전선관련 정보
전선이란?
전선은 전기설비기술기준에서 "강전류전기의 전송에 사용하는 전기도체, 절연물로 피복한 전기도체 또는 절연물로 피복한 위를 보호피복으로 보호한 전기도체를 말한다"고 정의되어 있다.
전선은 발전소나 변전소에서 보내는 전기를 안전하게 보내기 위한 중요 설비 중 하나로 전기저항률이 낮은 구리 알루미늄이 이용된다.
송전선 등 초대 거리를 가공 부설하는 경우는 전기 저항률이 비교적 높지만 밀도가 작고 가벼운 알루미늄이 이용된다.
전선 크기는 굵어질수록 전기저항이 적어지고 흐를 수 있는 전류(허용 전류)가 커진다.
또한 전압 강하도 작아진다는 특성이 있다.
그러나 큰 사이즈의 전선은 무게가 무거워 비용 상승으로 이어진다는 단점이 있다.
부하 용량에 따른 전선 사이즈를 선정하지 않으면 불필요한 비용 상승으로 이어지기 때문에 전기설비 설계자에게는 경제설계가 요구된다.
전선 선정기준 및 선정방법
전선은 공급대상 부하용량, 전선부설거리 등을 감안하여 적합한 전선종류나 크기를 전기설계자가 계획하여야 한다.
전선의 종류와 용도의 조합은 방대하며, 그 선정에 있어서는 설계자의 지식에서 '사용 목적에 합치한 성능을 가진 전선'을 적정하게 선택해야 한다.
케이블과 전선의 종류와 크기는 비용에 그대로 반영된다.
과도한 성능을 가진 케이블을 선정하지 않고 비용과 성능의 양면을 만족하는 전선을 선정할 수 있도록 전선의 종류, 성능, 가격 등을 이해하는 것이 전기설비 설계자에게 요구된다.
특징이나 기능을 충분히 이해하는 것이 중요하다.
전선의 안전 대책
사람이 쉽게 닿는 장소에 전선을 부설하는 경우 도체를 다중으로 피복하여 안전성을 높인 케이블을 선정하고 만져도 지장이 없도록 조치를 수행한다.
절연전선 등 견고한 시스체가 존재하지 않는 전선은 금속관이나 합성수지관 등 전선관에 수용함으로써 보호하고 안전성을 높여야 한다.
호이스트 크레인의 트롤리선 등 사람의 손이 닿지 않을 정도로 높은 곳에 전선을 부설하는 경우라면 충전된 도체부가 노출돼 있는 체로 계획해도 된다.
단, 점검 시에 접촉하지 않도록 운용해야 한다.
방재 설비에의 전원 공급
방재설비를 동작시키기 위한 전선은 화재로 인한 불꽃이나 연기에 노출되어 일정시간 이상의 고열을 받았더라도 쉽게 타지 않고 전원공급을 계속할 수 있는 내화성이 요구된다.
이들 방재 기기는 수변전 설비나 비상용 발전기로부터 전원 공급되지만 어느 배선에 있어도 내화전선을 선정해야 한다.
전원내장형 비상조명이나 유도등 등 전기기기 본체에 예비전원이 수용돼 있어 전선이 타더라도 기능을 유지하는 장치라면 내화전선을 선정할 필요가 없다.
부식성 가스의 영향과 대책
화학공장 등 부식가스의 영향을 여는 장소에 전선을 부설할 경우 부식성 가스에 견딜 수 있는 높은 내약품성 케이블을 선정한다.
이들 특수한 성능을 가진 케이블이나 전선은 특수품 때문에 비용이 비싸고 생산하는 업체도 한정돼 있다.
합성수지관 등 부식성 가스의 영향을 받지 않는 전선관을 선정해 수용하는 것도 한 안이지만 손상으로 인해 전선관이 파손되면 케이블에 피해를 미치기 때문에 계획은 신중히 해야 한다.
내구성이나 내후성이 높은 케이블은 다중으로 실시된 피복이나 '포장'에 의해 무겁고 시공성이 나쁜 것이 일반적이다.내구성을 높이기 위한 비용 상승을 파악하고 현실적인 제안을 유의한다.
전선으로 이용되고 있는 도체의 종류와 특징
전선에 사용되는 도체로는 '구리'와 '알루미늄'이 대부분을 차지하고 있으며 건축물에 부설하는 '내선'용으로 사용하는 전선은 동도체가 일반적이다.
전선이나 케이블에 사용되는 구리는 일반 전기동으로 불리는 구리 도체로 도전율이 은 다음으로 좋고 내구성이나 가공성이 좋아 매우 많은 사용 실적이 있다.
구리의 특징
구리는 전기저항률이 매우 낮아 전기를 통하기 쉬운 물질이다.
시판되고 있는 일반적인 케이블은 구리를 도체로 하고, 그 외면을 절연피복으로 덮은 '절연전선'이나 피복에 대해 다시 비닐시스, 가교 폴리에틸렌시스 등 견고한 보호재로 덮은 '케이블'로서 판매되고 있다.
구리의 도전율은 만국전기공업위원회에서 표준이 정해져 있으며 '20℃·길이 1m·1m㎡의 절단 면적의 구리 도체의 저항값은 1/58Ω'로 하고 이를 도전율 100%로 하고 있다.
구리 성분의 순도가 높을수록 도전율이 좋고, 불순물 비율이 많을수록 도전율이 악화된다.
