전력케이블 손실 종류 6가지에 대한 원리와 특징 정리

전력케이블 손실 종류 6가지에 대한 원리와 특징 정리

 

 

■ 개요

전력케이블을 통해 전기를 송전하거나 배전할 때는 다양한 형태의 손실이 발생합니다. 이 손실은 에너지 낭비뿐 아니라 발열, 절연 열화, 전압 강하, 설비 수명 단축 등 여러 문제를 유발할 수 있습니다. 따라서 전력케이블의 손실 원리를 정확히 이해하고 관리하는 것이 매우 중요합니다.

 

 

 

 

 

■ 전력케이블 손실 정리

1. 도체손실 (저항손실, copper loss)

1) 원리
도체(구리 또는 알루미늄)에 전류가 흐를 때, 도체 저항에 의해 열이 발생합니다. 전류가 클수록 손실도 커집니다.

2) 특징
* 부하 전류 및 케이블 길이에 비례하여 증가
* 도체 단면적이 클수록, 저항이 낮을수록 손실 감소
* 기본적인 전력 손실로, 전선 선택 시 중요한 고려 요소

 

 

2. 유전체손실 (절연손실, dielectric loss)

1) 원리
고압 교류 전압이 인가될 때, 절연체 내부를 흐르는 미세한 전류(유전체 전류)에 의해 손실이 발생합니다.

2) 특징
* 교류 고전압에서 두드러지며, tanδ 값이 클수록 손실 증가
* 주로 고압 및 초고압 케이블에서 발생
* 절연 재료의 선택과 품질이 손실량에 영향

 

 

3. 유도손실 (induced loss)

1) 원리
다른 상의 도체나 외부 자기장에 의해 발생하는 유도 전류에 의해 손실이 발생합니다. 특히 3상 단심 케이블에서 상호 간 자기장 영향이 큽니다.

2) 특징
* 상간 거리가 멀수록 손실이 증가할 수 있음
* 대칭 배열을 통해 유도 손실을 최소화 가능
* 철제관 내부에 설치하거나 불균형 배열 시 손실 증가 가능

 

 

4. 와류손실 (eddy current loss)

1) 원리
도체 주변의 금속 차폐층이나 금속관 등에서 자기장의 변화에 의해 유도된 전류 루프(와류)에 의해 손실이 발생합니다.

2) 특징
* 고주파수에서 특히 두드러짐
* 금속 차폐 구조나 접지 방식, 배치 방식 등에 따라 달라짐
* 단심케이블에서 발생 가능성이 높음

 

 

5. 코로나 손실 (corona loss)

1) 원리
전기장이 절연 한계를 넘으면 공기 중에서 코로나 방전이 발생하며, 이로 인해 전력이 소모됩니다.

2) 특징
* 고전압 가공 송전선에서 주로 발생하나, 일부 특수한 케이블 구조에서도 가능
* 전압이 매우 높고 절연 설계가 미흡할 경우 고려 필요
* 전력 손실 외에도 절연 열화나 노이즈의 원인이 될 수 있음

 

 

6. 연피손 (sheath loss)

1) 원리
단심케이블에 전류가 흐를 때 발생하는 자기장에 의해, 금속 연피에 유도전류가 발생하며 이로 인한 열손실이 생깁니다.

2) 특징
* 단심케이블에서만 발생
* 연피 접지 방식(단일점 접지, 양단 접지, 크로스본딩 등)에 따라 손실량이 크게 달라짐
* 연피손이 클수록 케이블의 발열이 증가하고 허용전류가 감소
* 적절한 접지 설계와 배열을 통해 손실 억제 가능

 

 

 

■ 마무리

전력케이블의 손실은 도체 자체에서 발생하는 기본적인 손실뿐 아니라, 절연체, 금속 연피, 외부 자기장 등 다양한 요소에서 발생합니다. 특히 고전압 또는 단심케이블을 사용하는 환경에서는 연피손과 유도손실 같은 고유의 손실 요소도 함께 고려해야 합니다. 손실을 줄이기 위해서는 적절한 케이블 설계, 배열, 접지 방식, 재료 선택이 반드시 필요합니다.