전력케이블 손실

정의와 구성

전력케이블 손실은 저항손, 유전체손, 연피손의 합으로 구성된다.

도체에서는 저항손, 절연체에서는 유전체손, 금속 연피에서는 연피손이 생긴다.

세 손실은 원인이 달라 설계 단계부터 따로 구분해 다뤄야 한다.

저항손

저항손은 전류의 제곱에 도체 저항을 곱한 줄 손실이다.

교류에서는 표피효과와 근접효과로 유효 단면적이 줄어 저항이 직류보다 커진다.

그래서 저항손을 줄이려면 도전율이 높은 연동선과 큰 단면적을 쓴다.

저항손은 세 손실 가운데 가장 크다.

유전체손

유전체손은 절연체에 교류 전압을 가할 때 생기는 손실이다.

손실 전류 I_R은 전압과 동상이고, 충전전류 I_C는 전압보다 90° 앞선다.

두 전류의 비인 tanδ로 유전체손을 나타낸다.

단심 케이블의 유전체손은 ω, C, V², tanδ에 비례한다.

연피손

연피손은 금속 시스에 유기된 와전류와 순환전류에 의해 생긴다.

단심 케이블은 연피 전류가 크게 흘러 연피손이 크다. 3심 케이블은 세 상의 자속이 상쇄되어 무시할 수 있다.

저감 방법은 단심 케이블의 근접 시공 회피, 연가, 시스 접지 방식 선정이다.

연피손은 연피 저항률이 낮을수록, 전류와 주파수가 클수록 커진다.

tanδ를 쓰는 이유

tanδ는 손실 비율을 직접 나타내며, 시험에서 이유를 자주 묻는다.

δ가 작을 때 sinδ와 거의 같아 측정값 비교와 해석이 쉽다.

절연 진단은 전압을 단계적으로 올려 tanδ 변화를 본다.

tanδ 증가로 흡습, 오손, 보이드를 판단하되 부분방전 영향은 따로 본다.

직접 풀기

지금까지 배운 내용을 직접 적용해 보자.

3심 케이블의 연피손이 작은 이유를 골라 보자.

정리

앞 문제의 정답은 세 상의 자속이 서로 상쇄되기 때문이다.

정리하면 케이블 손실은 저항손, 유전체손, 연피손의 합이다.

저항손은 도체, 유전체손은 절연체, 연피손은 금속 연피에서 생긴다.

손실 대책은 종류별로 나눠 답해야 한다. 3심 케이블은 연피손을 무시할 수 있다.