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지중송전관로 되메움재의 열저항 특성
Thermal Resistivity of Backfill Materials for Underground Power Cables

김대홍   (한국전력공사 전력연구원CC0188646  ); 이대수   (한국전력공사 전력연구원CC0188646  );
  • 초록

    지중송전케이블의 송전용량은 케이블 또는 주변지반의 최대허용온도에 좌우되기 때문에 케이블 주위 되메움재는 운영기간동안 낮은 열저항성을 유지하여야 한다. 케이블 주위에 발생된 열은 되메움재를 통해 즉시 주위에 발산시켜 제거하여야 하며, 그렇지 않으면 통상온도 (50~6 $0^{\circ}C$ )에서도 열폭주에 의한 절연파괴에 이를 수 있다. 본 논문에서는 되메움재의 열저항을 낮추기 위한 여러 가지 방법에 대해 논하였으며, 다양한 첨가제를 사용하여 시험을 수행함으로써 열저항 효과를 측정하였다. 연구결과, 영광 동림천 모래의 경우 상대적으로 균등한 입도분포를 나타내는 모래로써대단히 높은 열저항치(5 $0^{\circ}C$ '-cm/watt at 10% 함수비, 260-cm/watt 건조 시)를 나타냈다. 또한 진산 화강암 석분 및모래싸갈(A-2), 석분쇄석 혼합재(E-1)의 경우 양호한 입도와 낮은 열저항(35 $^{\circ}C$ -cm/wau 10% 함수비, 10 $0^{\circ}C$ -cm/watt 건조시)을 보여주었으며, 이들 연구결과를 토대로 열저항이 낮은 3가지 형태의 되메움재를 제시하였다.


    Because the allowable current loading of buried electrical transmission cables is frequently limited by the maximum permissible temperature of the cable or of the surrounding ground, there is a need for cable backfill materials that can maintain a low thermal resistivity (less than 5 $0^{\circ}C$ -cm/watt) even while they are subjected to high temperatures for prolonged periods. Temperatures greater than 5 $0^{\circ}C$ to 6 $0^{\circ}C$ may lead to breakdown of cable insulation and thermal nlnaway if the surrounding backfill material is unable to dissipate the heat as rapidly as it is generated. This paper describes the results of studies aiming at the development of backfill material to reduce the thermal resistivity. A large number of different additive materials were tested to determine their applicability as a substitute material. Tests were called out for DonUing river sand, a relatively uniffrm sand of very high thermal resistivity (5 $0^{\circ}C$ -cnuwatt at 10% water content, 26 $0^{\circ}C$ -cm/watt when dry), and Jinsan granite screenings, and A-2(sand and gravel mixture), E-1 (rubble and granite screenings mixture), a well-graded materials with low thermal resistivity (about 35 $^{\circ}C$ -cm/watt when at 10 percent water content, 10 $0^{\circ}C$ -cm/watt when dry). Based on this research, 3 types of backfill materials were suggested for improved materials with low thermal resistivity.


  • 주제어

    Backfill materials .   Thermal resistivity .   Underground power cables.  

  • 참고문헌 (14)

