 Sheath의 구조나 접속부 구조에 따라서도 약간 차이가 있다. 현재 우리회사에서 사용되는 154□ OF케이블 및 부속재의 기준유량은 다음과 같다.

【표 6】 154kV OF 케이블 및 부속재 기준유량

품 명	기준유량
OF 케이블 600□ OF 케이블 1200□ OF 케이블 2000□ 직선접속함 OF 케이블 600□ OF 케이블 1200□ OF 케이블 2000□ 직선접속함 유지접속함 종단접속함(기중) 종단접속함(가스중) 급유관	1,830 □/□ 2,480 □/□ 3,140 □/□ 15 □/개 1,830 □/□ 2,480 □/□ 3,140 □/□ 15 □/개 110 □/개 45 □/개 18 □/개 0.38 □/m

(나) 변화유량

변화유량이란 OF 케이블의 온도변화에 의해 절연유가 가장 팽창했을 때와 가장 수축했을 때의 유량차를 말한다.

변화유량Ａ¤(팽창계수)×(기준유량)×(수량)×                 (온도변화량)

- 수량 : 케이블 및 급유관의 길이,

부속재의 개수

- 팽창계수 : 대략 다음의 값을 적용한다.

합성유 : 0.00083[℃-1]

광  유 : 0.00075[℃-1]

(다) 여유유량

OF케이블에서 누유가 발생 하였을때 정비원이 현장에 출동하여 누유방지(응급조치 포함) 조치를 할 때까지 선로의 절연을 유지할 수 있도록 기준유량 이외에 확보한 유량을 말한다. 여유유량은 부설장소, 계통의 크기, 케이블의 종류, 보수의 난이성 등에 따라 다르지만, 우리회사의 경우 154kV계통에서는 압력유조 1set당 50□이상, 345kV계통에서는 압력유조 1set당 100□이상으로 하고 있다.

2-44 케이블 유압

OF케이블의 허용 최고유압은 케이블이나 부속재의 기계적 강도를 고려하여 일반적으로 아래표와 같이 적용한다. 허용 최저유압은 절연성능 저하, 누유시의 흡습 또는 공기 침입 등을 고려하여 대기압이상이면 되지만, 실제 설계상 측량오차를 고려하여 우리회사에서는 0.2□/□을 적용하고 있다.

【표 7】 OF 케이블 사용 압력

최저유압 (□/□□m)	사용 최고 압력 (□/□□Gage)		비 고
	상시	과도시
0.2 0.4	8.0 8.0	14.0 14.0	크라프트지 절연 반합성지 절연

(가) 정유압(static oil pressure)

OF케이블 경과지의 고저차에 의해 발생되는 압력차를 말한다. 절연유의 비중은 약 0.9(g/□)이기 때문에 케이블 경과지에서 h(m)의 고저차가 있을때에는

[eqn: TRIANGLE P``=``0.9 times h times 10^2 (g/□)``=``0.09h(□/□)]

의 압력차가 생긴다. 예를 들어 유조에서 7m낮은 곳에서 유압 차이는 0.09×7=0.63(□/□□Gauge압)이 된다. 이는 유조의 gauge에 나타나는 압력이며, 계통의 유압 계산시에는 절대압력을 사용하는데 이 경우에는 위의 게이지(Ga- uge)압력에 표준 대기압(≒1.03□/□)를 더하면 된다.(절대압력=게이지압+표준대기압)

(나) 과도유압(transient oil pressure)

OF케이블의 급격한 온도변화에 의해 절연유가 유동할 때 과도적으로 발생되는 유압을 과도 유압이라 한다. 예를들면 최고 부하시에 선로를 차단하면 케이블 온도는 떨어지고 절연유는 수축하여, 이 수축된 유량을 보상하기 위하여 절연유는 유조에서 케이블로 흘러 들어간다. 이때 유통로의 유류저항에 의해 절연유의 유량이 제한되므로 케이블 내압(內壓)은 최초의 압력보다 낮게 된다. 이 압력강하의 비율은 급유점에서 멀수록 크게된다. 반대로 부하 투입의 경우에는 차단시와 정반대로 절연유의 팽창에 의해 케이블 내압은 초압보다 높게 된다. 과도유압 계산식은 아래와 같으며,

[eqn: P_x``=``ab (□x- 1 over 2 x^2 ) times 10^-3]

a: 케이블의 Oil Demand

(cc/□□sec□W)

b: 유통로의 유류저항(g□sec□□-6)

Px : x점에서의 케이블의 내압 강하

또는 상승(□/□)

｜ : 급유점에서의 거리(□)

□ : 급유 구간(□)

편단에서만 급유할 때에는 유조가 없는 쪽에서 최대 유압강하 또는 상승이 발생한다. 이때의 과도유압은 아래와 같다.(｜Ａ□)

[eqn: P_□``=``1 OVER 2 ab□^2 times 10^-3``(□/□)]

양단에 유조가 있을 경우에는 최대유압 변화는 중앙부에서 발생하고, 과도유압은

[eqn: P_(□/2)``=``1 over 8 ab□^2 times 10^-3``(□/□)] 이된다.

2-45 케이블 부설(敷設)방식

지중송전선로 부설 방법으로는 직매식, 관로식, 전력구식, 덕트식이 등이 있으며, 장래의 계통구성, 송전용량, 경과지, 케이블 종류, 시공조건 등을 고려하여 부설방식을 선정하여야 한다.

케이블의 매설 깊이는 전기설비기술기준령에 의거하여 차량 등의 중량물을 압력을 받는 장소에서는 1.2m 이상, 기타 장소에서는 0.6m 이상 유지하여야 한다.

(가) 직매식 부설(直埋式 敷設)

직매식 부설은 [그림 26]과 같이 케이블 보호를 위해 트로프(Trough)내에 케이블을 시설하는 방식으로서, 일반적으로 케이블 2회선 이하의 발변전소, 케이블 헤드 부지, 수용가 구내 등에서 장래 선로 증설 전망이 없을 경우에 적용한다.

【그림 26】 직매식 부설

(나) 관로식 부설(管路式 敷設)

관로식 부설은 [그림 27]와 같이 미리 관로(管路)와 맨홀(manhole)을 만든후, 관(管)내에 케이블을 설치하고, 맨홀내에서 케이블을 접속하는 방식이다.

관로로 사용하는 관(管)의 종류는 PE 파형관, PVC 직관, 강관, 흄관 등이 있으며, 우리회사에서는 주로 PE 파형관과 PVC 직관을 사용하고 있다.

이 방식은 직매식에 비해 케이블 증설 및 교체가 유리하고, 전력구식에 비해 건설비가 저렴하여 일반적으로 4회선(송전선로 기준)이하 규모에 적용하고 있다.

【그림 27】 관로식 부설

(다) 전력구식 부설(電力溝式 敷設)

【그림 28】 전력구식 부설

전력구(암거)식은 사람이 통행할 수 있는 지하구조물내에 케이블 지지대를 설치하고, 그 위에 케이블을 설치하는 방식이다.

이 방식은 동일 경과지내에 관로식으로 설치할 수 있는 회선수를 초과한 경우 또는 도심지의 극심한 교통난으로 관로 시공이 불가능할 경우 적용하며, 사람이 순시, 점검할 수 있어 설비 운영에는 유리하나 타 부설방식에 비해 건설비가 많이 드는 단점이 있다.

(라) 개거(Duct)식 부설(開渠式 敷設)

duct를 만들고 케이블을 시설한 후 뚜껑을 덮는 방법으로 다른 부설방식과 달리 구조물을 지하에 매설하지는 않는다. 이 개거식 부설방식은 발변전소 구내, 케이블 헤드 부지, 수용가 구내 등에서 중량물의 영향을 받지 않을 경우에 적용하고 개거의 뚜껑은 보통 무늬강판(check plate)이 사용된다.

【그림 29】 개거식 부설

2-46 케이블 부설방법

(가) 관로 부설

관로내 케이블을 부설하는 방법은 1공1조 부설과 1공3조 부설 방식이 있다. 일반적인 부설방법은 그림 (a) 1공1조 부설 (b) 1공3조 부설과 같으며, 부설시에는 마찰계수를 작게 하기 위해 케이블에 윤활제를 도포하는 경우도 있다. 부설이 완료되면 메거(Megger)로 방식층의 절연저항을 측정해 케이블 이상유무를 확인한다.

(a) 1공 1조 부설

(b) 1공 3조 부설

【그림 30】 관로내 케이블 부설

(나) 전력구내 부설

전력구내 케이블을 부설할 때에는 전동롤러(roller)로 케이블을 밀어 내면서 설치한다. 전력구내에서 전동롤러는 약 20m 간격으로 설치하며, 중간에는 케이블이 전력구면, 금구류 등에 접촉되거나 처지지 않도록 1.5∼2m 간격으로 롤러를 설치한다.

【그림 31】 전력구내 케이블 부설

2-47 맨홀(Manhole)

맨홀은 주로 관로식에서 케이블의 인입, 인출, 점검, 기타 보수작업 등을 하기 위해 설치한 구조물이다. 송전용은 2개이상의 뚜껑을 설치하고 있으며, 직매식에서도 설치하는 경우가 있다. 일반적으로 맨홀의 설치 위치는 아래의 사항을 고려하여 결정하며,

(1) 케이블의 허용장력 및 허용측압

(2) 현장시공 여건

(3) 단심 케이블인 경우 씨스의 유기되는 전압

(4) 온도변화에 의한 케이블의 신축

(5) 케이블의 제조 능력, 운반 및 부설 여건

(6) 관로가 분기되는 경우에 케이블 접속이 필요한 개소

맨홀의 형태는 그 용도에 따라 5가지로 분류하고 있다.

