전력선이 보호된 변전소에서 중장비 직접 매설 또는 장거리 배전 환경으로 확장될 때 전기적 성능 사양만으로는 부족합니다. 케이블은 설치 중 인장 하중, 중장비 차량 통행으로 인한 압축력, 지질 변화의 충격을 포함한 엄청난 기계적 응력을 견뎌야 합니다.
내구성 성능에 대한 이 보고서는 YJV62 및 YJV72 케이블(35kV 이상 정격)의 구조 엔지니어링 특성을 분석하여 중압 배전 및 변전소 네트워크의 핵심 구성 요소로 만드는 기계적 및 물리적 원리를 자세히 설명합니다.
구조 분석: 이중 장갑의 기계적 특성
YJV62/YJV72 케이블(구조 단면 참조)의 특징은 이중 장갑 보호 시스템입니다. 이 설계는 중복되지 않으며 각 장갑층은 특정 기계적 기능을 수행합니다.
내부 층: 조강선 (인장 보호)
주요 기능: 인장력에 대한 주요 하중 지지 요소 역할을 합니다.
엔지니어링 원리: 케이블은 깊은 도랑이나 수직 샤프트에 설치하는 동안 엄청난 인장력을 받습니다. 조강선 층은 이 축 방향 하중을 지지하여 구리 도체의 인장 변형을 방지합니다. 이러한 변형은 전기 저항을 증가시키고 케이블에 영구적인 손상을 유발할 수 있습니다.
적용 중요도: 상당한 고도 변화가 있는 장거리 수평 인발 및 수직 설치(라이저)에 필수적인 요구 사항입니다.
외부 구조: 강철 테이프 (측면 보호)
주요 기능: 측면 압력에 대한 저항.
엔지니어링 원리: 매설되면 케이블은 정적 토양 압력과 동적 하중(얕은 도랑 위를 주행하는 대형 트럭과 같은)을 모두 받습니다. 강철 테이프 층은 방사형 보호 기능을 제공하여 외부 압력을 케이블 둘레에 분산시켜 XLPE 절연체의 변형을 방지합니다. 이러한 변형은 35kV 전압 레벨에서 절연 파괴로 이어질 수 있습니다.
적용 중요도: 도로 아래, 철도 건널목, 중공업 지역에 직접 매설하는 데 필수적인 기능입니다.
적용 시나리오: 기계적 특성과 인프라 요구 사항 일치
YJV62/YJV72 케이블은 고응력 환경을 위해 특별히 설계되었습니다. 이러한 시나리오에서 부적절한 케이블을 사용하면 치명적인 고장이 발생할 수 있습니다.
A. 변전소 입출력선
변전소는 밀집되고 복잡한 케이블 레이아웃과 높은 고장 전류 위험이 특징입니다. 이중 금속 장갑 구조는 밀집된 케이블 도랑 내에서 중요한 전자기 차폐(방사형 전기장 제한) 및 물리적 보호 기능을 제공하여 엄청난 단락 전자기력이 고장 시 케이블의 물리적 변형이나 파열을 일으키지 않도록 합니다.
B. 중장비 직접 매설 / 장거리 송전
35kV 선로를 개방된 지형에 포설할 때 콘크리트 도관을 사용하는 것은 경제적으로 실현 가능하지 않은 경우가 많습니다. 직접 매설에는 케이블이 토양 침하, 뿌리 침투 및 설치류 피해를 견뎌야 합니다. 외부 강철 테이프 구조는 필요한 장갑 보호 기능을 제공하여 케이블이 암석으로 된 되메우기 재료와 직접 접촉하고 지반 침하로 인한 지속적인 굽힘 응력을 견딜 수 있도록 합니다.
C. 도로 및 교량 횡단
동적 교통 하중은 강렬하고 주기적인 측면 압력을 발생시킵니다. 이중 장갑 설계(조강선 또는 강철 테이프 사용)는 수평 방향 드릴링(HDD) 설치 및 도로 횡단 응용 분야에 대한 최소 기술 표준을 나타냅니다.
핵심 엔지니어링 원리: 35kV에서의 열 및 전기 동적 특성
35kV에서의 작동은 저전압 시스템에서 발견되는 것보다 훨씬 높은 전기적 응력을 발생시킵니다. YJV62/YJV72 시스템은 고급 재료 과학을 통해 이 문제를 해결합니다:
- XLPE 절연 강도: 가교 폴리에틸렌(XLPE) 절연체는 부분 방전 없이 높은 전기장 구배를 견딜 수 있도록 특별히 설계되었습니다. 35kV에서는 절연체 내의 미세한 공극조차도 "전기 트리잉"을 유발하여 궁극적으로 절연 파괴로 이어질 수 있습니다. 이 케이블은 정밀 압출 공정을 사용하여 두꺼운 절연층을 생성하여 이러한 공극을 효과적으로 제거합니다.
