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Apr 18, 2023

중압 케이블 액세서리의 진화

City Power의 상태 모니터링 수석 엔지니어인 Patrick O'Halloran은 다음과 같이 말했습니다.

작성자: Patrick O'Halloran, 남아프리카 요하네스버그 City Power의 상태 모니터링 수석 엔지니어

수년 전 할아버지가 케이블을 종단하고 연결한 이후 중전압(MV) 케이블 액세서리가 변경되어 개폐 장치 및 케이블 설계의 기술 변화에 발맞춰 발전했습니다. 남아프리카에서 MV 케이블 액세서리를 변경한 주요 추진 요인은 NRS 053/SABS 1332 및 NRS 012/SANS 876과 소형 MV 스위치기어의 도입입니다. 이 기사에서는 MV 케이블 종단이 어떻게 발전했는지에 대한 개요를 제공하고 남아프리카 산업이 직면한 과제(변화에 대한 저항, 기술 부족 및 신기술에 대한 이해 부족)를 식별합니다.

처음에는 전기 장비(개폐기 및 변압기)가 복합재로 채워진 금속 케이블 박스를 갖도록 설계되었습니다. 이러한 케이블 종단 방법은 현장 직원에게 매우 어렵고 위험하다는 점을 제외하면 기술적으로 훌륭했습니다. 당시 MV 종이 절연(PILC) 케이블은 벨트 구조였으며 접지 연결이 닦아져 있었습니다. 복합 충전 케이블 박스는 내부에 공기가 없도록 설계되었으므로 케이블 부싱을 설계할 때 연면거리를 주요 고려 사항으로 삼지 않았습니다. 이는 복합 충진 케이블 박스의 부싱이 금속 클래드 개폐 장치 및 실외 변압기에서 발견되는 공기 충진 케이블 박스 부싱에 비해 작은 이유를 설명합니다.

컴파운드 상자에는 다양한 컴파운드가 채워져 있었지만 주로 뜨겁게 쏟아지는 컴파운드가 사용되었습니다. 이 화합물은 관리하기 어려웠으며 붓기 전에 가열하면 유해한 연기를 방출했습니다. 복합재로 채워진 상자는 금속 하우징으로 만들어졌으며, 케이블이 복합재 상자에서 나오는 곳에 도자기 부싱이 있었습니다.

복합 충전 케이블 박스의 몇 가지 단점은 다음과 같습니다. 적절한 절연(공기 없음)을 보장하려면 복합 보충이 필요하며, 설치 시간이 길고 케이블 박스 고장으로 인해 파열 시 큰 손상이 발생합니다(뜨거운 연소 복합이 배출될 수 있음). 그러나 이제 환경 친화적이고 설치가 안전하며 재진입이 가능한 새로운 기술의 냉간 주입 컴파운드를 사용할 수 있습니다.

테이프 도입, 열 수축 및 이후 냉간 수축 종료로 인해 복합 충전 상자는 시간이 지남에 따라 공기 절연 종료로 교체되었습니다. 이러한 유형의 MV 케이블 종단은 남아프리카 시장의 95%에서 사용됩니다.

특히 케이블 정격 전압을 높여야 하는 경우 케이블 설계 내 전기적 스트레스를 제어하기 위해 차폐 종이 절연 케이블이 도입되었습니다. 현재 벨트 디자인 종이 절연 케이블은 12kV로 제한됩니다. 차폐된 종이 절연 케이블은 일반적으로 SANS 97에 따라 최대 36kV의 정격을 갖습니다. 차폐된 케이블 설계는 특히 벨트 케이블에서 버팀목이 높은 응력을 받는 영역에서 향상된 MV 케이블 종단 성능을 제공합니다.

벨트 디자인 종이 절연 케이블은 전체 목발 영역이 가려지는 최신 스크린 디자인 종이 절연 케이블보다 목발 고장이 발생할 가능성이 더 높습니다. 이는 재료의 저항성과 차폐되지 않은 절연 도체 사이에 공기가 유입되기 때문입니다. 벨트와 차폐된 MV 종이 절연 케이블의 차이점에 대한 자세한 내용은 이미지 3을 참조하세요.

특수 응력 제어 튜브는 공기 절연 MV 케이블 종단의 스크린 컷에서 높은 전기 응력을 제어하도록 설계되었습니다.

케이블 박스에 공기가 도입되면서 이제 연면 거리, 추적 및 침식, 공간 거리(위상 간, 위상 대 접지)를 고려해야 합니다. 공기 충전 종단이 30년 이상 지속되려면 이러한 기술적인 고려 사항이 정확해야 합니다. 부적절한 연면 거리, 추적 및 침식 특성, 공기 공간이 제공되면 MV 케이블 종단이 조기에 실패합니다. MV 케이블 종단 오류는 위험하며 장기간 전력 중단을 초래합니다. 이미지 5는 퍼티와 테이프 슈라우드를 사용한 일반적인 11kV 공기 절연 열 수축 종단을 보여줍니다.

국제 시장 동향(주로 24kV 정격 시스템)은 점점 더 작은 개폐 장치를 요구했습니다. 이는 결국 부스바 간격 및 케이블 박스 감소와 같습니다. 공기는 부스바를 위한 최초의 절연 매체였습니다. 이를 오일로 대체하고 SF6 절연체를 도입하면 부스바 간격을 대폭 줄일 수 있습니다. 이로 인해 케이블 박스 크기가 줄어들었습니다. 감소된 케이블 박스와 함께 위상 간 간격과 접지 간 간격도 감소했습니다. 간격을 줄이려면 새로운 MV 케이블 종단이 필요했습니다.