전기 정련으로 얻어지는 동도체는 성분 순도 99.96% 이상이라는 높은 순도를 보이고 있다.
불순물로서 약간의 비소나 비스무스, 납, 철을 함유하고 있어 불순물이 적을수록 도전율이 향상된다.
전선이나 케이블에 사용되는 구리는 전기 구리로부터 정제되는 터프 피치 구리가 사용된다.
터프피치 구리는 산소를 0.02% 정도 함유하고 있어 도전율이 좋고 가공성·내구성·기계적 강도가 뛰어난 성질을 갖고 있다.
구리는 상온, 건조 공기 중에서는 거의 산화되지 않는다는 특징이 있다.
습도가 높은 환경에서는 CO2와 반응해 염기성 탄산구리를 생성한다.
염류 수용액에 강한 내식성을 나타내지만 암모니아염에만 강한 부식 작용을 한다.
알루미늄의 특징
알루미늄을 이용한 전선은 일반 용도의 구내 케이블에서는 거의 사용되지 않고 송전선에 널리 이용되고 있다.
알루미늄은 구리보다 밀도가 낮아 가볍고 초장거리를 가공 부설하기에 적합하다.
알루미늄은 구리에 이어 도전율이 양호한 도체재료로서 구리에 비해 경량이고 내식성이 우수하여 송전선에서 이용하는 가공전선재료로 널리 사용되고 있다.
산화에 의해 표면이 알루미나층으로 덮여 부식에 강한 것이 특징이다.
알루미늄의 내식성은 순도와의 관계가 강하며 순도가 높을수록 내식성이 양호하다.
알루미늄은 불순물에 의한 영향이 크고 구리나 철이 함유되어 있으면 부식에 대해 약해진다.
알루미늄은 유기산, 유황에는 강한 내식성을 보이지만 무기산에는 약하다.
전력 송전을 하는 전기용 알루미늄 도체는 불순물에 의해 도전성이 크게 저해되기 때문에 구리 도체보다 화학 성분량을 엄격하게 규제하고 있다.
약전류 전선의 정의·계획의 주의점
전기통신에 사용되는 약전선회로는 전기설비기술기준에서 "약전류전기의 전송에 사용하는 전기도체, 절연물로 피복한 전기도체 또는 절연물로 피복한 위를 보호피복으로 보호한 전기도체를 말한다"고 정의되어 있다.
조명이나 동력회로에서 이용되는 '저압'이나 '고압'과 같은 비교적 전압이 높은 전선로가 아니라 통신이나 제어, 계측 등 전기신호를 전송하는 용도로 이용한다.
여기에는 소세력 회로나 출퇴근 표시등에 사용하는 전선도 포함된다.
약전선과 강전선의 이격 확보
약전선에 흐르는 전류는 작아 유도 등의 영향으로 신호가 흐트러지면 계측치에 오류를 일으킬 수 있다.
큰 전류가 흐르는 강전선과 평행하지 않도록 부설하는 것을 원칙으로 하고, 부득이한 경우는 절연체로 차폐하거나 약전선측에 실드 처리를 실시한다.
약전류전선과 저압배선의 이격거리는 '외인기공사' 또는 '외인기공사 이외'로 분류되어 있다.
외인기공사는 절연전선이나 나전선을 그대로 노출로 시공하므로 약전선에 대해 큰 이격거리를 확보하여야 한다.
강전선 측이 케이블이면 '직접 접촉하지 않는다'는 기준으로 부설이 가능해진다.
코드와 절연 전선과 케이블의 차이
가정용 전기 기기는 코드라고 불리는 연도체의 이동 전선이 이용된다.
선단에는 플러그가 부착되어 있어 콘센트에 접속하여 사용한다.
벽면이나 천장에의 고정, 천장 뒤로의 굴림 배선을 실시하는 경우는 VVF 케이블 등 「케이블」을 이용해야 한다.
케이블은 코드보다 강도·내구성 모두 높고 스텝클에 의한 고정에도 견딘다.
코드
코드는 도체가 되는 구리에 절연피복을 한 다음 가요성이 있는 전선이다.
도체 부분이 피복돼 있어 만져도 감전되지는 않지만 기둥이나 벽에 고정하거나 점검할 수 없는 장소에 부설하는 것은 금지돼 있다.
코드는 내구성이 부족해 벽면이나 천장면에 고정, 천장 뒤로 굴리는 것을 금지하고 있다.
용이하게 점검할 수 있는 장소에서 고정하지 않고 사용해야 한다.
절연 전선
절연전선은 코드와 마찬가지로 도체에 절연피복이 되어 있으나 가요성이 낮아 이동전선으로 사용할 수 없다.
벽면이나 천장면에 지지 고정이나 천장 뒤쪽으로 굴림 배선도 금지돼 있다.
절연전선을 사용할 경우 금속관이나 합성수지관 등의 전선관, 메탈몰이나 레이스웨이 같은 금속선피에 수용하여 쉽게 만질 수 없도록 안전대책이 마련되어야 한다.
케이블
케이블은 절연전선에 외장을 한 안전성이 높은 전선이다.
기둥이나 벽에 고정하거나 천장 뒤로 굴림배선을 하기 위해서는 피복 위에 외장을 더 한 '케이블'이어야 한다.
케이블은 절연피복을 보호하는 보호층이 있기 때문에 강하게 당겨지거나 스텝들 등에 압박을 받아도 충분히 견디는 강도를 갖고 있다.
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