단일 도체 케이블: 유형, 용도 및 선택 가이드

에이 단일 도체 케이블 절연체로 둘러싸인 하나의 전기 도체(단선 또는 연선)로 구성되며 대부분의 경우 외부 재킷 또는 외장으로 구성됩니다. 가정용 분기 회로부터 산업용 모터 피드까지 전기 시스템에 사용되는 가장 기본적인 배선 장치입니다. 전기 배선을 지정, 설치 또는 유지 관리하는 모든 사람에게는 작동 방식, 적용 위치 및 다중 도체 대안과 비교하는 방법을 이해하는 것이 필수적입니다.

결론: 라우팅 유연성, 도체당 높은 전류 용량 또는 맞춤형 회로 레이아웃이 가장 중요한 경우 단일 도체 케이블을 선택하는 것이 좋습니다. 각 와이어를 독립적으로 연결할 수 있으므로 도관 설치, 대형 전원 공급 장치 및 열 또는 전압 이유로 도체를 분리해야 하는 응용 분야에 이상적입니다.

단일 컨덕터 케이블이란 무엇입니까?

에이 single conductor cable carries exactly one current-carrying path. The conductor itself is typically copper or aluminum, built in one of two physical forms:

• 단선 - 끊어지지 않은 단일 와이어. 주거용 고정 배선에 사용되는 소형 게이지(AWG 14 ~ AWG 10)에서 일반적입니다.
• 연선 — 여러 개의 얇은 와이어를 함께 꼬아서 유연성을 향상시킵니다. 더 큰 게이지(AWG 8 이상) 및 설치 중에 케이블이 구부러지거나 구부러져야 하는 모든 곳에 사용됩니다.

절연층(일반적으로 THHN, XHHW 또는 USE-2)은 케이블의 전압 정격, 온도 정격 및 습한 환경, 건조한 환경 또는 직접 매립 환경에 적합한지 여부를 결정합니다. PVC, 나일론 또는 가교 폴리에틸렌(XLPE)과 같은 재킷 소재는 기계적 보호 기능을 추가하고 적용 범위를 더욱 정의합니다.

도체 크기 및 전류용량

와이어 게이지는 단일 도체 케이블이 안전하게 전달할 수 있는 전류량을 직접 결정합니다. 아래 표는 75°C 도관의 구리 THHN 도체에 대한 NEC 표준 전류용량 값을 보여줍니다. 이는 상업 및 산업 환경에서 가장 일반적인 설치 시나리오를 나타냅니다.

일반적인 절연 유형 및 등급

단일 도체 케이블에 찍힌 절연 유형은 단순한 라벨이 아니라 케이블이 합법적이고 안전하게 들어갈 수 있는 모든 환경을 정의합니다. 환경에 맞지 않는 절연은 현장에서 가장 흔한 배선 오류 중 하나입니다.

THHN / THWN-2

북미에서 가장 널리 설치된 단일 도체 절연체입니다. THHN은 최대 90°C의 건조한 장소에 적합합니다. THWN-2는 해당 등급을 습한 장소까지 확장합니다. 나일론 외부 코팅은 오일, 휘발유 및 물리적 마모에 강합니다. 이는 상업용 도관 배선을 위한 표준 선택이며 거의 모든 전기 공급업체에서 판매합니다.

XHHW-2

습식 및 건식 조건 모두에서 90°C 등급의 가교 폴리에틸렌 단열재입니다. XHHW-2는 PVC 기반 절연체보다 더 높은 온도를 더 잘 처리하며 산업용 모터 회로, 태양광 PV 배선(USE-2/RHW-2 등) 및 열 순환이 문제가 되는 설치에 일반적입니다. 유전 강도 덕분에 중전압 애플리케이션에 선호되는 제품이기도 합니다.

USE-2 / RHW-2

지하 서비스 입구 및 직접 매설용으로 평가된 USE-2는 토양 수분과 UV 노출을 견딜 수 있습니다. 이는 600V 및 90°C 습식 정격의 도관 외부에서 실행되는 광전지 소스 및 출력 회로에 대한 코드 필수 절연체입니다. 많은 케이블이 USE-2/RHW-2로 이중 목록에 등록되어 있어 지하 및 도관 설치 모두에 대한 승인을 받았습니다.

TFFN / TFN

열가소성 절연체와 나일론 재킷을 갖춘 소형 연성 도체(AWG 18-16). 도체가 좁은 공간에 꼭 맞아야 하고 장치에서 방출되는 열을 견뎌야 하는 고정 장치, 등기구 및 기기 배선 내부에 사용됩니다.

