전력케이블 허용전류계산 - ③불평형 부하계산

전력케이블 허용전류계산 - ③불평형 부하계산

1. 불평형 부하 계산

평형부하의 경우 상시 허용전류 계산식은 식 I-1과 같으나 불평형부하조건의 경우에는 다음

으로 계산하여야 한다.

여기서,△θp : 도체 온도상승분[℃]

θc.p : 도체 최고허용온도[℃]

Wc.p : P번째 케이블의 도체손실 (=I^2pR)

θa : 주변온도[℃]

Wd.p : P번째 케이블의 유전체 손실[W/m]

Ws.p : P번째 케이블 시스손실[W/m]

λ1.p : 시스손실의 비(Ws.p/Wc.p)

T1 : 시스간의 열저항[℃-m/W]

T3 :외피의 열저항[℃-m/W]

T4' : 표면에서 관로 내부까지의 열저항[℃-m/W]

T4'' : 열저항[℃-m/W]

n : 심선수

 

또,T43, TD43 및 WINI는 식 I-17,식 I-22및 Wk를 불평형 부하조건에 맞게 변경한 것으로 아래 식과 같다.

여기서,Lf : 부하손실률

Lp : P번째 케이블(혹은 관로)의 중심까지의 깊이[mm]

Dχ : 부하손실률이 미치는 영향의 등가 직경

(210.82mm=0.3in)

Dc : 케이블 외경(혹은 관로 외경)

F : 상호가열효과를 계산하기 위한 중첩계수

평형부하인 경우는 식 I-18의 [ ]부분이며,

불평형부하인 경우는 1이다.

Wc.k : k번째 케이블의 도체손실 [W/m]

Wd.k : k번째 케이블의 유전체손실 [W/m]

Ws.k :k번째 케이블의 시스손실 [W/m]

λl.k : 도체손실과 시스손실의 비 (=Ws.k/Wc.k)

< Fig01. 정태용량 계산 알고리즘 >

 

2. 단시간 허용 전류

일정한 전류 I1이 충분히 긴 시간동안 공급되어 케이블 및 주변 매질이 열적으로 안정상태가 된후,I1 보다 큰 I2가 t시간 동안 가해질 때 온도에 따라 변동하는 도체 전기저항을 고려하여 규정된 도체 최고 허용온도를 넘지 않는 전류를 단시간 허용전류라 한다.

단시간 허용전류는 상시 허용전류에 다음 식 I-28을 곱하여 구한다.

단시간 허용전류계산 알고리즘은 그림 I-4와 같다.

여기서,r : θmax/θR(∞)

t : 비상 부하정격 I2가 가해지는 시간 [H]

IR : 100% 부하율의 정상상태 허용전류 [A]

I1 : 비상 부하 발생 전의 부하전류 [A]

I2 : 비상부하 종료시점에서 최고허용온도 θmax를

넘지 않는 비상부하 전류(I2 ≤ 2.5IR) [A]

h1 : I1/IR

R1 : 부하전류 I1일 때 도체저항 [Ω/m]

Rmax : 비상부하 종료 시점의 도체 저항 [Ω/m]

RR : IR 부하 때의 도체저항 [Ω/m]

θmax : 비상부하 종료시점에서 도체온도 상승분 [℃]

θR(T) : IR을 공급한 후 t시간 이후의 도체온도 상승분 [℃]

θR( ∞ ) : 정상상태의 도체 최고 허용온도 상승분 [℃]

유전체 손실에 의한 온도상승 효과는 상시 허용전류 계산시 유전체손실에 의한 온도상승분 △θd

를 계산하여 식 I-28의 θmax, QR(t) 및 △θ(∞) 에 각각 △θd를 뺀 온도를 사용하여 비상 부하정

격을 계산하며,이때 저항 RR,Rmax 및 R1 은 변화시키지 않는다.

 

< Fig02. 비상 부하정격 계산 알고리즘 >