    1. 지중송전케이블 되메움토사의 열저항 특성 , 김대홍;이대수;정원섭;정범용 , 대한토목학회 학술발표회논문집 / v.,pp.,
    2. Carlslaw, H. S.;Jaeger, J. C. , Conduction of Heat in Solids, (2nd Edition) / v.,pp.,
    3. Thermal Diffusion and its Application to Cable Ampacity , Fukagawa, H.;Imajo, T.;Ogata, N. , CRIEPI-73087 / v.,pp.,
    4. IEEE Guide for Soil Thermal Resistivity Measurements , IEEE std 442-1981 / v.,pp.6-15,
    5. Soils Thermal Characteristics in Relation to Underground Power Cable , Wiseman, R. J.;Burrel, R. W. , AIEE Committe Report, Transaction of AIEE / v.79,pp.792-856,
    6. Refractory Materials, Determination of Thermal Conductivity - Part 2 Hot-wire Method (Paralle) , International Organization for Standardization , ISO 8894-2 / v.,pp.,
    7. Backfill Materials for Underground Power Cables, Phase 1~3 , Mitchell, J. K.;Chan, C. K. , EPRI EL-506, EL-1894, EL-4150 / v.,pp.,
    8. Non-steady State Measurements of Liquid Polyphase , Horrocks, J. K.;McLanughlin , Proc. Roy. Soc. Lond., Ser. A / v.273,pp.,
    9. Tests for Thermal Diffusivity of Granular Materials , Shannon, W. L.;Wells, W. A. , Proceedings of ASTM / v.47,pp.1044-1053,
    10. On the Cylindrical Probe of Measuring Thermal Conductivity with Special Reference to Soils , de Vries, D. A.;Peck, A. J. , Aust. Jour. Physics. / v.11,pp.255-271,
    11. A Transient-flow Method for Determination of Thermal Constants of Insulating Material in Bulk , Blackwell, J. H. , Journal of Applied Physics / v.25,pp.137-144,
    12. Transient Heat Flow Apparatus for the Determination of Thermal Conductivities, Heating Piping and Air Conditioning , Hopper, F. C.;Lepper, F. R. , ASHVE J. Sect. / v.24,pp.464,
    13. Refractory Materials, Determination of Thermal Conductivity - Part 1:Hot-wire Method (cross-array) , International Organization for Standardization , ISO 8894-1 / v.,pp.,
    14. Development of Backfill Soils for Underground Cables(2) - Study on the Optimum Grading Distribution , Imajo, T. , CRIEPI-72061, 175063 / v.,pp.,
  • 이 논문을 인용한 문헌 (3)

    1. Oh, Gidae ; Kim, Daehong 2010. "Thermal Resistant Characteristics of Flowable Backfill Materials Using Surplus Soil for Underground Power Utilities" 한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, 11(10): 15~24     
    2. Kim, You-Seong ; Cho, Dae-Seong ; Park, Young-Jun 2011. "Optimization of the Backfill Materials for Underground Power Cables considering Thermal Resistivity Characteristics (I)" 한국토목섬유학회 논문집 = Journal of the Korean Geosynthetics Society, 10(4): 113~121     
    3. Kim, You-Seong ; Cho, Dae-Seong ; Park, Young-Jun 2011. "Optimization of the Backfill Materials for Underground Power Cables considering Thermal Resistivity Characteristics (II)" 한국토목섬유학회 논문집 = Journal of the Korean Geosynthetics Society, 10(4): 123~130     

 저자의 다른 논문

  • 김대홍 (11)

    1. 2005 "열특성 효과를 고려한 지중송전관로용 되메움재 개발" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 21 (6): 41~52    
    2. 2006 "암반에 근입된 부착형 앵커의 거동특성 (I) - 태안지역 편마암 -" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 22 (12): 45~55    
    3. 2006 "굴착 잔토를 재활용한 지중전력구조물 뒷채움재의 역학적 특성" 大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, C. 지반공학, 터널공학 26 (c5): 303~312    
    4. 2009 "실규모 현장시험을 통한 부착형 암반앵커의 인발저항력 평가" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 25 (10): 5~15    
    5. 2010 "지중송전관로용 급결 유동성 뒤채움재의 시공법 설정에 관한 실험적 연구" 한국건설순환자원학회논문집 = Journal of Korean Recycled Construction Resources Institute 5 (3): 84~93    
    6. 2013 "사질토 지반에 설치된 마이크로파일의 설치간격 및 설치각도에 따른 압축거동특성" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 29 (12): 57~67    
    7. 2013 "점토지반에서 하중특성 및 연결보조건에 따른 송전철탑용 연결형 말뚝기초의 특성 분석" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 29 (10): 5~18    
    8. 2015 "사질토지반에서 그룹 마이크로파일의 설치조건에 따른 인발거동특성" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 31 (2): 27~37    
    9. 2015 "소형 인공강우 장치에 의한 표준사 모형사면의 붕괴 예측" 한국방재안전학회논문집 = Journal of Korean Society of Disaster and Security 8 (2): 21~26    
  • 이대수 (24)

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