단일 도체 케이블과 다중 도체 케이블 비교

단일 도체 케이블과 다중 도체 케이블 중에서 선택하는 것은 단순한 비용 결정이 아닙니다. 여기에는 설치 방법, 유연성 요구 사항, 회로 복잡성 및 장기적인 유지 관리 액세스가 포함됩니다.

실제로, 단일 도체 케이블s dominate large commercial and industrial power distribution , 다중 컨덕터 케이블은 라우팅 유연성보다 설치 속도가 더 중요한 제어 배선, 계측 및 주거용 NM(Romex 스타일) 회로에 선호됩니다.

단일 도체 케이블의 주요 응용 분야

서비스 입구 및 피더 회로

유틸리티 변압기를 메인 패널에 연결하는 서비스 입구 도체는 거의 항상 단일 도체입니다. 예를 들어 400A 주거용 서비스의 경우 4개의 단일 도체(접지되지 않은 핫 2개, 중성선 1개, 접지 1개)가 서비스 입구 도관을 통해 당겨집니다. 현재 수준에서는 단일 400A 케이블이 물리적으로 다루기 힘들 것입니다. 달리기 위상당 2세트의 병렬 3/0 AWG 도체 동일한 용량을 달성하는 것이 표준 관행이며 현장에서 처리하기가 더 쉽습니다.

모터 분기 회로

NFPA 70(NEC) 430조는 모터 배선에 적용되며 도관의 단일 도체는 상업 및 산업 환경에서 1HP를 초과하는 모터의 기본값입니다. 약 124A의 최대 부하 전류를 소비하는 100 HP, 480V 3상 모터에는 다음 크기의 도체가 필요합니다. 전부하 전류용량의 125% NEC 430.22에 따라 — 이 예에서는 일반적으로 2 AWG 구리 THHN입니다. EMT 또는 견고한 도관을 통해 3개의 개별 도체를 연결하면 손상된 경우 각 도체를 독립적으로 교체할 수 있습니다.

태양광 PV 시스템

태양광 발전 설비는 패널을 함께 연결하기 위해 단일 도체 USE-2 또는 PV 와이어에 크게 의존합니다. 이러한 케이블은 실외 UV 노출, -40°C~90°C 사이의 빈번한 열 사이클링, 스트링 인버터 시스템의 경우 최대 1,500V의 DC 전압을 견뎌야 합니다. PV Wire는 이러한 요구 사항을 충족하기 위해 특별히 햇빛에 강한 두꺼운 절연 벽을 갖고 있는 반면, 표준 THHN은 동일한 환경에서 조기에 실패합니다.

케이블 트레이 설치

산업 플랜트 및 데이터 센터에서 케이블 트레이는 긴 수평 연결에 걸쳐 수십 개의 회로를 관리하는 데 사용됩니다. TC(트레이 케이블) 또는 XHHW-2 등급의 단일 도체를 도관 ​​없이 개방형 트레이에 배치할 수 있으므로 재료 비용이 크게 절감됩니다. NEC 392조는 충진 요구 사항을 규정합니다. 간격 및 전류량 감소 규칙을 준수하는 경우 사다리형 트레이는 인클로저 없이 최대 1,000kcmil의 단일 도체를 운반할 수 있습니다.

고전압 및 중전압 배전

에이t distribution voltages (5 kV to 35 kV), cables are almost exclusively single conductors with semiconducting conductor shields, cross-linked polyethylene insulation, metallic tape shields, and overall jackets. Each phase is run as a discrete cable for both safety and electrical performance reasons — separating the phases reduces the risk of multi-phase faults and simplifies splicing and termination.

병렬 컨덕터 설치

충분한 크기의 단일 도체가 처리하기에 너무 커지거나 상업적으로 이용 가능하지 않은 경우 NEC 섹션 310.10(H)에서는 병렬화, 즉 위상당 두 개 이상의 도체를 동시에 실행하는 것을 허용합니다. 병렬 연결은 도체에만 허용됩니다. 1/0AWG 이상 , 병렬 세트의 모든 도체는 재료, 크기, 절연 유형 및 길이가 동일해야 합니다.

에이 practical example: a 1,200A switchboard feeder using 500 kcmil copper THHN (rated 380A at 75°C) would require 위상당 4개의 도체 총 12개의 전류 전달 도체와 중성선 및 접지를 병렬로 연결합니다. 이 규모에서는 도관 충진 및 열 경감 계산이 중요해집니다.

