케이블 굵기 선정 공식 - keibeul gulg-gi seonjeong gongsig

케이블 굵기를 선정하는 방법이 정리를 한번 해야겠다는 생각이 드는 군요. 오늘은 일단 600V 저압 케이블에 대해서 케이블 굵기를 선정하는 절차를 정리 한번 하도록 하겠습니다. 잠시 한전의 22.9kV 전력케이블 허용전류 계산을 보니 너무 많은 차이가 나는 군요. 

■ 케이블 사양

  - 정격전압 600V, 절연: 가교 폴리에틸렌(XLPE), 외피:FR-PVC

■ 설계기준

 - 480V 이하의 전압에 사용되는 전력용 케이블은 전압 600V, 도체온도 90℃의 정격을 갖는 절연재료로 절연하여야 한다. 6.6kV 및 600V용 전력케이블은 가교 폴리에틸렌 (XLPE) 절연을 사용하여야 한다. 60㎟ 이하의 케이블은 다심케이블을 사용하며, 600V 전력케이블 도체의 최소굵기는 3.5㎟를 사용한다.

- 모든 부하 회로용 도체 각각은 전부하정격의 125% 전류를 부담할 수 있는 굵기로 하고 변압기 1차 및 2차 간선케이블의 용량은 변압기 최대 정격의 115%를 연속적으로 부담 할 수 있어야 한다. 따라서 480V 전동기 케이블 전류 허용용량은 전부하 전류의 125%로 한다.

- 전압강하 허용은 전부하 운전시, 480V 전동기 및 인입 케이블은 정격 전압의 3%, 기동시 480V MCC 전동기용 케이블은 정격전압의 12%로 한다.

■ 케이블 굵기 선정 절차

■ 케이블 설치 조건별 허용전류

  - 60㎟ 이하는 3C 케이블 기준임

  - 전설관에 설치시 전선관의 이격 거리는 전선관 한 개의 직경보다 크게 유지된경우임

■ 케이블 최대 허용긍장

- 전동기 부하의 최대 허용 긍장은 기동시와 전부하 운전시의 최대 허용 긍장을 각각 계산하여 짧은 긍장을 택함

- 전동기의 기동전류는 전부하 전류의 6배로 하며,  전동기 기동시의 역율(cosθ)은 0.2로 가정한다.

 - 케이블 선로정수(R, X)는 아래의 케이블 선로정수를 적용한다.

■ 허용긍장표

  - 도체 온도 90℃, 주위온도 20℃ 기준임

■ 케이블 보정계수

 케이블의 전류 용량은 아래의 조건들에 의해 영향을 받으므로 각 케이블 설치 상태에 따라, 주위온도와 도체온도에 따른 보정계수에 의하여 보정을 하여야 합니다.

 - 주위온도 보정계수

- 도체 온도 보정계수

■ 케이블 선로정수

- 도체 온도는 90℃ 기준이며,  상기 선로정수는 전기설비 기술계산 핸드북(Page Ⅱ-102, 표 6.15)의 자료를 참조

1. 케이블 용량 계산 예(순서도에 따라서 계산하겠습니다)

  가. 전동기 부하 용량 1.5kW, 역률0.72, 설치거리 300m인 곳에 설치하는 경우

  나. 전부하전류 I=1500/(1.732*460*0.72)=2.6A

  다. 케이블 굵기 선정 

    ■ 케이블 전류 용량 계산 = 2.6(전부하전류)*1.25=3.25A

    ■ 케이블 굵기 선정

       - 케이블 설치조건별 허용전류표에서(첫번째 표) Open Top Tray로 설치하는 경우, 3.25A보다 큰 12A를 선택하면,           케이블 굵기는 3.5㎟를 선택하게 됨

    ■ 전압강하 계산

       - 케이블 선로정수표로 부터 3.5㎟의 R은 6.76, X는 0.11(Ω/㎞)를 찾고

       - 전압강하는 Vr=√3*I(R Cosθ + X Sinθ) = 1.732*2.6*(6.76*300/1000*0.72+0.11*300/1000*0.69)= 6.67V,  여기서           300/1000은 선로정수가 1000m기준이므로, 300m로 환산을 했고요.     

       - 설계조건에서 전압강하는 12%이므로(0.12*460V)=55.2V인데, 6.67V이므로 전압강하 조건을 만족하므로 케이블           굵기는  3.5㎟로 확정됩니다.

    ■ 케이블 최대 허용긍장 

       최대허용 긍장은 기동시와 전부하 운전중 작은 값인 1,580m를 적용합니다. 

      - 기동시 L= 460*0.12*1000/(1.732*3.4*6*(6.76*300/1000*0.2+0.11*300/1000*0.98) = 3,567m

      - 전부하 운전시 L= 460*0.03*1000/(1.732*3.4*(6.76*300/1000*0.72+0.11*300/1000*0.69) = 1,580

[ 참고문헌]

 1. IEEE Std 835, Power Cable Ampacity Tables

 2. 화력발전소 설계서