- 반도전층: 도면은 구리 도체 위와 금속 차폐 아래에 있는 검은색 재료 층을 보여줍니다. 이것이 반도전 차폐층입니다. 기능은 전기장을 균일하게 하고 전기장 응력 집중 지점을 방지하는 것입니다. 그렇지 않으면 이러한 응력 집중 지점은 공기 이온화를 유발하여 XLPE(가교 폴리에틸렌) 절연체가 내부에서부터 열화될 수 있습니다.
- 정전 용량 충전 전류: 35kV 전압에서 케이블은 대형 커패시터처럼 작동합니다. 장거리 송전 중에는 이 전류가 상당하여 케이블의 유효 전류 운반 능력을 감소시킬 수 있으므로 엔지니어는 정전 용량 충전 전류를 고려해야 합니다. XLPE 절연체 및 반도전층의 정밀한 기하학적 설계는 이러한 유전체 손실을 최소화하는 것을 목표로 합니다.
현장 설치 및 지질 비상 매뉴얼
35kV 장갑 케이블을 포설하려면 중장비를 사용하고 물리적 설치 사양을 엄격하게 준수해야 합니다. 현장 엔지니어는 다음 요구 사항이 충족되는지 확인해야 합니다:
- 인장 계산: 최대 허용 인발 인장력을 초과하는 것은 엄격히 금지됩니다. 35kV 장갑 케이블의 경우 이 한계는 일반적으로 도체 단면적과 강선 인장 강도를 기준으로 계산됩니다. 이를 초과하면 구리 도체의 영구적인 인장 변형이 발생할 수 있습니다.
- 굽힘 반경 제한: 장갑 층에 두꺼운 강선과 강철 테이프가 사용되므로 최소 굽힘 반경은 케이블 직경의 20배(인발 과정 중에는 최소 25배) 이상으로 엄격하게 유지해야 합니다. 더 작은 반경으로 굽힘을 강제하면 강철 테이프가 안쪽으로 버클링되어 XLPE 절연층을 압착하고 케이블이 정격 35kV 성능 사양을 충족하지 못하게 될 수 있습니다.
- 도랑 침상 및 열 안정성 되메우기:
- 암석 위에 케이블을 직접 포설하는 것은 엄격히 금지됩니다. 최소 100mm 두께의 모래 또는 선별된 흙 침상층을 설치해야 합니다.
- 고압 송전 프로젝트에서는 주변 토양의 열 저항이 중요합니다. 열 안정성 되메우기 재료를 사용하여 열 축적(전기 저항 증가 및 케이블 수명 단축으로 이어질 수 있음)을 방지해야 합니다.
- 케이블 위에 콘크리트 보호 슬래브 또는 경고 테이프를 설치하십시오.
- 케이블 조인트의 중요성: 35kV 시스템의 경우 현장 조인트(케이블 연결 지점)가 가장 약한 고리입니다. 설치 중 환경 조건을 엄격하게 제어해야 하며 조인트 조립 중 습도 수준은 지정된 한계 미만으로 유지해야 합니다. 스트레스 콘(또는 스트레스 완화 콘)은 케이블 스트리핑 지점에서의 전기장 분포를 효과적으로 제어하기 위해 자격을 갖춘 인력이 설치해야 합니다.
- 외피 연결 및 접지: 조강선 및 강철 테이프는 단말기에서 안정적으로 연결 및 접지되어야 합니다. 35kV 도체에 의해 장갑에 유도된 순환 전류는 과열을 방지하기 위해 적절하게 관리되어야 합니다.
엔지니어링 FAQ
- Q: 강철 테이프 대신 두꺼운 강선을 사용하는 이유는 무엇입니까?
A: 강철 테이프는 측면 압력(압축)에 대한 우수한 저항성을 제공하지만 인장 강도는 매우 낮습니다. 35kV 케이블은 무겁고 설치 중 장거리 인발이 필요한 경우가 많습니다. 두꺼운 강선은 구조 프레임워크 역할을 하여 설치 중 케이블의 무게를 지지하고 내부 케이블 코어의 손상을 방지합니다. - Q: YJV62/YJV72 케이블을 수직 샤프트에 설치할 수 있습니까?
A: 예, 하지만 이러한 설치는 상당한 인장 하중을 수반합니다. 강선 장갑 구조는 이 목적을 위해 특별히 설계되었습니다. 그러나 케이블은 자체 무게를 지지하기 위해 정기적으로 적절하게 고정(클램핑)되어야 합니다. 클램프는 외부 PVC 외피를 손상시키지 않아야 합니다. 그렇지 않으면 습기가 스며들어 강철 테이프에 도달하여 빠른 부식을 유발할 수 있습니다. - 이중 장갑이 열 방출에 어떤 영향을 미칩니까?
답변: 금속층은 열 전도성이 좋아 방사형 열 방출을 촉진합니다. 그러나 여러 개의 장갑 케이블이 가까이 포설되는 경우(예: 케이블 덕트 내에 촘촘하게 묶인 경우) 상호 가열 효과가 발생합니다. 결과적으로 전류 운반 능력(정격 전류)은 그룹 내 케이블 수와 주변 토양의 열 저항에 따라 감소해야 합니다.
