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안녕하세요! 오늘은 전력 케이블의 시스 유기전압을 낮추는 방법 중 하나인
크로스 본딩 접지 방식에 대해 알아보겠습니다.
이 전압이 높아지면 전력 손실 증가, 유도장해 발생, 아크 및 스파크 위험으로 인해 케이블이 손상될 수 있습니다.
따라서, 유기전압을 100V 이하로 낮추는 것이 필수적이며, 이를 위해 적절한 접지 및 보호 장치가 필요합니다.
이번 글에서는 크로스 본딩 접지 방식과 SVL(Sheath Voltage Limiter) 보호장치를 통해 전력 케이블의 유기전압을 효과적으로 낮추는 방법을 자세히 알아보겠습니다.
Ⅰ. 전력 케이블의 유기전압과 문제점
유기전압이 발생하는 원인
- 케이블 도체에 흐르는 전류로 인해 금속 시스에 전압이 유기됨
- 이 전압이 높아지면 시스에 전류가 흐르면서 전력 손실이 발생
- 일정 수준 이상이 되면 아크(Spark) 발생으로 케이블 손상 위험 증가
유기전압을 낮춰야 하는 이유
- 전력 손실 최소화 및 송전 효율 향상
- 유도장해 방지로 인한 신뢰성 확보
- 아크 및 스파크 방지로 안전성 향상
Ⅱ. 유기전압 저감 대책 3가지
1️⃣ 케이블 연가(Transposition)
- 케이블을 연가(꼬아서 배치)하면 시스 유기전압을 매우 낮출 수 있음
- 하지만 케이블 포설 작업이 어려워 실무에서 적용이 힘든 단점이 있음
2️⃣ 케이블 배열
- 케이블을 정삼각형 배치하면 유기전압이 최소화됨
- 그러나 시공 시 현실적인 제약이 많아 적용이 어렵다
3️⃣ 케이블 접지 방법
전력 케이블의 유기전압을 낮추기 위한 가장 효과적인 방법은 접지 방식 적용입니다.
다음과 같은 방법이 있으며, 크로스 본딩 접지 방식이 가장 효율적입니다.
Ⅲ. 케이블 접지 방식 3가지
1️⃣ 편단접지 (Single-Point Bonding)
✔ 한쪽만 접지하고 반대쪽은 개방하는 방식
✔ 유기전압이 점진적으로 증가하며, 고장 시 비접지단의 전압이 급격히 상승하는 단점 존재
✔ 발전소 및 변전소 등 선로 길이가 짧은 경우에 적용
✔ 개방된 시스에는 서지 보호장치(Surge LA, Surge Limiter) 설치 필요
2️⃣ 양단접지 (Both-Ends Bonding)
✔ 시스를 두 곳 이상에서 접지하여 유기전압을 낮추는 방식
✔ 하지만 시스에 큰 전류가 흐르면서 전력 손실이 커지고 송전 용량 감소
✔ 장거리 케이블에는 적합하지 않음
3️⃣ 크로스 본딩 접지 방식 (Cross Bonding)
✔ 장거리 케이블에서 유기전압을 최소화하는 최적의 방법
✔ 케이블을 3개 구간으로 나누어 시스를 교차 접속 후 양단 접지하는 방식
✔ 유도 전압을 상쇄해 시스 전류를 최소화하고 전력 손실을 줄임
✔ 서지 보호 장치를 함께 적용하면 안전성 극대화 가능
Ⅳ. 크로스 본딩 접지 방식 적용 방법
1️⃣ 케이블을 3개 구간으로 나누고 시스를 교차 접속
- 1구간과 2구간, 2구간과 3구간의 시스를 교차 연결
- 최종적으로 3구간과 1구간을 다시 연결하여 폐루프 형성
2️⃣ 양단 접지를 수행하여 시스 유기전압을 최소화
- 교차 접속된 시스는 양단에서 접지하여 전력 손실을 방지
3️⃣ 서지 보호장치(Surge LA, Surge Limiter) 추가
- 접지 포인트에 보호장치를 설치하여 순간적인 과전압 방지
Ⅴ. 절연통 보호장치 (SVL: Sheath Voltage Limiter)
전력 케이블의 유기전압을 효과적으로 제한하기 위해 SVL(Sheath Voltage Limiter) 보호장치가 사용됩니다.
1️⃣ 절연통 보호장치란?
- CCPU(Cable Covering Protection Unit) 라고도 하며,
- 산화아연(ZnO) 소자를 사용하여 이상전압을 억제하는 소형 피뢰기 역할
2️⃣ SVL 결선 방식
✅ 대지 접지 방식
- 절연접속함에 유기된 이상전압을 SVL을 통해 대지로 방전하는 방식
- 크로스 본딩 리드선의 길이는 2m 이내로 제한하여 방전 효과 최적화
✅ 교락 접지 방식
- 각 상 절연접속함에 2개의 보호장치를 사용하여 시스와 연결 후 대지 접지
- 보호 효과는 뛰어나지만 장치가 2개씩 필요해 비경제적
✅ 교락 비접지 방식
- 시스 양단을 보호장치로 바이패스(Bypass)하고 대지에는 접지하지 않는 방식
- 서지 억제 효과가 가장 뛰어나며, 국내 154kV 및 345kV 지중선로에서 널리 사용
🚀 결론 및 요약
✔ 전력 케이블에서 유기전압을 낮추는 것이 필수적
✔ 유기전압을 저감하는 방법으로 연가, 정삼각형 배열, 접지 방식 등이 있음
✔ 크로스 본딩 접지 방식이 가장 효과적이며, 전력 손실을 최소화하고 송전 효율을 높임
✔ SVL(Sheath Voltage Limiter) 보호장치를 함께 적용하면 전력선의 안정성이 극대화
📌 다음 시간에는 전력 케이블의 유도장해 문제와 그 해결 방법에 대해 자세히 알아보겠습니다!