전력케이블 반도전층과 차폐층

반도전층과 차폐층

반도전층과 차폐층은 전력케이블의 전계를 제어하는 핵심 층이다.

반도전층은 도체와 절연체 사이의 전계를 완화하는 층이다.

차폐층은 절연체 바깥을 감싸 전위를 접지 전위로 낮추는 층이다.

두 층은 위치는 달라도 전계 분포를 제어하는 같은 목적을 가진다.

케이블 층 구조

케이블은 도체를 중심으로 여러 층이 동심원으로 겹친 구조다.

도체 바로 바깥에 내부 반도전층이 있고, 절연체를 지나 외부 반도전층이 이어진다.

차폐층은 외부 반도전층 바깥을 감싸며, 맨 바깥에는 외피가 씌워진다.

두 반도전층은 절연체와 밀착해 공기 틈이 생기지 않도록 한다.

전계 집중과 공극

전력케이블 절연체의 전계는 도체 중심으로부터 거리에 따라 달라진다.

도체 표면에 돌기가 있으면 그 부분에 전계가 몰려 부분방전이 시작된다.

내부 반도전층은 도체 표면의 요철과 곡률을 완화해 이 집중을 없앤다.

절연체 안의 공극은 전계 집중을 더 키운다. 부분방전은 전기트리로 자라 절연파괴로 이어진다.

그래서 반도전층은 절연체와 밀착해 공극과 돌기를 없앤다.

차폐층 접지 방식

차폐층 접지 방식은 시스에 유기되는 전압과 전류로 정한다.

편단접지는 한쪽 끝만 접지하고 반대쪽은 개방한다. 시스 전류가 거의 흐르지 않는다.

양단접지는 시스 유기전압을 줄이지만 큰 순환전류가 흘러 손실과 송전용량 감소를 부른다.

크로스본드는 구간을 3등분해 시스를 교차 연결한다.

세 구간의 유기전압이 상쇄되어 장거리 케이블에 주로 쓴다.

접지하면 유기전압은 줄고 순환전류가 늘며, 접지하지 않으면 유기전압이 올라 감전 위험이 생긴다.

흔한 실수와 정리

정답은 3등분이다. 크로스본드는 구간을 3등분해 시스를 교차 연결한다.

반도전층은 전계 집중을 막고, 차폐층은 접지로 전위를 낮춘다.

접지하면 순환전류와 손실이 커지고, 접지하지 않으면 유기전압이 상승해 감전 위험이 생긴다.

장거리 선로에서는 크로스본드를 주로 쓴다.

가장 흔한 실수는 두 층을 같은 기능으로 설명하는 것이다.

기출에서는 차폐층 구분과 목적, 접지·미접지 현상을 묻는다.