형 (대분류)	형 (소분류)	구 조
A	A
B	B B'
C	C
D	2D
	1D 1D'
E	2E
	2EL

형 (대분류)	형 (소분류)	구 조
E	3E
	4E

□  : 케이블

…  : B' 또는 D'의 경우(B'는 B에 관로구 3

개소, D'는 D에 관로구가 4개 있는 것)

: 접속

【그림 32】 맨홀의 종류

2-48 핸드홀(Handhole)

핸드홀은 케이블의 부설 및 접속공사와 접속부를 보호하기 위한 시설물로서 기능면에서는 맨홀과 거의 같고 직매식에 주로 사용한다. 규모는 맨홀보다 작으며 콘크리트 또는 벽돌로 시공한다. 관로식에서는 현장 여건상 맨홀의 설치공간이 부족하거나 경사부분 등에서 케이블 활락 방지대책으로 설치하기도 한다.

2-49 트로프(Trough)

일반적으로 [그림 33]과 같이 케이블을 직매식으로 부설시 케이블을 보호할 목적으로 사용하는 것을 말한다. 재질로 보통 철근콘크리트를 사용하나 FRP제을 사용하기도 한다. 트로프의 유효폭은 보통 시설하는 케이블 외경(또는 외경의 합계)의 1.4배 이상으로 하는 것이 케이블의 부설작업 및 곡선구간에서의 케이블 처리에 적합하다.

【그림 33】 직매식 케이블 트로프 단면도

2-50 관로구

관로구는 관로와 맨홀 또는 전력구 등이 만나는 곳의 관로 끝부분을 말한다. 관로구에서 관배열은 케이블의 인입 및 배열에 지장이 없는 위치에 적절히 배열해야하기 때문에 맨홀의 양측에 접속부를 배치하는 경우에는 2열 배열이 가장 바람직하고, 관로 공수가 많은 경우라도 일반적으로 4열 이하로 하고 있다.

【그림 34】 관로의 배열

따라서 관로구에서 관배열이 3열이상이거나  필요한 옵셑(off-set)를 확보하고 맨홀 폭을 특히 작게 할 필요가 있을 때에는 관로구에서 케이블을 교차하여 맨홀양측에 접속부를 설치할 수 있도록 관로를 배열한다.

2-51 풀링 아이(Pulling Eye)

케이블 부설시에 부설용 와이어(wire)를 부착할 수 있도록 케이블의 선단에 설치하는 장치를 말한다. 풀링아이의 종류로는 3심케이블용, 1공1조 부설의 단심케이블용, 1공3조 부설방식에 사용되는 3조 일괄용이 있다.

① 본체           ② 보강강관(補强鋼管)

③ 콘넥터	④ 풀링 캡(cap)

(a) 압력형 단심 케이블용 풀링 아이

① 본체	② hook

③ 분기금구	④ 조임볼트

⑤ 방수 컴파운드	⑥ 방수층

⑦ 씨스 Megger 측정용 도체

⑧ 케이블 방식층

(b) 압력형 단심 케이블 3심 일괄용 풀링 아이

【그림 35】 풀링 아이

2-52 풀링 그립(Pulling Grip)

pulling eye와 같이 케이블 부설시 사용되는 것으로 주로 경량(輕量)의 케이블 부설시 사용하며, 송전용과 같이 중량(重量)의 케이블에는 사용하지 않는다. 또한 케이블의 도중에 부착하여 pulling eye의 보조로서 사용되는 경우도 있으며 아래 그림과 같이 그물로 되어 있다.

【그림 36】 풀링 그립

2-53 삼각배열

(三角配列, Trifoil Formation)

단심 케이블를 1공3조로 설치할 때 배열하는 방식의 하나로 관로내의 케이블을 아래 그림과 같이 정삼각형상으로 설치하는 것을 말한다. 케이블 배열방식중 씨스 유기전압이 가장 낮고 소요 관로경이 가장 작으므로 관로 및 전력구에서 가장 많이 사용하고 있는 배열이다.

【그림 37】 삼각배열

2-54 요람배열

(搖籃配列, Cradle Formation)

단심 케이블의 1공3조 배열방식중 하나로 케이블을 아래 그림과 같이 요람형으로 설치하는 방식이지만 잘 사용되지 않는다.

【그림 38】 요람배열

2-55 수평배열

(水平配列, Flat Formation)

각상의 케이블을 아래 그림과 같이 수평으로 배열하는 방식을 말한다.

【그림 39】 수평배열

2-56 재밍 레이쇼(Jamming Ratio)

케이블을 1공3조로 관로에 설치시 케이블이 관로에 끼어 부설이 불가능한 상태가 되는 케이블 외경대 관로내경의 범위를 jamming ratio라고 한다.

D : 관내경(□)

d : 케이블의 최대

외경(□)

【그림 40】 케이블 jamming

Jamming Ratio는 일반적으로 관로내경이 2.8 5d∼3.15d 정도일 때 발생하며, 케이블 배열을 유지하면서 부설하기 위하여는 2.16d／30□≤관내경(D)≤2.85d 또는 D≥3.15d를 만족하는 관을 선정하는 것이 좋다.

2-57 인입장력

케이블을 관로에 시설할 때 인장력(케이블을 끌어 당기는 장력)은 원칙적으로 도체에만 작용한다. 따라서 과도한 인입장력은 케이블의 성능을 저하시키며, 만곡(彎曲)부분에서는 측압(側壓)에 의하여 케이블이 눌리거나 방식층에 손상을 주므로, 적정한 인입장력을 계산하여야 한다.

인입장력은 관로의 길이와 만곡부의 곡률을 고려하여 아래식으로 산출한다.

(1) 수평 직선부분 : T Ａ □W□

(2) 직선 경사부분 : T Ａ W□(□cos□±sin□)

- T : 인입장력

- □ : 마찰계수

- W : 케이블 단위길이당 중량

- □ : 케이블 길이

- □ : 경사각도

T1은 하향부설 : ( )내의 １를 적용

T2은 상향부설 : ( )내의 ／를 적용

【그림 41】

2-58 백텐션(Back Tension)

케이블을 관로에 설치시 인입측의 관로구에서 초기에 걸리는 장력을 말한다. 그 실제 값은 계산하기 어려우나, 실측치(wire 자체 포함)로 송전용 케이블에서는 1가닥에 100□으로 보고 있다.

2-59 측압(側壓)

케이블을 관로에 인입시 관로의 만곡부에서는 장력에 의하여 케이블이 관로벽에 눌리는 힘을 받는데, 이 힘을 측압(側壓)이라하며 과대한 측압이 걸리면 케이블에 손상을 줄 위험이 있다. AL피 OF케이블은 연피 OF케이블보다 약 3배의 압축강도를 갖지만 일반적으로 허용측압은 관로내면의 상태, 방식층의 재질과 구조에서 결정되는 방식층의 내마모성을 고려해서 결정한다. 케이블 부설 방법에 따른 단위 길이당 측압(P)은 다음 표와 같다.

[표 8] 부설종류에 따른 케이블 측압

부설종류	케이블배열	공식(□/m)
1공 3조	3각형상	[eqn: P ``=`` TK_1 over 2R]
	요람형상	[eqn: P``=``{(3K_2 -2)T} over 3R]
1공 1조	[eqn: P``=``T_1 over R]

주 : Roller를 사용한 굴곡부에서는 국부적으로 측압이 집중될 위험이 있으므로 상기 공식을 적용하지 않는다.

P : 측압

【그림 42】

2-60 중량 보정률(重量 補正率)

단심 케이블의 1공3조 부설방식에서 관로내에 3조를 일괄해서 인입할때 3조의 케이블에 대한 실효마찰계수는 관로내 케이블의 상대적 위치에 따라 변화하고, 관로에 대한 케이블 중량의 작용 방향이 1조를 부설하는 경우와는 전혀 달라진다. 따라서 실효장력을 계산할때 이를 고려한 계수를 중량보정률(k)이라 한다. 이 때 실효인입장력은 아래식과 같다.

[eqn: T``=``3K□W□``[□]]

- □ : 마찰계수

- ［ : 게이블 단위중량 [□/m]

- □ : 케이블 길이 [m]

- Ｏ : 중량보정률

(1) 삼각배열

[eqn: K``=``1 over { root{1-({d over {D-d}})^2}}]

(2) 요람배열

[eqn: K``=``1``+``4 over 3``( d over {D-d})^2]

여기서  D : 관의 내경(□)

d : 케이블 외경(□)

2-61 관로의 도통시험

지중 송배전선로용 관로 공사후 또는 케이블 부설 직전에 관로의 내면 상태가 케이블 부설에 적합한지 여부를 판단하기 위한 시험을 말한다.

