전선 굵기 결정

전선 굵기 결정이란

전선 굵기 결정은 송전 조건을 만족하는 최소 단면적의 도체를 고르는 설계 작업이다.

허용전류, 전압강하, 기계적 강도를 각각 검토해 가장 큰 단면적을 채택한다.

세 조건은 서로 상충하므로 하나만 보면 답안의 논리가 서지 않는다.

세 검토 기준과 굵기 영향

굵기는 허용전류, 전압강하, 기계적 강도, 코로나 임계전압을 검토해 정한다.

허용전류는 열적 한도로 정해진다. 전류가 늘면 굵기도 커져야 한다.

전압강하는 거리가 길수록 커지기 쉽다. 장거리일수록 굵은 전선이 필요하다.

기계적 강도는 자중, 풍압, 빙설 하중과 이도를 함께 본다. 경간이 길수록 강한 전선을 쓴다.

초고압 선로에서는 코로나 임계전압이 굵기 결정의 핵심 조건이 된다.

전압강하 식과 굵기의 관계

선로 임피던스 때문에 수전단 전압은 송전단 전압보다 낮아진다. 이 차이가 전압강하다.

3상 선로의 전압강하는 이 식으로 근사한다. 각 항목의 뜻을 짚고 가자.

굵기를 키우면 저항 R이 줄어 전압강하가 작아진다.

굵기 증가가 R을 줄이고 전압강하를 낮추는 흐름을 기억한다. 단, 굵기는 다른 조건과 함께 정한다.

3상 송전 전류 계산

3상 송전 전류는 송전 전력을 전압과 역률로 나눠 구한다.

전력 30,000kW, 전압 154kV, 역률 0.9를 대입해 본다.

계산하면 약 125A가 된다. 이 전류를 허용전류와 비교해 단면적을 정한다.

전압을 kV 단위로 넣은 결과라서 상식 범위에 있는 값이다.

허용전류 기준 굵기 예제

허용전류 기준으로 굵기를 정하는 예제다. 전류 밀도는 설계표에서 얻는 값으로 가정한다.

필요 단면적은 부하 전류를 전류 밀도로 나눈 값이다.

100을 5로 나누면 20mm²다. 단위는 A, A/mm², mm²로 맞는다.

이 값은 허용전류만 본 결과다. 전압강하 기준 단면적이 더 크면 그 값을 택한다.

직접 풀어 보자.

헷갈리는 점과 정리

가장 흔한 실수는 검토사항을 허용전류 하나로 줄이는 것이다.

기준 주위온도와 다르면 보정계수를 곱하고, 설치 조건에 따른 전류 저감율도 적용한다.

기계적 강도는 허용전류와 무관한 항목이 아니다. 자중, 풍압, 빙설 하중과 이도를 함께 본다.

세 검토 결과를 모두 놓고 최종 굵기를 정해야 한다.

직접 풀어 보자. 세 결과 중 어떤 값을 택하는지 생각해 보자.