전선과 케이블

■전선과 케이블

 

●전선이란?

 

전선은 전기 설비 기술 기준에 있어서 「강전류 전기의 전송에 사용하는 전기 도체, 절연물로 피복한 전기 도체 또는 절연물로 피복한 위를 보호 피복으로 보호한 전기 도체를 말한다」라고 정의되고 있다 .

전선은, 발전소나 변전소로부터 보내지는 전기를, 안전하게 전달하기 위한 중요한 설비의 하나로, 전기 저항률이 낮은 「구리」나 「알루미늄」이 사용된다. 송전선 등, 초대한 거리를 가공 부설하는 경우에는, 전기 저항률은 비교적 높지만, 밀도가 작고 가벼운 알루미늄이 사용된다.

전선 사이즈는 굵어질수록 전기 저항이 적어져 흐르는 전류(허용 전류)가 커진다. 또한, 전압 강하도 작아지는 특성이 있다.

그러나 큰 사이즈의 전선은 무게가 무겁고 비용 상승으로 이어진다는 폐해가 있다. 부하 용량에 따른 전선 사이즈를 선정하지 않으면, 낭비적인 코스트 업으로 이어지므로, 전기 설비 설계자에게는 경제 설계가 요구된다.

 

▲전선의 선정 기준과 선정 방법

 

전선은 공급 대상의 부하 용량, 전선 부설 거리 등을 감안하고, 적합한 전선 종류나 사이즈를 전기 설계자가 계획해야 한다.

전선의 종류와 용도의 조합은 방대하고, 그 선정에 있어서는, 설계자의 지견에 있어서 「사용 목적에 합치한 성능을 가지는 전선」을 적정하게 선택해야 한다.

케이블이나 전선의 종류나 사이즈는 비용에 그대로 반영된다. 과도한 성능을 갖는 케이블을 선정하지 않고, 비용과 성능의 양면을 만족하는 전선을 선정할 수 있도록, 전선의 종류, 성능, 가격 등을 이해하는 것이 전기 설비 설계자에게 요구된다. 특징과 기능을 충분히 이해하는 것이 중요합니다.

 

▲전선의 안전 대책

 

사람이 쉽게 만지는 장소에 전선을 부설하는 경우, 도체를 다중으로 피복하여 안전성을 높인 케이블을 선정하고, 만져도 지장이 없는 조치를 한다. 절연 전선 등, 강고한 시스체가 존재하지 않는 전선은, 금속관이나 합성 수지관 등, 전선관에 수용하는 것으로 보호하여, 안전성을 높여야 한다.

호이스트 크레인의 트롤리선 등, 사람의 손이 닿지 않을 만큼 고소에 전선을 부설하는 경우라면, 충전된 도체부가 벗겨져 있는 「알몸 도체」로 계획해도 좋다. 단, 점검시에 접촉하지 않는 운용이 요구된다.

 

→방재 설비에 전원 공급

 

방재 설비를 동작시키기 위한 전선은, 화재에 의한 불꽃이나 연기에 노출되어, 일정 시간 이상의 고열을 받더라도, 쉽게 끊어지지 않고 전원 공급을 계속할 수 있는 내화성이 요구된다. 이러한 방재기기는 수변전 설비나 비상용 발전기로부터 전원 공급되지만, 어느 배선에 있어도 내화전선을 선정하여야 한다.

전원 내장형의 비상용 조명이나 유도등 등, 전기 기기 본체에 예비 전원이 수용되어 있어, 전선이 끊어져도 기능을 유지하는 장치라면, 내화 전선을 선정할 필요는 없다.

 

→부식성 가스의 영향과 대책

 

화학공장 등 부식가스의 영향을 여는 장소에 전선을 부설할 경우 부식성가스에 견딜 수 있는 높은 내약품성 케이블을 선정한다.

이러한 특수한 성능을 가진 케이블이나 전선은 특수품이기 때문에 비용이 높고, 생산하고 있는 메이커도 한정되어 있다. 합성수지관 ​​등 부식성 가스의 영향을 받지 않는 전선관을 선정하고 수용하는 것도 한 방안이지만, 손상에 의해 전선관이 파손되면 케이블에 피해를 끼치므로 계획은 신중하게 실시해야 한다.

내구성이나 내후성이 높은 케이블은, 다중으로 도포된 피복이나 「가이장」에 의해, 무겁고, 시공성이 나쁜 것이 일반적이다. 내구성을 높이기 위한 코스트 업을 파악해, 현실적인 제안을 유의한다.

 

 

▲전선으로 이용되는 도체의 종류와 특징

전선에 사용되는 도체로서는 「구리」와 「알루미늄」이 대부분을 차지하고 있어, 건축물에 부설하는 「내선」용으로 사용하는 전선은, 구리 도체가 일반적이다. 전선이나 케이블에 사용되는 구리는 일반 전기 구리라고 불리는 구리 도체로, 도전율이 은에 이어 좋고, 내구성이나 가공성이 좋기 때문에, 매우 수많은 사용 실적이 있다.

 

▲구리의 특징

구리는 전기 저항률이 매우 낮고 전기를 통과하기 쉬운 물질이다. 시판되고 있는 일반적인 케이블은 구리를 도체로 하고, 그 외면을 절연 피복으로 덮은 「절연 전선」이나, 피복에 대해서 더욱 비닐 시스, 가교 폴리에틸렌 시스 등 견고한 보호재로 덮은 「케이블」로서 판매되고 있다.