(가) 보빈 테스트(Bobbin Test)

일정 규격의 금속제 도통시험봉(Steel Bobbin)을 관로 내부로 통과시켜, 통과 여부 및 통과되는 동안의 마찰, 음향 등으로 관로의 내부 상태를 간접적으로 판단하는 방법이다. 도통시험봉의 규격(직경 및 길이)은 시험하고자 하는 관로의 내경, 굴곡부의 곡률반경 등에 의해서 결정된다. 경우에 따라서는 부설하고자 하는 케이블의 규격(케이블의 외경, 허용곡률반경 등)에 의해서 결정되나, 일반적으로 직경은 관내경-10□, 길이 600□의 시험봉을 사용한다. 이 도통시험방법은 특수한 장비나 기자재 또는 고도의 기술이 필요없으므로, 지중송배전 관로공사 또는 전력케이블 공사 현장에서의 관로 도통시험에 가장 많이 사용되고 있다.

보통 관로 도통시험이라 함은 이 시험방법을 의미한다. 참고로 곡선구간에서 도통시험봉의 규격은 아래와 같다. 이중 ①식은 곡관을 사용한 곡선부에 적용하며, ②식 및 ③식은 직관을 여러개 사용한 곡선부에 적용한다.

[eqn: L_b = 2 root {(D-d)□(2R+d) }]   ………	①

[eqn: L_b = 2(D-d□Cos theta over 2 ) ÷Sin theta over 2]  ……	②

[eqn: R = 1 over 2 (□+D□tan theta over 2 ) ÷ tan theta over 2] …	③

L : 도체시험봉 길이

D : 관로의 내경

R : 곡선구간의 곡률반경

□: 직관 이음부의 편위각도

□: 관로 1본의 길이

d : 도통시험봉 외경(일반적으로 관로내경보다 약        간 작은 값으로 정하며, 부설할 케이블의 외경       에 풀링 아이의 직경 등을 감안하여 결정하는       수도 있다.)

위 식은 [그림 43]의 (b), (c)와 같이 이상적인 상태를 기준으로 하여 산출한 이론식이므로 실제 사용하는 도통시험봉 규격은 규격상의 오차, 관로 시공상 오차 등을 고려하여 적당한 여유를 가져야 한다.

(a) 관로도통시험 방법

(b) 곡관사용시

(c) 직관사용시

【그림 43】 관로도통시험(보빈 테스트)

(나) 피스 테스트 (Piece Test)

금속제 도통시험봉 대신 적정 길이의 케이블 토막을 이용한 방법이다. 케이블 토막에 인위적인 장력(Back-Tension)을 가하면서 모의부설시험을 하여 관로를 통과한 케이블의 외피손상 여부 등을 조사함으로써 관로의 상태를 판단한다.

(다) Pipe Camera 조사

관로속에 TV 카메라(Pipe Camera)를 넣어서 관로내면 상태를 TV모니터에서 조사하는 방법이다.

【그림 44】 Pipe Camera에 의한 관로조사

2-62 옵셋트(Off-set)

케이블은 주위 온도, 부하에 변화에 따라 수축, 팽창을 하게 되며, 이 열신축(熱伸縮)으로 케이블의 금속씨스, 접속함의 연공부, 절연체 등에 피로가 가중되어 손상을 일으킬 수 있다. 이에 대한 대책으로 케이블의 신축량을 곡률변화에 의해 흡수되도록 맨홀내에서 관로구로부터 접속부에 이르는 케이블을 곡선 형태로 설치하는 것을 off-set이라고 한다.

off-set는 아래 그림에서와 같이 off-set 폭과 0ff-set 길이의 2개의 요소로 이루어지며, 맨홀의 관로구면과 바닥면에 투영된 길이를 각각 말한다.

L : Off-Set 길이   Z : Off-Set 폭

R : 케이블의 곡률반경

【그림 45】 케이블 off-set

2-63 허용왜(許容歪)

[그림 45]에서 케이블의 열신축에 의하여 off-set부분의 케이블 곡률반경이 변화한다. 이 경우 곡률의 변화, 즉 케이블의 찌그러진 량을 일정한도 이내로 유지하여야 한다. 케이블의 피로를 억제한다. 반경 r의 케이블이 곡률반경 R에서 R′로 변화할때 찌그러진 비율 E는,

[eqn: E &= {(R+r) theta -R theta } over {R theta} ``-`` {(R'+r) theta -R' theta } over {R theta} ## & = r( 1 over R``-``1 over R' )]

로 표시된다.

연피의 찌그러짐과 수명간에는 아래 관계식이 있다.

Y Ａ 1.6E１1.44

Y : 수명(년)

E : 연피의 최대 찌그러짐 (%)

Load Cycle은 275/년 또는 312/년을 적용하고, 순연(純鉛)인 경우 E=0.1%로 적용하면 수명(Y)은 40년이 된다. 케이블 연피의 찌그러짐에 관한 식은 여러가지가 발표되어 Schrifreen식, Edison-E1ectric식, Bauer식이 있으나 일반적으로 Bauer식을 적용하고 있다.

[eqn: E``&=``{4r root{Z^2 +2FM-M^2- F~}} over {Z^2 + F^2 - 4r root {Z^2 + 2FM - M^2 ~}}# ## &≒ ~4rM over {ZF(1 + Z^2 over F^2 )} ~=~ 4rM over ZF]

M : 관로구에서의 케이블 신축량

r : 케이블 연피의 외반경

케이블 씨스의 허용신축 찌그러짐치는 대략 다음과 같다.

- 순연	0.1%

- E합금연	0.15%

- 알루미늄	0.3%

2-64 스네이크(Snake) 부설

전력구에서는 케이블을 행거나 방재트로프내에 설치한다. 이경우 케이블에 대하여 구속력이 작기 때문에 관로에 설치할 때와 같이 열신축량이 크고, 경사지에는 활락현상이 발생하기 쉽다. 특히 케이블 경과지중 곡선부에서의 케이블의 이동이 심하고, 그 부분에 신축이 집중되어 케이블이 극단적으로 구부러진다. 이러한 현상을 □free snake현상□이라 부른다. 이러한 현상은 완하하기 위하여, 전력구내에 케이블을 설치할 때에는 뱀이 기어가는 것과 같이 케이블을 꾸불꾸불하게 설치하는 것을 스네이크(snake)부설이라 한다. 아래 그림은 케이블이 열팽창 하였을 때 점선과 같이 변위를 일으키며 신축량을 흡수하는 것을 보여주며, snake부설의 특징으로는 아래와 같다.

(1) 열신축은 snake형상의 변화에 따라서 흡수되기 때문에 맨홀에서의 케이블 신축은 현저히 감소되고, off-set 길이를 줄일 수 있다.

【그림 46】 스네이크 부설

(2) snake의 변곡점 또는 끝부분을 cleat로 고정하면 직선적으로 설치할 때 보다 훨씬 작은 구속력으로 고정할 수 있고, 크리트 구조도 간단하게 된다.

(3) 금속씨스에 발생하는 형태 변화는 케이블 전구간에 걸쳐서 분산되어 off-set 부분만에 집중되지 않는다.

(4) 케이블을 크리트로 고정하기 때문에 프리 스네이크(free snake)현상이 발생하지 않는다.

(5) 경사지에서는 크리트에 요구되는 구속력이 현저히 감소되고, 간단히 고정할 수 있다.

전력구내 케이블 스네이크는 수평스네이크로 하고, 필요시 수직 스네이크를 시행하며, 현재 우리회사에서 적용하고 있는 스네이크 설치 규격은 아래와 같다.

【표 9】 수평스네이크 폭 및 피치

구 분	345kV	154kV
1 Pitch당 거리	9m이하	6m이하
스네이크 폭	1Ds이상	1Ds이상

Ds : 케이블 시스의 평균 외경

2-65 활락(滑落)

케이블의 온도가 변화면 선팽창에 의해 내부응력이나 신축(伸縮)을 일으켜, 경사지에서는 케이블이 아래쪽으로 미끄러지게 되는데, 이러한 현상을 활락이라 한다. 이 활락현상은 관로의 경사각, 케이블의 길이, 부하변동의 크기, 케이블에 가해지는 반항력 등에 따라 영향을 받는다. 이에 대한 방지대책으로는 다음과 같은 방법이 있다.

(가) 스토퍼(Stopper)방식

경사지 상단측 케이블에 스토퍼를 설치하는 방식으로 케이블이 팽창할 때에는 구속(拘束)되지 않으나, 케이블이 줄어들 경우 축소량이 팽창량보다 크면 스토퍼가 관로구에 닿아서 활락을 방지하는 방식이다.

(나) 상단고정방식

경사지의 상단측 관로구에서만 케이블을 완전히 고정하는 방식으로서 상단이 종단함이 경우는 적절하지만 하단의 이동량이 큰 것이 결점이다.

(다) 중간고정방식

맨홀과 맨홀 중간에 핸드홀 등을 설치하여 케이블을 완전히 고정하는 방식으로 구속력, 이동량이 대단히 작다.

(라) 스프링(Spring)방식

스토퍼방식에서 스토퍼와 관로구 사이에 스프링을 설치하여 케이블에는 항상 윗방향으로 힘이 작용하도록 한 방식이다. 이 방식은 스토퍼방식에 비해서 필요한 구속력을 대단히 작게 할 수 있다.

2-66 장대(長大) Off-set

【그림 47】 장대 OFF-SET

교량의 이음부에서는 대기온도 변화에 의한 열신축(熱伸縮) 및 차량 통행 등에 의한 활하중(活荷重)의 변화에 따라 신축(伸縮)과 각절이 반복적으로 발생한다. 또한 교량에 케이블을 시설한 경우에 교량의 신축에 따라 케이블도 신축하게 되므로, 교량의 연결부위에 케이블을 곡선 모양으로 구부려 설치하여 교량의 신축량을 곡률의 변화에 의해 흡수하기 위한 것을 장대(長大) off-set이라 한다.

