IEC 60949

차폐층·시스 단락 강도 계산기Screen & Sheath Withstand Calculator

IEC 60949에 따라 케이블 금속 차폐층(동선·동 테이프), 시스(알루미늄·납), 외장, 편조의 허용 단락전류와 단락 후 온도를 계산합니다.
Calculate the permissible short-circuit current and end-of-fault temperature of cable metallic screens (wires, tapes), sheaths (aluminium, lead), armour and braids per IEC 60949.

무엇을 계산할까요? What to calculate

차폐 구조 Screen / sheath construction

mm
mm
mm
mm
mm
mm

주변 매질 Surrounding media (Table 2)

조건 Conditions

kA
s
°C
°C

⚠ 구조를 바꾸면 치수가 예시값으로 바뀝니다. θi, θf 기본값도 예시입니다. 맞닿은 재료의 허용 온도를 제조사 자료로 확인해 입력하세요. · Example values; confirm the limits with the cable manufacturer.

기본은 단열 계산 (보수적). 차폐층은 비단열 효과가 커서 켜면 허용 전류가 크게 늘어납니다. · Default adiabatic; screens gain much from the non-adiabatic method.
상수 설정 Constants (editable)

금속·매질을 바꾸면 기본값(KS C IEC 60949 표 1, 표 2)으로 다시 채워집니다. · Changing metal or media resets to Table 1 / Table 2 values.

상수Constant [unit]값 Value
K [A·√s/㎟]Metal constant
β [K]Reciprocal of temp. coeff.
σ1 [J/K·m³]Metal volumetric specific heat
ρ2 [K·m/W]Inner medium thermal resistivity
σ2 [J/K·m³]Inner medium specific heat
ρ3 [K·m/W]Outer medium thermal resistivity
σ3 [J/K·m³]Outer medium specific heat

무엇을 계산하나요? What this calculates

고압 케이블의 금속 차폐층·시스는 지락 고장 때 고장 전류의 귀로가 됩니다. 이 계산기는 KS C IEC 60949(IEC 60949)에 따라 차폐층이 견딜 수 있는 단락 전류, 또는 알려진 전류가 흘렀을 때의 최종 온도를 구합니다. 단열 전류는 도체와 같은 식을 금속 상수로 계산하고, 비단열 계수 ε만 구조에 따라 다르게 구합니다.

Metallic screens and sheaths carry the return current during earth faults. Following IEC 60949, this calculator finds the current a screen withstands, or its temperature after a known fault. The adiabatic current uses the same formula as conductors with the metal's constants; only the non-adiabatic factor ε depends on the construction.

1. 단면적 Cross-section used in the adiabatic formula

구조ConstructionSδ (ε 계산용)
관형 시스 (8.2)Tubular sheathπ·d·δ (파형: d = (Dit + Doc)/2)시스 두께
종방향 테이프 (8.3.1)Longitudinal tapew·δ테이프 두께
나선 겹침 테이프 (8.3.2)Helically lapped tapesn·w·δ테이프 두께
밀착 와이어 (8.4)Wires in contactn·π·d²/4소선 지름
편조 (8.5)Braidn·π·d²/4소선 지름 × 2
간격 차폐 소선 (7.3)Spaced wire screen소선 1가닥 π·d²/4, 전체 전류 = × n-

나선 겹침 테이프는 테이프끼리 전기적으로 닿지 않는다고 보고(가장 안전한 가정) 기하학적 단면적을 그대로 씁니다.

For lapped tapes the safest assumption is used: no contact between turns, so the geometric area is taken.

2. 단열 허용 전류 Adiabatic current

I_AD = K·S·√(ln((θf + β)/(θi + β)) / t). K, β는 금속별 값(표 1)을 씁니다.

K and β are taken for the metal from Table 1.

3. 비단열 계수 ε Non-adiabatic factor ε

시스·테이프·와이어·편조 (8장): 양쪽 매질의 열 특성과 금속 두께로 계수 M을 구한 뒤 ε를 계산합니다.

M = (√(σ2/ρ2) + √(σ3/ρ3)) / (2·σ1·δ·10⁻³) · F, ε = 1 + 0.61·M√t − 0.069·(M√t)² + 0.0043·(M√t)³

간격 차폐 소선 (7.3): 소선 1가닥을 도체처럼 보고 일반식으로 ε를 구한 뒤 소선 수를 곱합니다. 부분 매입(외피 아래 공기 틈)은 F = 0.5와 두 매질의 산술 평균 값을 씁니다.

ε = √(1 + F·A·√(t/S) + F²·B·(t/S)), A = (2464/σc)·√(σi/ρi), B = (1.22/σc)·(σi/ρi)

Sheaths, tapes, wires and braids (clause 8) use the factor M from the media on both sides and the metal thickness. Spaced wire screens (7.3) treat one wire like a conductor using the general formula and multiply by the number of wires; partially embedded wires use F = 0.5 and the arithmetic mean of the two media.

검증 Verification

자주 묻는 질문 FAQ

차폐층·시스의 단락 강도는 왜 따로 확인하나요?Why check screens and sheaths separately?

고압 케이블에서 지락 고장이 나면 고장 전류가 도체가 아니라 금속 차폐층이나 시스를 통해 돌아갑니다. 차폐층은 도체보다 훨씬 얇아서, 지락 전류와 보호장치 동작시간을 견디는지 따로 확인해야 합니다.

In a high-voltage cable, earth-fault current returns through the metallic screen or sheath rather than the conductor. Screens are far thinner than conductors, so they must be checked separately against the earth-fault current and clearing time.

차폐층은 비단열 효과가 큰가요?Is the non-adiabatic effect large for screens?

그렇습니다. 차폐층·시스는 두께가 얇고 양쪽 매질과 넓게 닿아 있어 열이 잘 빠져나가므로, 규격(1장)도 차폐·시스와 10 ㎟ 미만 소형 도체에서 허용 전류가 현저히 증가한다고 설명합니다. 이 계산기는 보수적인 단열 계산을 기본으로 하고, 비단열을 켜면 ε로 증가분을 보여줍니다.

Yes. Screens and sheaths are thin and in contact with media on both sides, so the standard (clause 1) notes a marked increase for screens, sheaths and conductors below 10 mm². This calculator defaults to the conservative adiabatic method; enable non-adiabatic to see ε.

열 접촉 계수 F는 어떻게 정하나요?How do I choose the thermal contact factor F?

규격은 F = 0.7을 권장합니다. 금속이 한쪽 매질과 완전히 붙어 있으면 0.9, 관형 시스에서 초기 열 접촉이 확실하면 1.0을 쓸 수 있습니다. 압출 외피 아래 공기 틈이 있는 간격 소선(부분 매입)은 0.5를 씁니다.

The standard recommends F = 0.7; 0.9 where the metal is fully bonded to the medium on one side, 1.0 for tubular sheaths with assured initial contact, and 0.5 for spaced wires partially embedded under an extruded jacket with air gaps.

초기·최종 온도 θi, θf는 얼마로 하나요?Which initial and final temperatures should I use?

차폐층의 허용 온도는 맞닿은 반도전층·절연체·외피의 재료에 따라 달라지며 IEC 60949에는 정해져 있지 않습니다. 기본값(80 °C → 200 °C)은 예시이므로, 케이블 제조사 자료나 관련 제품 규격의 값을 확인해 입력하세요.

Screen temperature limits depend on the adjacent semi-conducting layer, insulation and oversheath and are not specified in IEC 60949. The defaults (80 °C → 200 °C) are examples only; enter values from the cable manufacturer or product standard.

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