구리의 도전율은, 만국 전기 공업 위원회에서 표준이 정해져 있어 “20℃·길이 1m·1m㎡의 절단 면적의 구리 도체의 저항값은 1/58Ω”로 하고, 이것을 도전율 100% 하고있다. 구리 성분의 순도가 높을수록 도전율이 좋고, 불순물의 비율이 많을수록 도전율이 악화된다.

전기정련으로 얻어지는 구리 도체는 성분 순도 99.96% 이상이라는 높은 순도이다. 불순물로서 약간의 비소나 비스무트, 납, 철을 함유하고 있고, 불순물이 적을수록 도전율이 향상된다.

전선이나 케이블에 사용되는 구리는 전기 구리로부터 정제되는 터프 피치 구리가 사용된다. 터프 피치 구리는 산소를 0.02% 정도 함유하고 있고, 도전율이 좋고, 가공성·내구성·기계적 강도가 우수한 성질을 가지고 있다.

구리는 상온, 건조 공기 중에서는 거의 산화되지 않는 특징이 있다. 습도가 높은 환경에서는 CO2와 반응하여 염기성 탄산구리를 생성한다. 염류 수용액에 강한 내식성을 나타내지만, 암모니아염에만 강한 부식 작용을 일으킨다.

 

▲알루미늄의 특징

알루미늄을 이용한 전선은, 일반 용도의 구내 케이블에서는 거의 사용되지 않고, 송전선에 널리 사용되고 있다. 알루미늄은 구리보다 밀도가 낮기 때문에 가볍고 초장거리를 가공 부설하는데 적합하다.

알루미늄은 구리에 이어 도전율이 양호한 도체 재료로, 구리에 비해 경량이고 내식성이 우수하기 때문에, 송전선에서 사용하는 가공 전선 재료로서 널리 사용되고 있다.

산화에 의해 표면이 알루미나 층으로 덮여 부식에 강한 것이 특징이다. 알루미늄의 내식성은 순도와의 관계가 강하고, 순도가 높을수록 내식성이 양호하다.

알루미늄은 불순물에 의한 영향이 크고, 구리나 철이 함유하고 있으면 부식에 대해 약해진다. 알루미늄은 유기산, 황에는 강한 내식성을 나타내지만, 무기산에는 약하다. 전력 송전을 행하는 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 후 보호피복으로 보호한 전기도체 를 말한다”라고 정의되어 있다.

조명이나 동력회로에서 사용되는 「저압」이나 「고압」 등 비교적 전압이 높은 전선로가 아니라 통신이나 제어, 계측 등 전기 신호를 전송하는 용도에 사용한다. 여기에는 소세력 회로와 출퇴 표시등에 사용하는 전선도 포함됩니다.

 

▲약전선과 강전선의 이격 확보

약전선에 흐르는 전류는 작고, 유도 등의 영향으로, 신호가 흐트러지면 측정값에 에러를 일으킬 우려가 있다. 큰 전류가 흐르는 강전선과 평행하지 않도록 부설하는 것을 원칙으로 하고, 부득이한 경우는 절연체로 차폐하거나 약전선측에 실드 처리를 실시한다.

약전류 전선과 저압 배선과의 이격 거리는 「가이시 당기 공사」나 「가이시 당김 공사 이외」에 의해 분류되고 있다. 찢어진 공사는 절연 전선이나 알몸 전선을 그대로 노출로 시공하기 때문에 약전선에 대하여 큰 이격 거리를 확보해야 한다.

강전선측이 케이블이면 「직접 접촉하지 않는다」라고 하는 기준으로의 부설이 가능해진다.

 

▲코드와 절연 전선과 케이블의 차이

가정용 전기 기기는 코드라고 불리는 연도체의 이동 전선이 사용된다. 팁에는 플러그가 장착되어 있으며 콘센트에 연결하여 사용합니다.

벽면이나 천장에의 고정, 천장 뒤로의 구름 배선을 실시하는 경우는, VVF 케이블 등 「케이블」을 이용해야 한다. 케이블은 코드보다 강도・내구성 모두 높고, 스텁에 의한 고정에도 견딜 수 있다.

 

▲코드

코드는 도체가되는 구리에 절연 피복을 실시한 후에 유연한 전선이다. 도체 부분이 피복되어 있기 때문에, 만져도 감전은 일어나지 않지만, 기둥이나 벽에 고정하거나 점검이 불가능한 장소에 부설하는 것은 금지되어 있다.

코드는 내구성이 부족하고 벽면이나 천장면에 고정, 천장 뒤로 굴러 배선을하는 것은 금지되어 있습니다. 쉽게 점검할 수 있는 장소에서 고정하지 않고 사용해야 한다.

 

▲절연 전선

절연 전선은, 코드와 마찬가지로, 도체에 절연 피복이 실시되어 있지만, 가요성이 낮고, 이동 전선으로서의 사용은 할 수 없다. 벽면이나 천장면에 지지 고정이나 천장 뒤로의 구름 배선도 금지되어 있다.

절연전선을 사용하는 경우, 금속관이나 합성수지관 ​​등의 전선관, 메탈몰이나 레이스웨이 등의 금속선 꼭에 수용하여 용이하게 접할 수 없도록 안전 대책을 세워야 한다.

 

▲케이블

케이블은 절연 전선에 외장을 실시한 안전성이 높은 전선이다. 기둥이나 벽에 고정하거나 천장 뒤로의 구름 배선을 실시하기 위해서는, 피복 위에 추가로 외장을 실시한 「케이블」이어야 한다.

케이블은 절연 피복을 보호하는 「보호층」이 있기 때문에, 강하게 당겨지거나, 스푼 등에 압박되어도 충분히 견딜 수 있는 강도를 가지고 있다.