XLPE 케이블 개념 설명

개념 정의

XLPE 케이블은 전기를 흘려 보내는 구리·알루미늄 도체를 가교 폴리에틸렌으로 감싼 케이블이다.

가교는 폴리에틸렌 분자 사이에 공유결합을 만들어, 열을 받아도 녹지 않게 하는 처리다.

그래서 XLPE는 열경화성 절연체이며 허용운전온도가 90℃다.

구조와 반도전층

XLPE 케이블은 도체, 내부 반도전층, 절연체, 외부 반도전층, 금속 차폐, 외피 순으로 구성된다.

반도전층은 절연체와 함께 압출되어 전계를 고르게 펴고, 계면의 공극을 없앤다.

공극이 남으면 그곳에서 부분방전이 생겨 절연이 열화되므로 이 층이 핵심이다.

XLPE 절연체는 허용운전온도 90℃를 갖고, 금속 차폐는 접지되어 누설전류의 귀로가 된다.

PE와 XLPE 비교

열가소성 PE는 열을 받으면 녹아 허용운전온도가 70℃로 제한된다.

XLPE는 가교 처리로 열경화성이 되어 허용운전온도가 90℃다.

허용운전온도가 높으면 같은 단면적에서 더 큰 전류를 흘릴 수 있다.

그래서 PE의 허용운전온도를 XLPE에 그대로 적용하면 틀린다.

시스 유기전압과 접지 방식

단심 케이블은 상마다 시스가 따로 있어 유기전압이 커지므로 시스 접지 방식을 정한다.

편단접지는 한쪽만 접지하고 타단을 개방하며, 시스 전류가 거의 없다.

크로스본드 접지는 구간을 셋으로 나눠 상을 교차 연결하고, 구간별 유기전압을 상쇄한다.

시스 유기전압은 종단부 접촉 시 감전 위험을 줄이기 위해 100V 이하로 제한한다.

양단접지는 유기전압이 가장 작지만 손실이 커서 장거리에는 쓰지 않는다.

구간 수 검토 예제

앞에서 본 문제의 정답은 편단접지다. 이제 편단접지 구간을 검토하는 예제를 보자.

케이블 길이 L은 1,200m, 편단접지 구간 길이 l은 400m다.

구간 수 n은 L을 l로 나눈 값이므로 1,200을 400으로 나누면 3이다.

구간 수가 3이면 분리 지점은 2곳이고, 구간 전압이 100V 이하인지 확인한다.

시험 포인트 정리

시험에서 자주 틀리는 점을 정리한다. 첫째, XLPE를 PE와 같은 온도로 쓰는 실수다.

둘째, 가교를 절연 두께 증가로 잘못 쓰는 경우가 많다.

가교는 분자 사슬을 망 구조로 결합해 내열성을 높이는 화학적 처리다.

셋째, 접지방식을 설명할 때 편단접지와 양단접지의 손실 차이를 빠뜨리는 실수가 있다.

정리하면 XLPE는 열경화성과 90℃, 접지는 편단접지와 크로스본드 접지를 구분해 답한다.