고압전력케이블 구조

[管韻]

고압전력케이블 구조

내열전선, 내화전선 일반사항

가. 개요

소방법에 의한 설비의 배선은 내열배선 및 내화배선으로 하도록 규정되어 있다.

내열배선 및 내화배선이라 함은 소방기술기준에 관한 규칙 별표4의2에서 내열배선 및 내화배선으로 인정하는 사용전선별 공사방법을 정하고 있다.

나. 정의

1. 내열전선

KSC 3328에 규정된 전선으로 600V 2종 비닐절연전선(HIV) 이라 칭하며 (Great heat resistant poly- vinyl chloride insulated wires) 내화전선이 나오기 전에 주로 사용되었으며 IV전선을 열적으로 보완 강화한 것이다.(내열전선의 내열성능)

1-1. 적용범위

이 전선은 600V이하의 일반전기 공작물이나 전기기기의 배선에 사용하는 비닐절연전선으로 내열성 가스제를 사용한 염화비닐수지를 주체로 한 컴파운드로 절연된 전선에 대하여 규정한도로 되어 있으며, 주요용도는 소세력회로(전압 60V 이하)의 소방설비의 조작회로에 사용.

1-2. 내열전선의 종류

600V 2종 비닐절연전선(HIV)

가교 폴리에틸렌 절연 비닐 외장 케이블(CV)

강대외장 케이블

버스덕트

클로로프렌 외장 케이블

기타 내무부 장관이 정하여 고시하는 전선(FR-3)

2. 내화전선

무기질 불연재로 절연된 전선을 말하며 전선의 경우 FR-8(Fire protected wire), 케이블의 경우 MI(Mineral Insulated)로 불려지고 있다.

2-1. 적용범위

주용도는 600V 이하의 소방설비의 비상전원회로 및 조작회로에 사용되고, 연속최고 도체 사용온도는 75℃이다. 또한, 내화전선을 사용할 경우에는 별도의 내화보호를 하지 아니하고 케이블 공사방법에 의해 노출하여 시설,사용할 수 있다.

2-2. 구조

MI케이블의 구조

외장이 되는 동관 속에 경동선과 분말의 산화마그네슘, 기타절연성의 무기물을 충전하고 압연한 다음 풀림하여 만든다

불연성이며 내열성, 내노화성이 우수하고 기계적 충격에도 강하다

선박, 고온의 장소, 중요시설물, 건축물의 소방용 배선에 사용된다.

2-3. 내화전선의 종류

전선 : FR-8(Fire protected wire)

케이블 : MI(Mineral Insulated)

3. 내열전선과 내화전선의 내화처리 비교

내화처리(내화성능)란 KSF 2257 건축구조 부분의 내화시험 방법에서 사용하는 30분 가열곡선에 의한 내화시험에 합격한 내열처리를 말한다.

따라서 소방법에서 정하는 내화배선은 내열전선을 사용할 경우 내화배선으로 인정되는 공사방법(내열전선 + 840℃이상에서 30분이상 성능유지에 필요한 내화조치 ) 이상의 방법으로 하도록 되어 있다.

다. 제조업체에서 제시하는 내열전선 및 내화케이블의 특징

라. 내화처리 공사방법

1. 배선

배선은 840℃ - 30분 내화성능을 만족시키는 방화조치를 하여야 한다.

부스덕트, 내화전선은 방화조치를 강구한 것으로 인정하고 있으므로 별도의 내화처리는 불필요하다.

2. 전선관(금속관, 2종금속재 가요전선관, 금속닥트 또는 케이블 합성수지관공사)의 경우

거실 내 비상용 조명기구에 대한 배선은 일반 전원회로의 배선과 동일 금속관에 수용할 수 있다.

풀 박스를 타 일반회로와 공용하는 경우 타 일반회로에서 일어나는 사고가 파급될 염려가 없도록 일반회로와 조명회로와의 사이에는 두께 1.6㎜이상의 철판으로 격벽을 시설 또는 비상용 조명의 배선에 그라스 테이프, 석면 테이프 등의 내열테이프를 폭 1/2씩 겹치도록 감는다

전선관 표면에 내열재료 (그라스울, 암면, 모르타르 등)를 감은 후 그 위에 내열재를 눌러주기 위한 알루미늄박을 감고 다시 가는 철선으로 감는다.

내화구조로 된 벽 또는 바닥 등에 벽 또는 바닥의 표면으로부터 25㎜이상의 깊이에 매설한다.

