전력 케이블(cable)의 sheath와 shield 그리고 shield 접지

전력케이블을 보다보면 케이블의 sheath와 shield가 많이 혼용되어 나와서 많이 혼동이 옵니다. 그러나 사실상 이 두용어는 동일하게 취급을 해도 됩니다. 아래의 그림처럼 전력케이블은 구성이 복잡하게 느껴지는데, 실은 다른 회전기기와 절연형태는 비슷합니다. 오늘 shield 접지에 대해서 간략하게 정리해 보도록 하겠습니다.

- 알류미늄연선을 감싸고 있는 반도전 컴파운드는 도체와 절연물 사이에 공극을 없애주는 역할을 하여 도체와 절연체 사이의 전계가 집중되지 않게 해주게 됩니다.

- 연동선으로 표시되는 선이 shield역할을 하는데 고장전류의 통로를 하기도 하고, 절연물의 접지 기준이 되기도 합니다. 

케이블에 전류가 흐르는 경우 변압기 원리처럼 shield에는 전압이 유기되며, 만약 shield 접지를 한점에 하는 경우는 아래의 그림처럼 접지점은 전압이 "0"V가 되고, 접지점에서 멀어질 수록 전압크기가 점차적으로 커지게 된다.  만약 여러곳에 접지를 하게되면 전압은 대부분 모든 shield에서 "0"V로 유지되게 된다. 그러나 긴 케이블에서 양단만 접지하게 되면 가운데 부분만 전압이 상승하게 됩니다. 따라서 케이블의 길이에 따라 shield 접지 개소를 다르게 해야합니다. IEEE Standard에서는 2km이하까지만 단일접지(single point grounding)를 하라고 규정하고 있습니다. 그래서 보통 발전소나 화학플랜트등은 단일접지만 하면 됩니다.

케이블 shield 접지 거리에 따른 전압

이러한 shield 전압은 국가별로 제한을 두고 있는데, 한국은 100V이군요. IEEE Standard 575 Bonding Shields  and Sheaths of Single-Conductor Power Cables Rated 5 kV through 500 kV에 수록된 내용입니다.