부적절한 병렬 설치(각 세트의 길이가 일치하지 않거나 다른 도관 재질(강철 대 PVC))로 인해 병렬 도체 사이에 전류 불균형이 발생하여 결합된 전류 용량이 적절해 보이는 경우에도 초과 전류를 전달하는 도체가 과열될 수 있습니다.

선택 체크리스트: 올바른 단일 도체 케이블 선택

단일 컨덕터 케이블을 지정하기 전에 다음 요소를 체계적으로 검토하십시오.

1. 정격 전압 — 표준 전원 배선의 경우 600V; PV 시스템의 경우 1,000V; 중간 전압 배전의 경우 더 높습니다.
2. 온도 등급 — 케이블이 직면하게 될 가장 높은 주변 온도 또는 작동 온도와 일치시킵니다. 정격 감소가 예상되는 경우 90°C 정격 절연체를 사용하십시오.
3. 환경 — 습식, 건식, 직접 매립, 햇빛 노출, 내화학성? 각 조건은 특정 절연 유형을 제거합니다.
4. 도체 재료 — 구리는 더 높은 전도성을 제공하고 종단 처리가 더 쉽습니다. 알루미늄은 더 큰 크기(4AWG 이상)에서 암페어당 더 가볍고 저렴하지만 항산화 화합물과 적절한 러그가 필요합니다.
5. 도관 채우기 — NEC 9장 표에서는 주어진 도관 크기에 맞는 도체 수를 제한합니다. 채우기 한계를 초과하면 당김이 불가능해지고 과도한 열이 발생합니다.
6. 에이mpacity derating — 상승된 주변 온도와 3개 이상의 전류 전달 도체로 도관을 채우는 경우 NEC 310.15 보정 계수를 적용합니다.
7. 유연성 요구 사항 — 고정 도관은 작은 게이지의 단선 도체를 사용할 수 있습니다. 서비스 중 구부리거나 움직이면 좌초가 필요합니다.

설치 모범 사례

올바르게 지정된 단일 도체 케이블이라도 부주의하게 설치하면 조기에 고장이 나거나 안전 위험이 발생할 수 있습니다. 따라야 할 가장 중요한 관행은 다음과 같습니다.

• 최소 굽힘 반경 준수 — 일반적으로 전원 케이블의 경우 케이블 전체 직경의 8배 ~ 12배입니다. 이를 초과하면 도체가 꼬이고 절연체가 깨집니다.
• 당기는 윤활제를 사용하십시오 — 특히 긴 도관이나 여러 개의 굽은 부분이 있는 경우. 케이블의 최대 당김 장력(도체 단면적 및 도관 형상으로 계산)을 초과하면 가닥이 늘어나거나 분리될 수 있습니다.
• 동일한 도관에 병렬 세트 유지 — 3상 병렬 연결의 경우 세트의 모든 도체를 동일한 도관에 배치하면 유도 불균형이 최소화됩니다. 별도의 도관이 필요한 경우 각 전체 세트에 비자성(PVC 또는 알루미늄) 도관을 사용하여 자기 가열을 방지하십시오.
• 사양에 따른 토크 종료 — 토크가 부족한 러그는 접촉 저항을 증가시키고 과열을 유발합니다. 토크가 너무 높은 연결로 인해 도체 가닥이 파손됩니다. 일반적으로 러그나 데이터 시트에 인쇄되어 있는 러그 제조업체의 토크 사양을 항상 따르십시오.
• 라벨 양쪽 끝 — 다수의 단일 도체가 있는 도관 시스템에서 접속 배선함과 패널의 명확한 위상 및 회로 라벨링은 시운전 및 유지 관리 중에 잘못된 배선을 방지합니다.

구리 대 알루미늄 단일 도체

에이luminum conductors are frequently misunderstood. The problems associated with aluminum wiring in the 1960s and 1970s were specific to small-gauge (AWG 12–14) aluminum used with terminations designed for copper. AWG 1개 이상의 최신 알루미늄 단일 도체는 나열된 알루미늄 등급 러그와 항산화 화합물로 종단 처리되어 안정적으로 작동하고 규정을 준수합니다.

400A 피더의 경우 500kcmil 알루미늄 XHHW-2 비용은 대략적입니다. 동급 구리보다 피트당 30~40% 적음 , 알루미늄의 더 낮은 무게는 도관 응력을 줄이고 대형 릴의 취급을 단순화합니다. 동등한 전류용량에 대해 구리보다 두 개의 와이어 크기가 더 크다는 절충안이 있습니다. 500kcmil 알루미늄 도체는 350kcmil 구리 도체와 거의 동일한 전류를 전달하며 이는 도관 크기에 영향을 미칩니다.