3. 금속덕트 공사의 경우

불연성 닥트(두께 1.6㎜이상의 강판)로 제작되고, 금속덕트 내면에 불연재료(두께 8㎜ 이상의 석고판 등)를 첨부하고 배선은 함께모아 그라스테이프, 석면테이프로 테이프 폭이 1/2 씩 겹치도록 감는다.

다. 케이블 차폐층의 접지

고압케이블에는 안전과 성능을 고려하여 동 테이프 등으로 금속차폐층을 설치한다. 이 차폐층은 전압이 절연체에만 균일한 전계로 가해지도록 하여 내전압 성능을 향상시키거나 부분방전 또는 충전전류에 의한 트래킹현상을 방지하거나 통신선으로의 유도를 방지하는 등의 중요한 역할을 한다.

그러나 이와같은 역할을 수행하기 위해서 차폐층은 접지되어야 하며, 만일 비 접지상태인 경우에는 케이블의 성능면에서 문제가 될 뿐만 아니라 인체에도 위험을 초래하게 된다.

1. 차폐층을 접지하지 않을 경우의 현상

차폐층의 접지가 정상으로 되어 있으면 도체와 대지 사이에 전압을 인가한 경우 도체와 외부 반도전층 및 차폐층 사이가 인가전압과 거의 동일한 전압이 된다. 즉, 차폐층은 대지와 동일한 전위가 되어 안전한 상태로 유지된다. 그러나 접지가 되어 있지 않으면 케이블 도체와 차폐층 사이 및 차폐층과 대지 사이에 정전용량에 의한 인가전압이 달라지게 된다. 이들 전압의 크기는 정전용량의 크기에 반비례한다.

실제 부설상태에서는 통상 C1에 비해 C2가 작기 때문에 차폐층에 발생하는 전압 V2는 인가전압 V에 가까운 값이 된다. 이와같이 접지를 하지 않는 경우에는 차폐층에 매우 높은 전압이 발생하여 위험한 상태가 된다. 또한 접지를 했더라도 접지선의 접속불량 또는 단선이 발생한 경우는 접지하지 않은 것과 동일한 상태가 되어 상당히 위험하다.

2. 케이블 차폐층의 접지방식

케이블 차폐층의 접지방식에는 크게 일단 접지방식과 양단접지방식이 있다.

2-1. 일단접지방식

케이블 루트의 끝에서 차폐층을 접지하고 다른 쪽 끝은 접지하지 않는 방식이다. 이 경우 대지 ~차폐층~대지의 폐회로를 형성하지 않으므로 차폐층에는 전류가 흐르지 않아 차폐층에는 전력손실이 생기지 않는다. 단, 접지하지 않는 측의 종단 차폐층에는 항상 유기전압이 발생하며, 포설조건에 따라서는 종단부의 절연보강이나 심선 서지에 대한 시즈 피뢰기설치 등의 대책이 필요하다.

- 케이블 길이에 비례해서

2-2. 양단 접지방식

케이블의 양쪽 끝에서 접지하는 방식으로 케이블의 양 끝이 접지되어 있기 때문에 일단접지방식과 같은 유기전압은 발생하지 않는다. 단 대지~치폐층~대지의 폐회로가 형성되므로, 차폐층에 전류가 흘러 전력손실(차폐층의 발열)이 생겨 케이블의 허용전류를 감소시킨다.

2-3. 접지방식의 비교

1단접지방식

케이블의 길이에 비례하는 유기전압이 발생하며, 따라서 케이블 길이에 제약이 있다.

회로가 구성되지 않으므로 순환전류가 흐르지 않는다.

양단접지방식

유기전압이 발생하지 않는다.

각상의 차폐층을 회로로 하는 순환전류가 흘러 허용전류가 약간 저하된다.(발열로 인한 온도상승에 기인함)

유기전압이 발생하지 않는다.

각상의 차폐층을 회로로 하는 순환전류가 흘러 허용전류가 약간 저하된다.(발열로 인한 온도상승에 기인함)

2-4. 접지방식의 선정

상기의 두 방식 각각의 장점을 고려하여 채택하여야 하며, 또한 케이블의 지락보호를 위한 관통형 영상변류기를 채택하는 경우에는 보호계전기의 동작을 검토하여야 한다. 따라서 현재에는 유기전압이 50V를 넘지 않는 범위내에서의 일단접지방식의 채용이 일반적이다.

단, 단심케이블에서 케이블의 길이가 긴(300m 초과) 때에는 비접지측의 차폐층에 유기되는 전압이 높아져서 사람이 접촉시 위험을 초래할 우려가 있으므로 별도 검토할 필요가 있다.

- 3심케이블의 경우 양단접지

- 단심케이블의 경우 편단접지