2-67 신축흡수장치

교량에 케이블을 시설한 경우, 교량의 신축량을 흡수하기 위하여 장대(長大) off-set 시설이 필요하다. 그러나 현수교 또는 사장교 등과 같이 신축이 심한 교량에 장대 off-set 케이블을 별도의 장치없이 시설하면, 교량 신축에 따른 힘이 케이블의 어느 한부분에만 집중되어 결국 그 부위(주로 금속Sheath)가 손상된다.

(a) 교량 신축시 예상 케이블 변형도

(b) 신축흡수장치 설치 평면도

(c) 신축흡수장치 설치후 케이블 변형 예상도

【그림 48】 신축흡수장치

따라서 이에 대한 대책으로 교량 신축에 따라 케이블의 곡률(曲率)이 변화될 때에 어느 한 부분에만 변형이 집중되지 않고 균등하게 분배될 수 있도록 한 장치를 신축흡수장치라 한다.

2-68 케이블 입수각(Lead-off Angle)

아래 [그림 49]와 같이 수저 케이블 부설시에 케이블 부설선에서 풀려나온 케이블이 수면과 교차하여 이루는 각도를 말한다. 수저의 지면이 평탄하지 않은 구간에서 케이블을 부설할때 케이블에 장력이 과도하게 걸리면 케이블이 지면에 밀착되지 않고 양쪽의 높은 개소에만 걸쳐지고 그 중간부분은 들려있게 되는 현상(Cable Bridging)이 발생되어 조류 등에 의하여 계속 반복적으로 흔들리게 되므로 케이블 선로 고장의 원인이 될 수가 있다. 또 케이블에 장력이 없는 상태로 부설하는 경우 케이블이 직선으로 부설되지 않고 구불구불하게 설치되며, 심한 경우에는 케이블 꼬임(kink)이 발생한다.

따라서, 수저 케이블 부설시 수저면 부분에서의 케이블 장력(아래[그림 49]에서의 T0)을 일정 범위로 유지하여야 하며, 이를 위해서는 케이블 입수각(入水角)을 일정 범위내로 유지하여야 한다.

【그림 49】 케이블 입수각

케이블의 입수각은 부설선의 속도와 케이블이 풀려 나가는 속도에 의하여 결정되며, 수저면에서의 케이블에 걸리는 장력(T0)을 영으로 가정한 아래식으로 부터 한계 입수각(Critical Lead-off Angle)을 산출하고 실제 부설시에는 케이블 입수각을 이 한계 입수각 또는 이보다 약간 작게 유지하여야 한다. 한계 입수각과 부설시 속도와의 관계는 아래 식으로 나타낼 수 있다.

[eqn: &WCos alpha``=``C □{ rho □V^2 □d} over 2g □sin^2 alpha ## &Cos alpha``=`` root {1+ 1 over 4 ( K over V )^4 }`` -`` 1 over 2 ( K over V )]

W : 케이블의 수중에서의 단위중량(□/m)

□ : 케이블의 입수각도

C  : 저항계수(보통 1.5로 한다.)

□ : 유체(流體)의 밀도(□/□)

V  : 케이블 부설선의 속도(m/sec)

d  : 케이블 외경(m)

g  : 중력의 가속도(m/sec2)

H  : 심하상수(沈下常數)[eqn: (`` root { {2□g□W} over {C□ rho □d} }``)]

2-69 관로용 스페이서(Spacer)

관로용 스페이서는 2공이상의 직관을 매설시 지중에 설치되는 관을 지지하고 관 상호간의 간격을 유지시킬 목적으로 사용되는 것으로서 합성수지 제품이 사용된다.

【그림 50】 관로용 스페이서

2-70 케이블 지지대(Cable Supporter)

케이블 지지대는 맨홀, 전력구 또는 개거(Duct) 등에서 케이블 또는 케이블 접속함을 지지하기 위하여 행거와 함께 사용하며, 실린더형(cylindrical sup- porter)과 앵글형(angle supporter)이 있다.

(a) 실리더형 지지대     (b) 앵글형 지지대

【그림 51】 케이블 지지대

실린더형은 강관으로된 본체와 하부 조절관으로 구성되어 있어 설치, 철거 및 이동이 용이하다. 앵글형은 맨홀, 전력구 및 개거 등의 천정, 바닥 또는 벽체에 앵커 볼트로 고정하여야 하므로 설치, 철거 및 이동 등이 불편하나 벽에 견고하게 부착되므로 맨홀 벽에 설치하는 접속함의 지지에 사용하고 있다.

2-71 케이블 행거(Cable Hanger)

맨홀, 덕트, 전력구 등에서 앵글지지대 또는 실린더지지대와 조합되어 케이블 및 케이블 접속함을 지지하기 위하여 사용된다. 행거의 종류에는 □□□형과 □I□형이 있으며, 실린더지지대용 행거는 상하이동, 좌우방향 변경이 용이하며, 앵글지지대용 행거는 상하이동시 앵글지지대에 뚫려 있는 볼트구멍에 의해 행거를 이동하여 고정하여야 하고 좌우방향 변경은 지지대의 방향을 돌려야 한다.

2-72 크리트 (Cleat, 케이블 받침대)

크리트는 행거위에 케이블을 설치하기 위한 케이블 받침대를 말한다.

(가) 154kV용 크리트

154kV 케이블용 크리트에는 고정용과 이동용이 있는데, 각각 단상용과 삼상용이 있다.

(단상용)       (3상용)      (삼상 수평용)

(a) 고정용 크리트

(단상용)                 (3상용)

(b) 이동용 크리트

【그림 52】 154kV용 크리트

고정용 크리트는 □ㄱ□형 행거에 설치하고, 이동용 크리트는 □I□형 행거에 설치한다.

(나) 345kV용 크리트

(1) 단말고정형 크리트

주로 케이블 시·종단, 굴곡개소의 시·종단 등에 설치하여 온도변화에 의한 케이블의 신축력(伸縮力)을 완전히 구속(拘束)할 목적으로 사용한다. 즉, 크리트 이전단의 수축·팽창력이 크리트 이후단의 케이블에 미치지 못하도록 케이블을 고정하여 접속함 등에서 케이블 신축에 의한 손상을 방지하기 위하여 사용한다.

(2) 구속형 크리트

케이블의 스네이크 변곡점(變曲點)에 설치하여 크리트 양쪽의 신축력을 구속(拘束)할 목적으로 설치한다. 직선구간에서 간략형 크리트 4개소마다 1개소씩, 굴곡개소의 변곡점 시·종단 등에 설치한다.

(3) 진동방지형 크리트

단말고정형 또는 구속형 크리트로 케이블을 구속하기전에 케이블 손상이 없도록 완충 역할의 목적으로 설치한다.

(4) 간략형 크리트

케이블 스네이크 변곡점(스네이크 ½피치마다 1개소)에 설치하여 변곡점 위치를 유지할 목적으로 설치한다.

(a) 단말 고정형 크리트   (b) 구속형 크리트

(c) 진동 방지형 크리트   (d) 간략형 크리트

【그림 53】 345kV용 크리트

2-73 밀폐형 방재트로프

(가) 345□ 밀폐형 방재트로프

345□ 지중송전 케이블 고장시 아크 등에 의한 피해확산 방지 및 외부 화재로부터 케이블을 보호하기 위하여 설치하는 트로프를 말한다.

(나) 공기차폐판

방재트로프내 또는 외부 화재 발생시 트로프내의 공기흐름을 차폐하여 화재확산을 방지하기 위한 알루미늄판으로 방재트로프 시·종단의 크리트와 크리트 사이에 설치한다.

(다) 격자형 받침

케이블 시·종단 및 굴곡개소(수평 및 수직)의 행거위에 설치하는 사다리 모양의 금구류 로 크리트를 완전히 고정할 목적으로 설치한다. 즉, 위와 같은 개소에서는 케이블의 신축력(伸縮力)이 매우 강하여 크리트가 이탈할 우려가 있으므로 이를 방지하기 위하여 사용한다.

(라) 방재트로프용 행거

케이블 지지대에 방재트로프를 설치하기 위해 사용하는 행거이다. 평탄지에서는 고정형 행거(NB)를 사용하며, 경사면에서는 수평을 유지하기 위해 각도 조절이 가능한  가변형 행거(VB)를 사용한다.

(a) 345kV 밀폐형 방재트로프 설치 예

(b)  공기차폐판

(c) 방재트로프용 행거(고정형)

【그림 54】 밀폐형 방재트로프 및 부속재

2-74 토양의 열특성

케이블에서 손실이 발생하면 그 손실은 열에너지로 변화되어 주변의 토양에 전달되고, 지중 케이블의 송전용량은 발생된 열의 방산정도에 따라 좌우된다. 즉, 주변 토양의 특성에 따라 송전용량이 결정되며, 이때 토양의 열특성을 결정하는 요인으로는 열저항률, 열확산률 및 열안정도 등이 있다.

(가) 열저항률

열원으로부터 받은 열을 얼마나 쉽게 전달할 수 있는가를 나타내는 계수이며 토양의 구성성분, 밀도 및 수분함유량 등에 따라 좌우된다.  우리나라에서의 일반적인 토양고유 열저항 값은 100[℃-cm/W]를 적용하고 있다.

