지중케이블의 냉각방식

지중케이블의 냉각방식

(1) 서론

  ① 케이블과 변압기, 발전기, 전동기 등의 용량은 온도 상승에 의해서 제한된다.

  ② 케이블에 전류가 흐르면 저항손, 유전체 손, 시스손 등의 전력 손실이 발생하고, 이들 손실이 열에너지로 변환되어 케이블의 온도를 상승시킨다.

  ③ 케이블의 온도가 허용온도 이상으로 상승하게 되면 절연체의 절연열화 내 지는 절연파괴가 될 수 있으므로 허용전류 범위 이내에서 사용해야 한다.

  ④ 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동한다. 케이블의 온도 상승은 단 순히 발생되는 열량에 의해서만 결정되는 것이 아니라, 케이블의 온도가 주위 온도보다 높아졌을 때 주위로 열이 발산되는 과정에서의 열저항에 의 해서도 좌우된다.

  ⑤ 즉, 케이블에서 열이 많이 발생한다고 해도 그 열이 주위로 발산되는 것이 용이하면(열저항이 작으면) 케이블의 온도는 별로 올라가지 않을 것이다.

  ⑥ 따라서 냉각장치를 사용해서 케이블에 발생된 열이 쉽게 발산될 수 있도록 하면, 즉, 냉각시켜 주면 케이블의 송전용량을 증대시킬 수 있다.

  ⑦ 냉각에 의해 용량을 증대시키는 것은 케이블뿐만 아니라 발전기, 전동기 및 변압기의 경우도 마찬가지이다.

(2) 케이블의 냉각방식

  ① 관로 간접수냉식

많은 케이블을 부설하는 관로 중앙 내부에 냉수 관로를 따로 설치해서 케이블의 발생 열을 흡수하는 방식이다.

  ② 관로 직접 수랭식

케이블을 수용하는 관에 직접 냉수를 통수시켜 냉각시키는 방식이다. 케이 불에 직접 수압이 작용하므로 내수성과 수트리 등을 고려해야 한다.

케이블-냉각방식

 ③ 트러프 내의 간접 수랭식

케이블을 수용하는 트러프 내에 냉수관 또는 공기관을 설치해서 냉각시키는 방법이다. 냉각효율은 나쁘다.

  ④ 암거 내에서 기냉식

다수의 케이블을 포설하는 암거에 통풍기, 환풍기로 공기를 순환시켜 냉각시키는 방식이다.

  ⑤ POF 케이블 사용

POF 케이블은 파이프형 OF 케이블로 OF 케이블의 오일을 적당한 지점에서 냉각시켜 순환시키는 방식이다.

  ⑥ 관로 기중 케이블 사용

   ㄱ. 동 또는 알루미늄 도체를 강관, 알루미늄관 또는 스테인리스 강관에 넣고, 에폭시 수지제의 스페이서로 지지(절연)하고, 관내를 SF6 가스로 충진 한 것이다

   ㄴ. SF6 가스는 유전율이 거의 공기와 같기 때문에 OF 케이블에 비해 정전 용량이 1/10 정도로 적게 되어 충전용량이 적어서 송전용량이 가공전선과 거의 같은 정도가 된다.

   ㄷ. 유전체 손이 매우 작아서 온도 상승 정도가 낮다

   ㄹ. 케이블 단위길이가 짧기 때문에 접속개소가 많아지고, 용접 시의 접속 방법 및 작업환경에 특별한 주의가 요구된다   

  ⑦ 극저온 케이블 사용

   ㄱ. 고순도의 동 또는 알루미늄을 도체로 사용하고, 영하 190~250℃의 극저 온으로 냉각시켜 도체저항을 극히 작게 감소시킴으로써 대전류를 통전시 키도록 한 케이블이다.

   ㄴ. OF 케이블의 중공 부분에 액체수소 또는 액체질소를 순환시켜 냉각시키는 방법도 시도되고 있다.

  ⑧ 초전도 케이블 사용

   -니 오브 또는 니요브-티탄 등의 초전도 재료를 도체로 사용하고 액체헬륨 또는 액체질소로 온도를 영하 200℃이하로 낮추어 초전도성을 가지게 하여 대전류를 통전시키는 방법이다.