FEM을 이용한 삼상 AC 해저 케이블 내 열적,기계적 스트레스 분석

Abstract

전력 케이블은 송전·배전 계통에서 가장 기본이되는 전기설비이다. 통전 중 케이블 내부에서는 여러 손실로 인해 열이 발생하며, 이로 인해 열팽창이 발생하면 케이블 내부압력이 변화하게 된다. 특히 삼상 AC 케이블의 경우 케이블 내부에 여러 개의 코어가 있어 열 분포가 균일하지 않아 불균일한압력 분포를 보인다. 따라서 케이블은 운전 중 발생할 수 있는내부 압력의 크기를 고려하여 기계적 파괴가 발생하지 않도록적절하게 설계되어야 한다. 이를 위해서는 내부 구조와 동작 조건에 따른 압력 분포와 크기에 대한 분석이 필수적으로 동반되어야 한다. 본 논문에서는 삼상 AC 해저 케이블의 2D FEM 해석을 통해 운전 중 케이블 내부 열원에 의한 압력 분포를 분석하였다. 분석 결과 케이블에 가해지는 응력에 의해 내부에서 기계적 변형이 발생하는 것을 확인하였다. 특히 위치에 따른 온도차가 크게 나타나는 시스층에서 불균일한 압력 분포가 나타났으며, 케이블 중심부에 가까운 부분에서 응력이 집중되어 변형이가장 많이 발생하는 것을 확인하였다.