전원 케이블이란 무엇입니까? 다양한 유형의 전원 케이블 설명

무엇입니까? 전원 케이블 — 정의 및 핵심 구성

에이 전원 케이블 전원에서 부하로 전기 에너지를 전달하도록 설계된 보호 외부 재킷 내에 둘러싸인 하나 이상의 절연 전기 전도체 어셈블리입니다. 정보 전송을 위해 낮은 수준의 전압과 전류를 전달하는 신호 또는 데이터 케이블과 달리, 전원 케이블은 전력 분배 및 장비 공급과 관련된 전류 전달 용량, 전압 스트레스 및 열 조건을 처리하도록 특별히 설계되었습니다.

전원 케이블의 기본 구성은 세 가지 기능 레이어로 구성됩니다. 는 지휘자 — 일반적으로 연선 또는 단선 구리 또는 알루미늄 — 저저항 전류 경로를 제공합니다. 는 단열재 도체를 둘러싸는 층은 작동 전압을 견디므로 인접한 도체나 주변 구조물로의 전류 누출을 방지합니다. 는 외부 재킷 또는 덮개는 기계적 손상, 습기, 화학 물질, UV 방사선 및 설치 환경과 관련된 기타 환경 요인으로부터 내부 구성 요소를 보호합니다.

절연체와 재킷 사이에 많은 전원 케이블 구성에는 추가 레이어가 포함됩니다. 중압 및 고전압 케이블용 금속 스크린 또는 차폐는 도체 주변의 전기장 분포를 관리합니다. 강철 와이어 또는 테이프로 된 장갑층은 직접 매설 또는 중공업 용도로 기계적 보호를 제공합니다. 충전재는 케이블의 원형 단면을 유지하고 내부 습기 이동을 방지합니다. 이러한 레이어의 특정 조합에 따라 케이블의 정격 전압, 전류 용량, 설치 방법 및 서비스 환경이 정의됩니다. 따라서 지정하거나 조달하기 전에 다양한 유형의 전원 케이블을 이해하는 것이 중요합니다.

전압 등급에 따른 다양한 전원 케이블 유형

가장 기본적인 분류는 전원 케이블의 종류 전압은 필요한 절연 두께, 스크린 설계 및 설치 요구 사항을 결정하므로 전압 등급에 따라 결정됩니다. 국제 표준에서 사용되는 세 가지 주요 전압 등급은 다음과 같습니다.

• 저전압(LV) 케이블 - 최대 1kV: 건물 배선, 장비 연결, 산업용 패널 배선 및 최종 배전 회로에 사용됩니다. 구조는 상대적으로 간단합니다. 금속 스크린이 없고 종종 PVC 또는 LSOH 외부 재킷이 있는 절연 도체입니다. 일반적인 지정에는 NYY, YJV(중국), N2XY(IEC) 및 THHN/THWN(북미)이 포함됩니다. 도체 단면적은 조명 회로의 경우 1.5mm²부터 주 배전 피더의 경우 400mm² 이상입니다.
• 중전압(MV) 케이블 — 1kV ~ 35kV: 유틸리티 배전 네트워크, 산업 플랜트 피더, 풍력 및 태양광 발전소 수집 시스템, 지하 도시 배전 등에 사용됩니다. MV 케이블에는 전기장을 제어하고 부분 방전을 방지하기 위해 도체 스크린, 절연 스크린, 금속 외장 또는 와이어 스크린이 필요합니다. XLPE(가교 폴리에틸렌) 단열재는 설치 중량이 더 낮고 오일 누출 위험이 없으며 접합이 더 용이하기 때문에 새로운 MV 설치에서 종이-오일 단열재를 대체했습니다.
• 고전압(HV) 및 초고압(EHV) 케이블 - 35kV 이상: 가공선이 실용적이지 않은 밀집된 도시 지역의 대량 전력 전송, 해저 상호 연결 및 지하 케이블에 사용됩니다. 이러한 전압 수준에서는 구조가 훨씬 더 복잡해지며, 공극 함량이 극도로 낮은 정밀 압출 절연체, 수분 배제를 위한 납 또는 골판지 알루미늄 외피, 결함 시 전기장 강화를 방지하기 위한 도체 및 절연체 스크린 표면 평활도의 세심한 제어가 필요합니다. XLPE 절연 케이블은 이제 상용 서비스에서 최대 525kV에서 작동합니다.

절연재에 따른 다양한 전원 케이블 유형

절연재는 온도 등급, 내화학성, 유연성, 화재 성능 및 장기적인 노화 동작을 결정하므로 전원 케이블 유형이 분기되는 두 번째 주요 축입니다. 현재 사용되는 주요 단열 시스템은 다음과 같습니다.