(나) 토양의 열확산률

토양 내부의 이종의 온도가 열평형 상태가 될 때까지 온도분포를 얼마나 빠르고 균일하게 하는가의 변화율을 의미하며 [□/sec]로 표시한다.

(다) 토양의 열 안정도

토양의 건조 과정중 수분함유량의 감소와 함께 열저항률이 미소하게 증가하는 상태를 열안정상태라 하며 물리적인 양은 아니다. 반면에 임계수분 함유량에 도달하여 열저항률이 급격하게 상승하는 상태를 불안정 상태라 한다.

2-75 케이블 냉각

지중 케이블의 송전용량(허용전류)을 증대시키기 위해서 냉각물질을 사용하여 케이블의 온도 상승을 억제하는 것을 케이블 냉각이라 한다.

케이블 냉각방법에는 냉각방식별로 간접냉각, 직접냉각 및 도체냉각 등이 있으며, 냉각매체별로 풍냉, 수냉 및 유냉방식 등이 있다.

(가) 간접냉각방식

외부냉각이라고도 하며 케이블 주변의 토양이나 공기 등을 냉각하여 케이블 온도를 저하시키는 방식이다. 동일 장소에 다수의 케이블을 동시에 냉각시킬 수 있는 장점이 있다.

① 관로 간접냉각 : 냉각관을 직접 땅 속에 케이블과 병렬로 매설하여 냉각하는 방식

【그림 55】 관로 간접수냉방식

② 전력구 간접냉각 : 전력구 천장 또는 방재트로프내에 냉각관을 설치하여 냉각하는 방법으로 냉수 제조설비, 냉각수 순환설비 및 감시설비 등으로 구성된다.

【그림 56】 전력구 냉각방식

(나) 직접냉각방식

표면냉각방식이라고도 불리우는 이 방식은 케이블 외경보다 큰 냉각관안에 케이블을 설치하여 케이블 표면을 직접 냉각하는 방식으로 도체냉각 방식 다음으로 냉각효과가 높다.

① 관로 및 전력구 직접냉각 : 냉각관을 땅속 또는 전력구내에 설치하고 그 안에 케이블을 설치한후 냉매(주로 물)를 순환시켜 케이블을 냉각하는 방식

【그림 57】 관로 직접수냉방식

② POF케이블 유순환 방식 : 강관안에 설치된 케이블을 충전된 절연유를 순환시켜 케이블을 냉각하는 방식

③ 전력구 풍냉 : 냉각팬으로 전력구내 공기를 순환시켜 케이블을 냉각하는 방식으로서 보통 타 냉각방식과 병행하여 사용된다

(다) 도체냉각

케이블 도체 내부에 냉각통로를 설치하고 냉매를 유통시켜 케이블을 냉각하는 방법으로 냉각효과는 매우 크지만 부속장치가 많이 필요하고 접속함 등의 설계가 매우 복잡하고 어렵다.

(라) 히트파이프 냉각

온도 차이가 발생시 증발과 응축 등의 열싸이클 변화를 하는 냉매를 밀폐된 파이프내에 넣고 파이프를 케이블 근처에 설치하여 냉각하는 방식이다. 케이블에서 발생되는 열의 일부를 파이프내로 흡수하고, 흡수된 열을 토양 또는 공기중으로 이동□발산시켜 케이블의 온도 상승을 억제한다. 이 방식은 변전소 인출부 등 국부적인 장소의 온도 강하에 이용하고 있다.

2-76 전력구 감시제어 시스템

전력구내에서 발생하는 각종 사고를 미연에 방지하고, 사고 발생시 신속한 대처가 가능하도록 구축한 시스템을 말한다.

(가) 주요기능

1) 전력구내 출입자, 침수, 가스, 환경, 화재 등 상시 전력구의 운전상태 감시

2) 케이블 표면온도 측정

3) 펌프, 환풍기 등의 원방 제어

(나) 시스템의 구성

1) 주국(MS : Mster station) : 컴퓨터, 프린     터, 제어정치, 무정전접속장치

2) 자국(LS : Local station) : 광다중전송장     치, 광접속함

3) 전송로 : 광케이블

4) 센 서

- 출입자 감시 : 근접센서, 적외선센서, ITV

- 침수 감시 : 수위센서

- 화재 감시 : 분포온도장치, 정온식감지선

- 환경 감시 : 산소, 메탄, 가연성가스 등

【그림 58】 전력구 감시시스템 구성도

2-77 누설 동축 케이블(LCX : Leaky

Coaxial Cable) 통신방식

전파 불감지역인 지하 전력구내 무선통신을 가능하게 하기 위한 통신방식이다. 안테나와 통축케이블의 특성을 겸비한 누설통축케이블을 이용하여 우리회사의 자가통신망인 TRS 시스템을 통한 사선접속 및 작업자간 통화를 가능하게 해준다.

2-78 분포 온도 측정 시스템(Distributed

Temperature Measurement

System)

전력구내 온도를 감지하여 케이블 고장위치나 화재위치를 찾아내고, 선로를 적정 부하로 운전하기 위해 케이블 상시 온도를 측정하기 위한 시스템을 말한다. 분포온도측정시스템은 온도 감지선(optical fiber)과 광 펄스를 생성하는 레이저부(laser unit), 산란광을 수신하여 분석하는 신호 처리부(processor unit)로 구성되어 있으며, 온도 측정의 기본 원리는 다음과 같다.

1) 광파이버 구성 물질 분자는 항상 분자 운동을 하고 있고, 온도 상승된 지점에서는 분자 운동이 강해진다.

2) 펄스광을 투사하면 펄스광으로부터 에너지를 받아 분자운동이 강해진다.

3) 펄스광이 지나가고 나면 분자운동은 중단되고 에너지는 방출된다.

4) 투사된 펄스광의 대부분은 전방으로 진행하나 일부 산란된 광은 되돌아온다.

이러한 원리로 광파이버를 따라 분포된 온도를 측정할 수 있는데, 되돌아오는 산란광의 종류에는 탄성충돌에 의한 Rayleigh 산란과 비탄성충돌에 의한 Raman 산란의 두 가지가 있다.

【그림 59】 Raman 산란광의 발생 모형도

Rayleigh 산란은 광강도가 큰 반면 입사광의 파장과 동일하고 온도 의존성이 약해 온도측정에 부적합하며, Raman 산란은 Stokes와 Anti-stokes의 두 성분으로 나뉘어지는데 광강도가 Rayleigh 산란광에 비해 약 10-3배 정도로 약하나 온도에 대한 의존성이 매우 강하고 입사광의 파장에 대한 파수의 변화가 ±400Cm-1정도로 분리 검출이 쉬워 온도측정에 적합하다.

따라서 이 시스템에서는 Raman 산란광의 Stokes와 Anti-stokes 두 광의 광강도 비로써 온도를 측정할 수 있는데, 검출식은 다음과 같다.

여기서 입사광의 파장과 파이버 매질은 일정하다고 가정한다.

[eqn: { { I}_a{ } } over { { I}_s{ } } = { { ({V }_0{ }+ { V}_k{ }) }^{4 } } over {{({V}_0{}-{V}_k{})}^{4} } exp (-h CDOT upsilon CDOT { nu }_k{ }/k CDOT T)]

Ia : Anti-Stokes 광의 Intensity

IS : Stokes 광의 Intensity

□ : 입사광의 파장

□ : glass의 파장 변화

h : Plank 상수

v : 광파이버 내에서의 빛의 속도

k : 광파이버 내에서의 볼쯔만 상수

T : 절대온도

또한 온도가 변화된 지점의 거리측정원리는 광파이버(optical fiber)를 통해 입사된 펄스광이 어떤 지점에서 산란되어 되돌아 올 때 그 시간을 측정하여 거리는 산출한다.

□ Ａ □·t/2

□ : 원점으로부터의 거리

□ : 광파이버 내에서의 빛의 속도

t : 시간

2-79 정온식감지선형감지기

정온식감지선형감지기는 강선 위에 민감한 절연체로 피복한 감지선을 서로 꼬아 놓은 것으로서, 감지선에 열이 가해지면 절연피복이 녹으면서 두 강선이 단락(회로구성)되어 신호를 보내는 방식의 화재감지기이다.

이 정온식감지선형감지기는 화재감지선, 화재감시 제어반, 종단저항함, 감지선 연결함, 접속재로 구성되어 있으며, 감지 신뢰성이 높고 화재발생 위치(거리) 표시가 가능하다. 또한 습기□분진 등에 강하여 전력구의 화재 감시에 사용하고 있으며, 전력구의 온도를 감안하여 65℃∼75℃에서 동작되는 감지선을 사용하고 있다.

【그림 60】 정온식감지선형감지기 개요도

2-80 전기방식(電氣防蝕)

땅 속에 매설되어 있는 금속체는 습기, 화학 물질, 전기적 영향 등에 의해서 부식이 일어나는데, 이중 누설전류, 간섭, 점핑(jumping) 등과 같이 전기적인 영향으로 금속체가 부식되는 것을 전식이라 한다. 전식의 한 예를 들면, 전류의 귀로로 사용하고 있는 전철의 레일 근처에 금속체가 있으면, 레일의 누설전류에 의해 금속체에서 전하가 방출되고, 전하가 방출된 부분에는 금속이온만 남아 부식이 일어난다.

