유럽식 케이블 분기함과 미국식 케이블 분기함

우리나라에서 현재 사용되는 고전압 케이블 분배함에 사용되는 플러그인 장치는 유럽식과 미국식 두 가지 시리즈로 나뉩니다. 유럽식 장치는 1980년대 유럽에서 도입된 옥외형 박스식 변전소의 케이블 연결 방식을, 미국식 장치는 1990년대 미국에서 수입된 매립형 박스식 변전소의 플러그인 방식을 말합니다. (케이블 분배함 참조)

1. 유럽식 기기와 미국식 기기의 차이점

유럽과 미국 기기 사이에는 명확한 경계가 없으며, 우리나라 업계 종사자들의 이해도 또한 일관되지 않습니다. 성능과 가격 면에서 약간의 차이가 있기 때문에, 제품 선택 시 이러한 차이점을 명확히 하는 것이 중요합니다.

1.1 장치의 절연 구조가 다릅니다

미국식 기기의 도체는 세 겹의 고무로 둘러싸여 있습니다. 가장 안쪽 층은 반도체 차폐층이고, 중간 층은 주 절연층이며, 가장 바깥쪽 층은 접지가 완료된 반도체 차폐층입니다. 따라서 차폐형이라고 하며 가격이 약간 더 높습니다. 유럽식 기기는 외면이 두 겹의 고무로 감싸져 있으며, 가장 바깥쪽에 접지층이 없습니다.

1.2 분기 회로 연결의 개념이 다릅니다

유럽식 장치는 직렬 분기 방식을 채택하는데, 이는 실리콘 고무 절연 T형 소자 여러 개를 짧은 쪽 팔에서부터 하나씩 직렬로 연결하여 주 회로를 구성하고, 각 T형 소자의 긴 쪽 팔에서 분기 회로를 연결하는 방식입니다. 이러한 직렬 분기 방식에는 몇 가지 단점이 있습니다. T형 소자 분기 회로에 고장이 발생하면 해당 직렬 연결 부품을 분리하고 고장 난 T형 소자를 제거한 후 재조립해야 다시 작동시킬 수 있습니다. 고장 처리가 완료되면 해당 부품을 다시 가져와야 하므로 분해 및 재조립 과정이 번거롭습니다. 또한, 주 회로에 직렬 연결이 많아지면 전도 신뢰성이 저하되고 동적 안정성이 떨어집니다. 직렬 연결 부품이 많을 경우 축을 직선으로 유지하기 어려워 접합면이 정상 위치에서 벗어날 수 있으며, 이로 인해 접합면의 절연 강도와 방수 성능이 저하될 수 있습니다.

미국식 장치는 병렬 분기 방식을 채택하여 직렬 분기 방식의 앞서 언급한 단점을 극복합니다. 병렬 분기 방식은 분기함 벽면에 버스바 보드라고 하는 (3상) 절연 장치를 설치하여 버스바 역할을 하도록 하는 것입니다. 버스바 보드에는 여러 개의 외부 원뿔형 커넥터가 병렬로 연결되어 있으며, 입력선, 출력선, 분기선 등의 모든 케이블이 버스바 보드에 연결됩니다. 버스바 보드의 내부 도체는 은용접되어 전도성이 안정적이지만, 3상 간 거리가 멀어 상 케이블의 단락이 발생하기 어렵고, 3상 버스바 보드를 일렬로 배치하여 박스의 길이가 길어지는 단점이 있습니다.

1.3 접합면의 원뿔형 경사도가 다릅니다

유럽식 매칭 테이퍼는 독일 표준 DIN47636에 따라 설계되었으며 테이퍼가 작습니다. 미국식 매칭 테이퍼는 미국 표준 IEEE386에 따라 설계되었으며 테이퍼가 약간 더 큽니다. 매칭 테이퍼의 차이로 인해 다음과 같은 두 가지 차이점이 발생합니다.

a) 소자 간 접합면의 크리핑 절연 강도는 서로 다릅니다. 접합면의 절연 강도는 압력 반발력에 따라 지수적으로 증가합니다. 실리콘 고무는 탄성이 높아 압력이 클수록 절연 강도가 높아집니다. 테이퍼가 클수록 반발력이 커지고 절연 강도가 높아집니다. 따라서 미국식 접합면의 절연 강도가 유럽식 접합면보다 높습니다.

b) 누수 방지 능력의 차이. 접합면의 테이퍼가 클수록 접합면의 고무 재질이 더 단단하게 압착되어 누수 방지 능력이 향상됩니다. 따라서 미국식 기기의 누수 방지 능력이 유럽식 기기보다 약간 더 우수합니다.

유럽식 기기와 미국식 기기를 구분하는 4가지 원칙

국내에서 생산되는 플러그인 기기 중에는 유럽식과 미국식 구조를 혼합하여 생산하는 업체들이 있어 구별하기 어렵습니다. 다음 세 가지 기본 개념을 통해 판단을 내릴 수 있습니다.

a) 플러그인 장치의 분기 구조 관점에서 보면 병렬 분기는 미국의 케이블 분기 박스이고, 직렬 분기는 유럽의 케이블 분기 박스입니다.

(b) 절연 구조의 관점에서 보면, 3중 고무층(내부 차폐층, 주 절연층, 외부 차폐층)으로 된 장치는 미국식이고, 2중 고무층(내부 차폐층, 주 절연층)으로 된 장치는 유럽식입니다. 2중 고무층의 외면에 반도체 박막을 스프레이 방식으로 코팅하는 장치는 설치 또는 사용 중에 반도체 박막이 쉽게 마모되어 접지 성능이 불안정하므로 차폐형으로 볼 수 없으며, 유럽식 장치에 해당합니다.

c) 기기 정합 콘 표면의 테이퍼 크기는 구별 기준으로 사용할 수 없습니다. 테이퍼 크기는 단순히 기하학적 크기 문제일 뿐이며, 절연 강도 및 내침투성에만 영향을 미칩니다. 유럽산이든 미국산이든 절연 기기의 정합 테이퍼는 미국 표준 또는 독일 표준에 따라 설계할 수 있으므로, 유럽식 콘, 유럽식 콘과 유럽식 콘의 조합, 유럽식 콘과 미국식 콘의 조합 등 다양한 유형의 기기가 생산될 수 있습니다.