• PVC(폴리염화비닐): 전 세계적으로 LV 케이블에 가장 널리 사용되는 절연재입니다. 경제적이고 가공이 쉬우며 다양한 온도 및 유연성 요구 사항에 맞게 다양한 복합 제제로 제공됩니다. 표준 PVC 절연의 정격은 70°C 도체 온도입니다. 내열 등급은 90°C에 도달합니다. 주요 한계는 저온에서 성능 저하(-15°C ~ -20°C 미만에서 부서지기 쉬움), 연소 시 부식성 염화수소 가스 방출, 상승된 전압에서 상대적으로 높은 유전 손실 등입니다. 이것이 바로 PVC가 6kV 이상에서 사용되지 않는 이유입니다.
• XLPE(가교 폴리에틸렌): 이제 MV, HV 및 EHV 케이블의 표준 절연이 되었으며 LV 케이블에서도 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 가교는 열가소성 폴리에틸렌을 고온에서도 특성을 유지하는 열경화성 재료로 변환합니다. XLPE 케이블의 정격은 일반적으로 연속 90°C, 단락 조건에서 250°C로 PVC보다 훨씬 높습니다. XLPE는 또한 PVC에 비해 유전 손실이 낮고 내습성이 우수하며 장기 노화가 우수합니다. 대신 재료 비용이 높아지고 압출 공정이 더욱 까다로워집니다.
• EPR(에틸렌 프로필렌 고무): 에이 thermoset rubber insulation offering excellent flexibility across a wide temperature range (-50°C to 90°C), superior resistance to ozone and UV, and very good performance in wet conditions. EPR is the preferred insulation for offshore, marine, and mining cables where repeated flexing, wet environments, and temperature extremes are combined. Its higher cost and slightly higher dielectric losses compared to XLPE limit its use in static utility cable installations.
• LSOH / LSZH(저연무할로겐): 단일 재료가 아니라 복합 클래스 — 연소 시 최소한의 연기를 생성하고 할로겐 함유 가스를 생성하지 않도록 제조된 폴리올레핀 기반 단열재 및 외장입니다. 화재 시나리오에서 대피가 가시성과 통기성 공기 유지에 달려 있는 터널, 지하철 시스템, 해양 플랫폼, 데이터 센터 및 공공 건물을 포함한 제한된 공간에서 의무적이거나 선호됩니다. LSOH 화합물은 이러한 환경을 위한 LV 케이블의 절연 및 외부 재킷 모두에 사용됩니다.
• 미네랄 절연(MICC 케이블): 이음매 없는 구리 튜브 내에서 압축된 산화마그네슘 분말로 둘러싸인 구리 도체입니다. 미네랄 절연 케이블은 본질적으로 내화성이 있으며 최대 1,000°C의 온도에서도 계속 작동하므로 많은 국가 건축 규정에서 비상 조명, 화재 경보 시스템 및 스프링클러 펌프 공급 장치를 포함한 화재에 중요한 회로에 필요한 케이블 유형입니다.

올바른 전원 케이블 선택: 설치 방법 및 환경 요인

전압 등급 및 절연 재료 외에도 설치 환경에 따라 필요한 추가 케이블 기능이 결정됩니다. 동일한 도체 단면적과 절연 유형은 케이블 설치 방법과 위치에 따라 적절할 수도 있고 전혀 부적절할 수도 있습니다.

직접 매장 토양에서는 지상 이동 및 굴착으로 인한 기계적 손상을 방지하기 위해 외장 케이블(강선 외장 또는 강철 테이프 외장)이 필요하거나 기계적 보호를 제공하는 도관에 설치해야 합니다. 직접 매설 케이블은 또한 배선의 일부가 지상에 있는 경우 UV 방지 외부 피복이 필요하며, 수십 년 동안 물이 유입되는 것을 방지하기 위해 방습 구조가 필요합니다.

케이블 트레이 및 야외 설치 산업 플랜트에서는 난연성과 검사 및 교체의 용이성을 우선시합니다. 케이블 사다리 시스템에는 LSOH 또는 FR-PVC 외부 피복이 있는 다중 코어 케이블이 표준입니다. 케이블이 트레이에서 병렬로 연결되는 경우 전류 경감 요인 - 일반적으로 단일 케이블 정격의 0.7–0.85 그룹화에 따라 - 인접한 케이블 간의 상호 가열을 고려하여 적용되어야 합니다.

유연한 후행 케이블 이동식 기계, 크레인 및 휴대용 장비의 경우 미세한 연선 도체(IEC 60228에 따른 클래스 5 또는 클래스 6)와 피로 균열 없이 반복적인 굽힘을 견딜 수 있는 매우 유연한 고무 또는 TPE 절연체 및 덮개가 필요합니다. 이 케이블은 정의된 최소 굽힘 반경과 유한한 수의 플렉스 사이클에 대해 등급이 지정됩니다. 플렉스 애플리케이션에서 고정 설치 케이블을 지정하는 것은 산업 전기 엔지니어링에서 가장 일반적이고 결과적인 선택 오류 중 하나입니다.

해저 및 해양 케이블 여러 가지 보호 요구 사항을 동시에 결합합니다. 수심에서의 내압성, 해수 내화학성, 앵커 드래그 및 어구에 대한 기계적 보호, 긴 AC 해저 케이블의 경우 신중한 용량성 충전 전류 관리 등이 있습니다. 고전압 DC(HVDC) 해저 케이블은 긴 해상 풍력 발전 단지 수출 연결의 표준이 되었습니다. 왜냐하면 DC 송전이 대략 80~100km를 넘는 긴 AC 해저 케이블을 비현실적으로 만드는 충전 전류 손실을 제거하기 때문입니다.