최근의 전력 케이블에는 합성고무 또는 플라스틱의 견고한 방식층이 있기 때문에 부식문제는 거의 발생하고 있지 않지만, POF 케이블과 같이 강관 외경이 크고, 방식을 강관 외부의 방식코팅에만 의존한 경우에는 전식이 큰 문제가 된다. 이에 대한 대책으로 금속체의 표면의 수분이나 토양을 통하여 직류전류(방식전류)를 금속 표면에 유입시켜, 금속 표면에서 전하의 유출을 방지하는 방법을 전기방식이라 한다.

전기방식 방법에는 유전양극방식, 외부전원방식 및 배류방식 등이 있다. 어느 방식이든지 케이블의 대지전위를 전체 길이에 걸쳐 부극성으로 하고 케이블에서의 부식전류의 유출을 방지하는 것이다.

【그림 61】 외부전원법

POF의 전식 방지를 위해 주로 사용하는 외부전원법은 [그림 61]와 같이 직류전원장치의 +극을 전해질내에 설치한 전극(희생전극)에 접속하고, -극을 피방식구조물에 접속한 후 전압을 가하여 방식전류를 얻는 방법으로써 직류전원장치, 전극군(Anode Bed) 및 부속배선으로 구성되어 있다.

이 방법은 전원을 외부에서 얻기 때문에 큰 전류를 흘려줄 수 있어서 피방식 구조물이 대형인 경우에도 적합하나 주위의 다른 매설물에 간섭에 의한 전식을 일으킬 수 있으므로 도시 지역에서는 주의하여 적용하여야 한다.

2-81 케이블 헤드 지지물

지중케이블과 가공선로 또는 변전설비를 연결하는 C/H 및 피뢰기 등 부대설비를 설치하기 위한 지지물을 말한다.

케이블 헤드 지지물은 형태에 따라 철구형, 철탑형, 강관주형, 옥내형 등이 있으며, 철탑형은 C/H 설치 위치에 따라 철탑상부형과 철탑하부형으로 구분된다.

【표 10】 154kV C/H 설치 형태별 부지면적

형 별	선종	회선수	소요면적(□)
철 구 형 철 탑 형 강 관 주 형 옥 내 형	410□	2	550 195 195 93

(a) 철구형

(b) 철탑형               (c) 강관주형

(d) 옥내형

【그림 62】 형태별 C/H 지지물 종류

2-82 폴리머(Polymer) 피뢰기

피뢰기 하우징(housing)의 재질을 자기(磁器) 대신에 polymer를 사용한 피뢰기를 폴리머 피뢰기라고 한다.

일반 자기제(磁器製, pocelain) 피뢰기는 고장시 애관 파편의 비산(飛散)으로 안전사고나 인근 설비에 피해을 줄 우려가 있으나, 폴리머 피뢰기는 이러한 피해 방지할 수 있고, 가벼워서 시공에도 유리한 장점을 가지고 있다.

(a) 자기제 피뢰기    (b) Polymer 피뢰기

【그림 63】 지중송전선로용 피뢰기의 종류

2-83 케이블 연소방지재(延燒防止材)

전력구 또는 맨홀내 화재 발생시 화재 확산 방지를 위하여 케이블에 도포하는 난연재료를 말한다.

연소방지재의 종류로는 케이블에 직접 시공하는 도료(塗料),  테이프, 시트 등이 있으며, 케이블의 벽 관통부에 사용하는 퍼티, 씰, 레진 등이 있다. 그러나, 케이블에 시공하는 연소방지재는 시공이 번거롭고, 벗겨질 우려가 있어 케이블 방식층을 강화하여 난연성으로 제조하는 경우도 있다.

우리나라 소방법에서는 전력구내에 설치하는 케이블은 연소방지도료를 도포하도록 규정하고 있으며, 일반적으로 연소방지재의 난연성 시험은 IEEE383(원자력발전소에 사용되는 IE급 케이블의 난연성 시험방법)을 적용하고 있다.

2-84 부표(Buoy)

부표는 해상에서 각종 시설물을 보호하기 위하여 선박의 통행을 유도하거나 제한하는 표지(標識)로서 일반적으로 점등 신호를 발(發)하는 등부표(燈浮標)와 주간에만 육안 식별이 가능한 간이 부표가 있다.

등부표는 야간에 등대의 역할도 수행하므로 목적에 따라 크기나 색깔, 점등신호 방법 등이 국제기준으로 규정되어 있다. 또한, 설치위치는 국제적으로 통용되는 해도(海圖)에 표시되므로 설치위치가 정확하지 않거나, 설치위치를 이탈하면 선박 충돌사고의 원인이 될 수도 있다. 따라서 정확한 위치에 설치하여야 하며, 정부의 고시를 통하여 해도(海圖)에 표시하여야 한다.

우리나라에서도 등부표의 특성에 따라 국가기관(해양수산부)에서 그 설치 위치 등을 엄격하게 통제하고 있다.

우리 회사의 경우, 해안가의 발전소에 선박 접근을 유도하거나 금지하기 위하여 부근 바다에 등부표를 설치하고 있다. 또한 송변전 설비중에서는 선박에서 닻 투하(Anchoring)나 어선의 어로행위로부터 해저케이블을 보호하기 위하여 해저케이블이 설치된 경과지의 해상에 등부표를 설치하고 있다.

【그림 64】 등부표

2-85 육표(Land Mark)

해저 케이블이 설치된 경과지의 양측 해저부의 가까운 곳에 소정의 표지물을 설치하여 주위를 항해하는 선박의 접안, 닻 투하(anchoring) 등을 금지하도록 알리는 것이다. 일반적으로 육표(陸標)는 케이블이 부설된 해저부근에 케이블 경과지 좌우 양측에 2개, 또 해안에서 조금 떨어진 높은 곳에 2개를 설치하여 양측 해안에 합계 8개를 설치한다.

【그림 65】 해저 케이블 육표

설치지점은 우선 항해하는 선박으로 부터 눈에 잘 띄이는 곳이어야 하며, 케이블이 설치된 중심선이 양측 해안에 설치된 육표를 서로 잇는 두직선 중간부에 있도록 하는 것이 원칙이다. 이 두개의 직선과 해안선에 둘러쌓인 지역은 대형선박의 접안 및 닻 투하(anchoring)를 금지하여야 하며 케이블에 위해를 줄 우려가 있는 어로작업도 금지하여야 한다. 육표의 모영은 보통 한변의 길이가 1.5m, 폭이 15□의 백색판으로 삼각형을 이루고 그 밑변과 나란하게 폭 15□의 두개의 흰줄을 넣은 것을 적당한 높이의 가대 기둥에 부착한 것이다.

경우에 따라서는 야간에도 쉽게 볼 수 있도록 네온싸인등으로 설치하는 경우도 있다.

2-86 보호형식 표시기호

(IP : Index of Protection)

조명기구, 배선기구 등의 완성품에 대해 외피로부터 내부에 침입하는 외래물 및 액체에 대한 보호형식을 나타낸 기호이다.

【표 11】 보호등급표

보호형식표시	외래물에 대한 보호등급	액체에 대한 보호등급
IP	0 1 2 3 4 5 6	0 1 2 3 4 5 6 7 8

(가) 외래물에 대한 보호등급

【표 12】 외래물에 대한 보호등급

보호등급	보 호 성 능
0 1 2 3 4 5 6	무보호 손 등의 외래물에 대한 보호 손가락 등의 외래물에 대한 보호 공구, 강선 등 지름 2.5□이상의 외래물이 들어가지 않을 것 강선 등 지름 1□이상의 외래물에 의해서 유해한 영향이 없을 것 분진 등의 외래물의 침입에 의해서 유해한 영향이 없을 것 분진 등의 외래물이 들어가지 않을 것

(나) 액체에 대한 보호등급

【표 13】 액체에 대한 보호등급

보호등급	보 호 성 능
0 1 2 3 4 5 6 7 8	무보호 수직으로 떨어지는 물방울에 의해 유해한 영향이 없을 것 연직(鉛直)에서 15°범위로 떨어지는 물방울에 의해 유해한 영향이 없을 것 연직(鉛直)에서 60°의 강우에 의해 유해한 영향이 없을 것 어느 방향으로나 물의 살포를 받더라도 유해한 영향이 없을 것 어느 방향으로나 직접 분류(噴流)된 물을 받더라도 내부에 물이 들어가지 않을 것 어느 방향으로나 직접 분류(噴流)된 물들 받더라도 내부에 물이 들어가지 않을 것 규정된 조건으로 물 속에 담구어도 내부에 물이 들어가지 않을 것 지정 압력의 물 속에 항시 담구어도 사용할 수 있는 것

2-87 IEEE383의 케이블 난연성시험

IEEE383(원자력발전소에 사용되는 IE급 케이블의 난연성 시험방법)은 원자력발전용 케이블을 중심으로 세계적으로 널리 적용되고 있는 전력용, 제어용, 계장용 케이블의 난연성 평가방법이다.

(가) 시험방법

수직트레이 연소시험 장치에 2.4m의 시료를  1/2D(D: 케이블 직경)의 간격으로 150mm이상의 폭에 취부한다. 버너는 바닥으로부터 600mm 위치에 설치하고 815℃의 불꽃(길이 380mm)을 20분간 연소시킨다. 이때 불꽃의 온도,꺼진후의 잔염 시간, 씨스 및 절연체의 소손거리를 측정한다.

(나) 평가방법

- 케이블은 전소 되지 않아여 한다.

- 버너 화염을 제거했을 때 자기소화성을 가져야 한다.

