최근들어 지구환경오염이 세계적인 문제가 되고 있는 가운데, 일본 국내에서도 정부·지방공동단체·기업·시민단체 등 각계 각층에서 대응책이 마련되고 있다.배전분야에서도 환경문제 대책으로 환경을 배려한 에코전선·케이블이 JIS 규격화되어 널리 알려지기 시작했다. 이런 움직임과 함께 고압케이블의 접속부 역시 환경을 고려한 구성부품으로 성능을 결정하여 운용을 시작하고 있다.또한, 최근에는 작업성이 개선된 여러 회사의 접속부가 개발되어 시장에도 많이 제공되게 되었다. 이런 배경 아래 사단법인 일본전력케이블접속기술협회(이하 JACC)에서는 기존의 JCAA 규격품의 구조를 규정된 접속부 이외에도 안심하고 사용할 수 있게 성능기준을 제정했다. 이 글에서 (사)일본전력케이블접속기술협회는 ‘환경배려형 접속부 구성부품성능기준’과 ‘접속부의 성능기준’을 소개하고 있다. <편집자 주>고압케이블 접속부의 종류JCAA 규격의 6600V 고압케이블 접속부의 대표적인 종류는 <표 1>과 같다.
접속부의 변천예전에는 고압케이블의 종단접속부나 직선접속부의 그 주절연, 차폐층의 구성재료는 모두 테이프 감기로 만들어져왔다. 테이프 감기형의 접속부는 시공자의 기술에 의존하는 것이 대부분인 작업으로, 작업기술에 따라 성능에 차이가 있었다. 따라서 작업시간의 단축과 품질의 안정을 꾀하기 위해 재료가 미리 공장에서 제작되어 나오는 프리페브형 접속부<그림 1~3>가 주류가 되어 널리 사용하게 되었다. 또한 최근에는 프리페브형 접속부도 여러 가지 재료를 사용한 여러 회사들의 접속부가 많아졌다. 그 대표적인 예로 가열하면 수축하는 종단접속부<그림 4>나 가열하지 않아도 상온에서 수축하는 직선접속부<그림 5> 등도 사용되어지고 있다.
환경배려형 접속부 구성부품 성능기준에코전선·케이블의 JIS 규격제정와 함께, JCAA에서는 ‘가교 폴리에틸렌 절연전력 케이블용 환경배려형 접속부 구성부품성능기준 JCAA K 1002’를 제정했다. 이 성능기준은 할로겐이나 납을 포함하지 않는 재료에 의해 구성된 접속부로 하고, 성능으로는 JIS C 3606 ‘고압가교 폴리에틸렌케이블’을 기준으로 도전성의 재료를 제거한 고무성형품과 테이프, 땜납을 대상으로 구성되어 있다.환경배려형 접속부를 구성하는 부품, 재료에 추가된 특성은 아래와 같다.(a) 비 할로겐 재료를 사용한다.(b) 규정량 이상의 납을 포함하지 않는다.<해설>본 기준을 제정하는 데 있어, 환경배려형 접속부는 일본전선공업회 규격 JCS 4415 600V 내열성 폴리에틸렌 시스케이블에 정해져 있는 정의를 기준으로 ‘할로겐 또는 납을 포함하지 않는 재료에 의해 구성된 접속부’로 정해져, 환경배려형 접속부 구성부품의 성능에 대해 제정하는 것으로 하엿다.JIS C 3606 고압가교 폴리에틸렌 케이블을 기준으로, 도전선의 재료를 제외하는 고무성형품, 테이프에 대해 연소시 발생가스의 산성도와 도전율을 규정했다. 연기 발생농도에 대해서는 규정하지 않는 것으로 하였다. 납을 주성분으로 하는 땜납에 대해서 납의 함유량을 규정했다. 함유량은 JIS Z 3282 땜납 화학성분, 형상을 기준으로 납을 주성분으로 하지 않는 합금계의 화학성분질량을 가지고 규정하는 것으로 하였다.고압 케이블 접속부의 성능기준JCAA에서는 기존 규제의 틀을 완화하여 여러 회사의 뛰어난 접속부를 널리 사용시키기 위해 성능만을 규정한 ‘6600V 가교 폴리에틸렌 절연전력 케이블 접속부 성능기준 JCAA K 1301’을 제정했다.1. 대상제품대상제품의 종류는 다음과 같다.(1) 종단접속부케이블 종단에 구성되는 접속부이며, 사용환경에 의해 다음의 3종류로 분류된다.1) 실내 종단접속부 : 오손도가 등가염분부착밀도 0.01㎎/㎠ 이하 지역의 옥내용2) 실외 종단접속부 : 오손도가 등가염분부착밀도 0.06㎎/㎠ 이하 지역용3) 내염해 종단접속부 : 오손도가 등가염분부착밀도 0.35㎎/㎠ 이하 지역용비고 1 : 내염해 종단접속부는 외부절연에 자기제 외관을 사용한 것을 대상으로, 유기절연재료(EP 고무, 실리콘 고무 등)을 채용한 종단접속부에 대해서는 대상외로 한다.비고 2 : 큐비클 내에 사용되는 종단접속부는 앞에 기술한 세종류의 종단접속부 안에서 큐비클 내의 오손도에 맞게 선정하는 것으로 한다.(2) 직선접속부케이블 상호의 접속부로 맨홀, 핸드홀, 핏트 내 등에 포설되는 직선접속부다.비고 : 직선접속부은 해저포설, 직리포설 등 특수한 환경에서 사용되는 경우에 대해서는 대상 외로 한다.2. 