고압케이블 차폐층 접지

정의

고압케이블의 금속 차폐층을 대지에 연결하는 것을 차폐층 접지라 한다.

차폐층은 전계를 금속 차폐층 안쪽에 가두어 외부 전계를 0에 가깝게 만든다.

접지는 차폐층 전위를 대지 전위인 0V 가까이에 고정하는 작업이다.

구조와 원리

전력케이블은 도체, 절연체, 금속 차폐층, 외피로 구성된다.

금속 차폐층은 접지 대상이며 접지 방식에 따라 시스 전류와 유기전압이 달라진다.

원리는 도체 전류의 자속과 차폐층 전류가 서로 상쇄되어 외부 자계를 줄이는 것이다.

접지 방식 비교

일단접지는 한쪽만 접지해 시스 순환전류가 거의 흐르지 않는다.

대신 접지점에서 멀어질수록 유도전압이 커져 비접지단 전압이 높아진다.

양단접지는 시스 순환전류로 손실이 늘고 송전용량이 줄어든다.

그래서 장거리 선로에는 구간을 나눠 상을 바꾸는 크로스본딩을 쓴다.

계산 예제

앞 문제의 정답은 증가한다. 이를 수치 예로 확인한다.

가상의 예로 길이 2km, 단위길이당 20V/km인 일단접지 선로를 본다.

비접지단 전압은 단위길이당 전압에 길이를 곱한 40V다.

같은 선로를 3구간으로 나누면 구간별 전압은 약 13.3V로 줄어든다.

계산 연습용 값이며 실측값이 아니다. 실무에서는 준공 후 측정값으로 검증한다.

미접지 위험

차폐층을 대지와 연결하지 않으면 차폐층 전위가 떠서 부유 전위가 생긴다.

부유 전위는 사람이 접촉할 때 감전 위험을 만든다.

차폐층과 대지 사이에 부분방전이 생기고 절연이 열화된다. 이 순서로 인과를 적는다.

정리

차폐층 접지의 목적은 전계 제어, 안전, 손실 저감의 세 가지다.

방식은 선로 길이와 차폐층 유기전압 억제 조건으로 정한다.

앞 문제의 정답은 부유 전위다. 대지와 연결되지 않으면 차폐층 전위가 떠서 생긴다.

기출에서는 접지의 역할과 방식, 미접지 시 위험성을 물었다.