【그림 66】 수직트레이 난연시험법 개략도

2-88 절연유 열화분석

절연유 열화분석이란 OF 케이블의 중간접속함 또는 종단접속함의 콘넥터에서 절연유를 채취(採取)하여, 절연유의 용해가스, 수분, 이물질 등을분석하고 유전체역률(tan□), 절연파괴전압 등을 측정하여 OF 케이블의 절연 열화정도를 판정하기 위한 것을 말한다.

현재 우리회사에서 적용하고 있는 OF 케이블의 절연유 관리기준은 아래와 같다.

【표 14】 절연유 관리기준

관리항목	기 준 치	비 고
T.C.G (가연성가스총량)	1,500 ppm	□ 이상가스 발생의 전체적인 평가
개개의 가스		□ 개개의 가스는 각 가스 단 독으로 특이한 경우 평가 - H2 : 코로나 발생 - C2H2 : 아크발생 - CO, CO2 : 절연체 과열 - CH4, C2H6, C3H8 : 유의 저온분해 - C2H4, C2H6 : 유의 고온 분해
H2(수소)	500 ppm
C2H2(아세틸렌)	trace
C2O(일산화탄소)	100 ppm
CO2(탄산가스)	1,000 ppm
CH4(메 탄)	200 ppm
C2H6(에 탄)	200 ppm
C2H4(에틸렌)	200 ppm
C3H8(프로판)	200 ppm
C3H6(프로필렌)	200 ppm
용 존 가 스	10,000 ppm	□ 기밀성의 평가
전 산 가	0.02KOHmg/g	□ 화학적 열화의 전체적 평가
수 분	40 ppm	□ 기밀성 및 절연성 평가
체적저항률	1□1013□·□	□ 절연성 평가
유전체역률	2%

2-89 케이블 부분방전

(Partial Discharge)측정

절연체내에 공극(Void)과 같은 부분적 결함이 있는 전력케이블에 고전압을 인가하면 결함부에서 부분방전(Corona)이 발생하여 절연파괴의 원인이 된다. 부분방전이 케이블내에서 발생하면 인가한 전압에 미세한 전압 변화가 일어나므로, 부분방전측정법은 이 인가전압변화의 크기, 발생빈도 및 부분방전개시전압을 측정하여 절연 특성을 파악하는 방법이다.

일반적으로 부분방전의 크기는 방전전하 Q(QＡ 결함부의 방전개시전압 V × 결함부의 직렬 정전용량 C)로 나타낸다. 케이블의 방전전하 및 그 발생빈도는 결함부의 크기, 형상, 인가전압 및 결함부의 함유율에 따라 다르므로 발생빈도와 방전전하의 크기로 절연상태를 판단한다.

(a) 절연접속함의 부분방전 측정법

(b) 부분방전 측정 등가회로

【그림 67】 금속포일을 전극을 이용한 절연접속재에

서의 PD검출

2-90 동결누유탐지법

OF 또는 POF케이블에서 누유고장이 발생할 때 누유점을 찾는 방법중의 하나로서, 케이블의 어느 지점에서 절연유를 얼려서 누유점을 판별하는 방법이다. 즉, 동결점을 기준으로 누유점이 좌우 어느 측인가 판별하고, 누유점측으로 동결을 반복하여 가면서 누유점을 찾아내는 방법이다. 동결시에는 부압(대기압미만의 압력)부분이 발생하지 않도록 적절한 급유처리를 하여야 한다.

【그림 68】 동결누유탐지법

【표 15】 동결재의 특성

특성 동결재	도달최저 온도(℃)	액체 비중	폭발성	인화성	독성
드라이아이스 + 메탄올	- 78	0.79 (20℃)	무	무	무
액 체 질 소	- 196	0.81	무	유	무

동결재로는 드라이아이스와 메탄올을 혼합한 것과 액체질소가 있는데, 현재 주로 액체질소를 사용하고 있다.

이외에 누유고장 탐지법으로는 기름의 유동현상을 이용하는 방법과 브리지(bridge)법 등이 있다.

2-91 머레이 루프법

(Murray Loop Method)

지중선로의 가장 전통적인 고장점 탐지법으로 휘스톤브릿지(wheatstone bridge)법의 원리를 이용하여 고장점까지의 거리를 측정하는 방법이다. 이 머레이 루프법은 측정전원의 전압에 따라 전원 전압이 직류 수백 V정도 이하의 저압 Murray loop법과 수천V 이상의 고압 Murray loop법으로 나뉜다.

머레이 루프법을 이용한 고장점 측정방법은 아래식과 같으며, 지락저항이 높으면(수 □정도) 측정에 필요한 전류(10∼50 mA)를 얻을 수 없으므로, 고전압을 인가하고 필요에 따라 속류를 크게 하여 고장점을 태운(Burning)후 측정한다.

【그림 69】 머레이루프법

E : 직류전압     G : 검류계

L : 케이블 길이(m)

□: 측정기측에서 고장점까지의 거리(m)

R : 지락저항(□)

r1, r2 : Murrey loop 저항변(□)

[eqn: r_2 over r_1 = {2L-□} over □ ~∴ □= 2r_1 over {r_1 +r_2 } times L]

(가) 장점

1) 도체저항을 이용하고 브릿지법이기 때문에 측정의 정밀도가 높고 오차는 1%정도 이하이다.

2) 케이블 고장의 대부분이 1선지락 고장이기 때문에 적용범위 및 사용실적이 가장 많다.

3) 측정기의 조작 및 운반이 용이하다.

(나) 단점

1) 단선 고장시는 측정할 수 없다.

2) 지락저항이 높고 고압전원을 이용해도 고장점이 방전하는 경우 측정은 불가능하다.

3) 3상 동시 지락시와 같이 병행 건전상이 없을 경우에는 측정할 수 없다.

2-92 지락 고장점의 Burning

송전 케이블에서는 고장시 지락저항(도체와 대지간 저항)이 너무 높아 고장점의 위치를 측정하기 곤란한 경우가 있다. 이러한 경우에는 고장점에 적당한 전류를 흐르게 하여 지락저항을 저하시킨후 고장점을 측정하게 된다.

이 때 지락저항을 낮추기 위해 고장점에 전류를 흘려 고장점과 대지간 아크를 발생시켜 절연체를 태우는 것을 burning이라하며, 지락고장점을 burning하면 고장점에 탄화물이 생성되어 지락저항이 저하하게 된다.

burning시 전원 전압은 고장점에서 방전을 일으킬 수 있는 높은 전압이 필요하지만, 전류는 통상 수십∼수백□가 이용된다. 또한 단락전류를 제한하고, 방전시 케이블에 발생하는 Surge를 억제를 위하여 저항 등이 필요하다.

2-93 펄스레이다법(Pulse Radar Method)

고주파 펄스를 이용하여 지중선로의 고장점을 탐지하는 방법으로 케이블에 고장(단락 또는 지락)이 발생하면 케이블의 임피던스에 변화가 일어난다. 또한, 고장 케이블에 펄스를 인가하면 펄스는 임피던스 변화점(고장점)에서아래의 반사율에 따라 ／파형(정파형) 또는 １파형(역파형)으로 반사되어 온다. 케이블 끝이 단선(Z2Ａ∞)된 경우에는 정파형(rＡ1)이 반사 되어오고, 지락(Z2Ａ0)된 경우는 역파형(rＡ-1)이 반사된다.

[eqn: 반사율(r)={반사신호(U_r )} over {전송신호(U_s )}={Z_2 -Z_1} over {Z_2 + Z_1 }]

[그림 70]의 (a)는 건전한 케이블과 고장난 케이블의 반사 파형을 비교한 것으로, (2)는 지락고장시의 파형을 보여주고 있다.

이러한 원리를 이용하여 고장 케이블에 고주파 펄스를 인가하고, 임피던스 변화점(고장점)에서 반사되어온 반사파의 진행시간을 측정하여 고장점의 거리를 알아내는 방법(아래식 참조)을 펄스레이다법이라 한다.

[eqn: □``=`` {upsilon □t} over 2 ``,~~~v``=``c over root epsilon]

□: 측정단에서 고장점까지의 거리(m)

□: 케이블내의 펄스 전파속도(m/□)

t : 펄스 진행시간(□)

c : 빛의 전파속도(3×108m/s)

□: 유전률

이 펄스레이다법은 주로 고장점에 습기가 많은 장소와 고장점과 대지간 저항이 작은 경우에 적용하며, 최근에 생산되는 측정기기들은 고장점까지의 거리를 자동 계산하여 알려주는 Program을 내장하고 있다.

(1) 건전 케이블의 파형

(2) 고장케이블의 파형

(a) 건전 케이블과 고장케이블의 반사파형 비교

(b) 펄스 반사법 회로도

【그림 70】 펄스레이다법의 개요

2-94 아크 반사법

(Arc Reflection Method)

케이블의 고장점과 대지간 임피던스가 높은 경우(통상 100□이상)에는 펄스 반사가 미약하거나 전혀 없으므로 펄스레이다법으로 고장점 거리를 측정할 수 없게 된다.

아크 반사법은 이러한 경우에 TDR(Time Do- main Reflectmeter : 펄스 발생, 측정기기)과 Surge 발생기기를 병행하여 고장점을 측정하는 방법이다. 즉, Surge 발생기로 고장점에 아크를 발생시키면 아크 발생 순간에 고장점의 임피던스는 낮아 진다. 이 때 임피던스가 변한 지점에서 반사된 펄스파의 진행시간을 측정하여 고장점 거리를 측정하는 방법이다. [그림 71]는 TDR과 Surge 발생기를 이용한 아크 반사법의 회로도이다.