구성과 필요조건(1) 종단접속부1) 일반사항종단접속부는 옥내, 옥외, 내염해 각각의 사용환경에 따라 적합한 재료로 구성되는 것으로하며, 전력공급에 적합한 단자부를 갖고 있지 않으면 안된다.2) 단자케이블 도체에 접속되는 단자는 JCAA K 1001 ‘도체접속부 성능기준‘에 적합한 것을 사용한다.3) 보강절연케이블 종단에 처리되는 보강절연은 케이블의 차단층(외부반도전층) 절단부분의 전기적응력을 완화하는 기능을 가지며, 케이블의 전력공급기능을 안정, 유지시키기 위해 여러 종류의 성능을 만족시켜야만 한다. 또한 옥외종단접속부의 외부절연구성재료는 장기사용에 대해 충분한 내구성을 가진 재료로 한다.4) 접지선접지선은 노선의 안전성을 유지시키기 위해, 직경 1.6㎜ 동선 이상의 용량을 가지지 않으면 안된다.5) 그 외모든 부품, 재료는 장기간의 사용에 대해 안정성 있는 성능을 유지해야하며, 다른 부재나 케이블에 대해 유해하지 않아야 한다.(2) 직선접속부1) 일반사항직선접속부는 전력공급에 적합한 도체접속부를 가지며 맨홀, 핸드홀, 핏트 내에서의 사용에 적합한 재료로 구성되어야 한다.2) 도체접속부도체접속부는 JCAA K 1001 ‘도체접속부 성능기준‘에 적합한 것을 사용해야 한다.3) 절연보강부절연보강부는 도체접속부에 대해 보강과 함께 케이블의 차폐층(외부반도전층) 절단부분의 전기적응력을 완화하는 기능을 가지며, 케이블의 전력공급기능을 안정, 유지시키기 위해 여러 종류의 성능을 만족시켜야만 한다.4) 차폐층절연보강부 위의 차폐층은 케이블 차폐층과 같은 기능을 가진 것으로 한다.5) 보호층직선접속부의 보호층은 케이블 시스와 같은 기능을 가진 것으로 한다.6) 그 외직선접속부에 사용되는 모든 부품, 재료는 장기간의 사용에 대해 안정성 있는 성능을 유지해야하며, 다른 부재, 케이블에 대해 유해하지 않아야 한다.3. 접속부 성능기준의 해설JCAA에서는 설립 이래 33kV 이하의 가교 폴리에틸렌 절연전력 케이블용으로 사용되는 접속부의 제품규격 정비에 몰두해왔다. 정비에 대해서는 공급신뢰성에 중점을 두고 제정된 국내전력회사의 규격과의 정합성을 배려하였다. 한편 JCAA에는 전력케이블이 구비해야할 기능을 명확히 해야만하는 역할이 기대되어왔다. 이런 뜻을 모아 6600V 가교 폴리에틸렌 절연전력 케이블용 접속부가 구비해야할 기능을 정리하여 ‘6600V 가교 폴리에틸렌 절연전력 케이블용 접속부 성능기준’을 제정했다. 따라서 이 기준은 구조·척도·형상을 세부적으로 규정하여, 그 설계내용으로부터 기대되는 성능이 규격화되어있는 제품규격과는 별도로, 전부 독립적으로 운용되는 기준이다.구체적인 성능검토에 있어서는 일본 국내외의 규격과의 정합성을 고려해 제정된 JEC-3409-1999를 베이스로 심의를 했다.다만, 이 규격에는 도체접속부에 관한 규정이 없으므로 별도로 ‘도체접속부의 성능규정’을 제정했다.다음으로, JCAA의 성능기준으로 운용되기 위해서는 폴리머 재료를 사용한 종단접속부의 사용지침에 대한 운용지침을 명확히 할 필요가 있어 이점을 중심으로 심의했다.JCAA의 제품규격에서는 옥내·외용 종단접속부는 폴리머 재료, 내염해용 종단접속부에는 외관과 사용구분이 명확히 정해져서 운용되고 있다. 심의 결과 현행 JCAA 규격에서 정해져있는 사용구분을 답습하여, 내염해용 종단접속부에 폴리머 재료를 사용하기 위한 평가시험을, 성능기준에 포함시키는 것은 보류하기로 했다. 다음으로 옥내·외 종단접속부에 사용되고 있는 폴리머 재료의 평가기준에 대해 심의했다. JEC의 심의과정에서는 IEC60502-4로 규정되어 있는 시험법에 의해 평가하는 방향으로 검토되었지만 결론은 나오지 않았다. 최종적으로 폴리머 재료의 평가기준을 설립하지 못하고, 외관을 사용한 옥내·외 종단접속부를 전제로 하여 제정되었다.이번에 새롭게 IEC60502-4에 규정되어 있는 평가시험방법에 대해 심의했지만, 실용성능과의 관련이 명확히 확정되지 않아 이런 평가를 성능기준에 포함시키는 것은 보류하기로 했다.그러나 폴리머 재료를 사용한 옥내·외 종단접속부 중에 옥외용에 대해서는 오손열화에 대한 평가가 불가결하여, 현행의 JCAA 규격에 채용되어 실적이 있는 내트럭킹 시험으로 평가하는 것이 최선이라는 결론에 도달했다.4. 성능접속부의 성능을 <표 3>의 성능을 만족해야 한다.끝으로JCAA로서는 환경문제 대책의 발판으로 ‘가교 폴리에틸렌 절연전력 케이블용 환경배려형 접속부 구성부품 성능기준 JCAA K 1002’를 다시 진화시켜 고압케이블 접속부의 공급신뢰성이라는 관점으로부터 ‘6600V 가교 폴리에틸렌 절연전력 케이블 접속부 성능기준 JCAA L1301’을 제정하여 소개했다.JCAA는 전기사업의 발전과 더불어, 안전하며 환경 친화적인 밝은 미래를 원하고 있다.
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