【그림 71】 아크 반사법의 측정 회로도

2-95 Decay법(Traveling Wave법)

Decay법은 아크반사법으로 고장점을 찾지 못할 경우 사용하는 방법으로, DC 내전압기를 이용하여 고장점에 Flashover를 일으켜, 이때 발생되는 과도 전압파형를 TDR로 포착, 분석하여 고장점 거리를 계산한다.

【그림 72】 Decay법의 회로도

또한 이 방법은 케이블 고장점을 태워(Burn- ing) 지락저항을 낮추는데도 이용되나, 저항값이 너무 낮아지면 고장점 측정이 곤란하므로 주의를 요한다.

2-96 고장점 정밀탐지법(Pinpointing)

Pintpointing은 머레이 루프, 펄스 레이다, 아크반사, Decay법 등의 고장점 탐지법으로 개략적인 고장점 거리를 측정후, 정확한 고장위치를 찾기 위한 방법이다. 지금까지 개발되어 있는 고장점 정밀탐지법은 써지코일법, 방전탐지법, 음향법, 전위법 등이 있으며, 이중 음향법이 가장 널리 이용되고 있다.

음향법은 Sugre를 고장 케이블에 보낸후, 고장점에서 flash over로 인한 방전음을 탐지하는 방법으로, 고장점에 가까울수록 방전음이 커진다. 최근에 생산되는 고장점 탐지기는 단순히 음향만 측정하는 것이 아니라, 보다 정확한 위치 탐지와 외부 소음에 의한 영향을 줄이기 위하여 여러 가지 방법을 병행하고 있다.

【그림 73】 음향과 자기장을 이용한 고장점 정밀탐지법

[그림 73]은 음향을 이용한 고장점 정밀탐지법이며, 여기서는 음향의 크기뿐만아니라, Sur- ge pulse에 의한 자기장과 flash over 방전음간의 시차를 이용하여 고장점을 탐지하는 방법이다. 자기장 감지시간은 케이블 전구간에서 동일하고, 음향 감지시간은 고장점에 가까울수록 짧으므로, 자기장 감지와 음향 감지시간차가 가장 짧은 위치가 고장점이 된다.

2-97 케이블 테스트 밴(Cable Test Van)

지중 송전선로에서 케이블 고장점 위치를 탐지하는 장비로 고장점 거리측정 및 정밀탐지에 필요한 각종 시험기기들을 시스템화하여 차량에 장착한 것이다.

Test Van의 주요 구성장치는 아래와 같으며, Test Van의 외관과 차량내 측정 Desk는 [그림  74]와 같다.

(1) TDR(Time Domain Reflectmeter) : 펄스를 케이블에 송출하고 고장점에서 반사되어온 반사파의 도착시간과 펄스속도로부터 고장점의 거리를 계산하는 장치

(2) Surge 발생기 : 써지 및 아크를 발생시켜 고장케이블에 보내는 역할을 하며 아크반사법 및 고장점 정밀탐지에 사용

(3) DC 내전압기 : 내전압시험, 고저항고장시 Decay법 및 케이블 소성시 사용

(4) Pinpoint Set : 고장점 정밀탐지시 고장 케이블에서 발생하는 음향과 자기장을 탐지하여 고장위치를 확인하는데 사용

(a) Test Van           (b) Test Van 내부

【그림 74】 Cable Test Van

2-98 가스분석기

케이블 절연유에서 과열, 유분해 및 아크 등으로 발생한 용존가스를 절연유 시료로부터 추출, 분석하는 시험장비로서 절연파괴 고장를 사전에 예방하는 목적으로 사용한다. 기존의 가스분석에 사용되는 GC(Gas Chromato-graphs)본체에 자동식 가스추출장치(Headspace Sampler)와 데이터처리장치(Ch- emstation/PC)로 유기적인 시스템을 구성하여 전자동으로 분석 가능한 장비이다.

【그림 75】 가스 분석기

부 속 품	용 도
수 소 발 생 기	Detect(검출기) FID 의 불꽃 발생용
시 료 주 입 기	측정시료(절연유) 주입부
P C 및 프 린 터	입력제어 및 결과물 출력
고 순 도 에 어 가 스	Detect(검출기) FID 의 불꽃 점화용
일 반 용 에 어 가 스	GC 본체내 밸브 동작용
아 르 곤 가 스	측정시료(절연유) 분석가스 운반용
Column(분리관)	분석가스를 종류별로 분리
Detect(검출기)	Column(분리관)에서 분리된 가스를 감지

[가스 분석기의 주요 구성품]

2-99 유전체역률(Tan□) 및 체적저항률

측정기

케이블 절연유내 수분이나 오염물질의 함유량 또는 절연유 자체 열화의 정도를 나타내는 유전체역률 및 체적저항률을 동시에 측정할 수 있는 장비이다. 유전체역률 측정은 셀링 브리지(Schering bridge) 회로를 이용하여 시험기 내부회로에 AC전압을 인가하여 측정하며, 체적저항률 측정은 시험기 내부에 DC전압을 인가하여 측정한다.

【그림 76】 유전체역률 및 체적저항률 측정기

2-100 수분측정기

주입된 절연유에 함유된 수분의 양을 Karl Fischer의 원리를 이용, 양극과 음극사이에 발생하는 전자의 이동을 검출전극이 감지해 시료의 수분 농도를 계산하여 주는 장비이다. 절연유의 기밀성과 절연성 평가에 사용한다.

【그림 77】 수분 측정기

※ Karl Fischer의 원리 : Karl Fischer에 의해 발견된 방법으로 피리딘, 아류산가스, 요드, 메탄올의 혼합액이 수분과 정량적으로 작용하는 반응을 이용하는 원리

2-101 가스탐지기

전력구, 맨홀 출입시 인체에 유해한 가스의 유무를 측정하는 장비로 4가지(산소, 일산화탄소, 황화수소, 가연성가스) 가스를 동시에 측정할 수 있다. 가스검출방식은 전기화학식(산소, 일산화탄소, 황화수소) 및 촉매연소식(가연성가스) 2종류가 사용된다.

【그림 78】 가스탐지기

2-102 절연유 내압 시험기

절연유의 절연파괴 전압을 측정하는 장비로 절연유속의 수분 또는 스러지(slug) 등에 의한 절연유 열화정도를 판단하기 위하여 사용된다.

【그림 79】 절연유 내압 시험기

2-103 매설물 탐지기

지중 케이블(활선상태) 또는 금속관로의 위치, 깊이 등을 찾아내는 장비이다. 비금속 관로는 관로내 주파수 수신장치를 설치하여 탐지가 가능하다. 이 장비는 특정 주파수를 송신할 수 있는 송신기와 수신기로 구성되어 있으며, 송신기에서 송출하는 주파수와 출력에 따라 직접법, 간접법, 외부 Coil법 등이

있다.

【그림 80】 매설물탐지기

2-104 엔드 캪(End-Cap)

OF 케이블 절단시 절연유의 유출방지 및 절연체를 보호하기 위해 절단 부위에 설치하는 자재로 절연유 보충 및 진공작업이 가능하도록 콘넥터가 설치되어 있다.

【그림 81】 엔드 캪

2-105 오일정제기(Oil Degasifier)

OF 케이블의 절연유를 진공상태에서 여과하고, Gas 및 수분을 제거하는 장비

【그림 82】 오일 정제기

2-106 오일 기어펌프(Oil Gear Pump)

OF케이블의 급유계통에 절연유를 공급할 때 사용하는 장비이다. OF 케이블은 일정한 유압을 유지하고 있으므로, 일정한 유압이상으로 절연유를 송출하여 주유나 충전하는 펌프이다.

【그림 83】 기어펌프

2-107 진공펌프(Vaccum Pump)

OF 케이블 및 부대설비 작업시 절연유에 함유된 수분, 가스를 제거하는 장비로서 진공병(VACCUM BOTTLE), 진공계(VACCUM GUAGE)와 함께 사용한다.

(a) 진공펌프     (b) 진공계      (c) 진공병

【그림 84】 진공펌프 및 부속품

2-108 펜슬링기(Pencilling Machine)

XLPE 케이블 중간접속 작업시 도체 접속부에서 전계 균등화 및 절연보강을 위하여 절연체를 약 600□정도 연필 모양으로 깍는 장비

2-109 테이핑기(Taping Machine)

XLPE 케이블 중간접속시 펜슬링(pencilling)한 부분의 절연층을 보강하기 위하여 미 가교한 폴리에틸렌 테이프를 일정한 두께 및 기울기(slope)로 감는 기계이다. 이 장비는 가대, taping M/C head, controller, 구동모터 및 전달장치, 정전방지기로 구성되어 있다.

【그림 85】 테이핑기

2-110 가류(加硫)가마

XLPE 케이블 중간접속시 테이핑기로 테이핑 작업완료후 미가교 폴리에틸렌테이프를 가열하여 절연층을 형성시키는 장비이다. 이 장비는 가류가마, com- pressor, control box, 온도 기록계로 구성되어 있다.

【그림 86】 가류가마

2-111 전동 롤러

전력구에 지중송전케이블을 부설하기 위한 장비

【그림 87】 전동 롤러