KR100562568B1 - 초전도 케이블용 접속함 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초전도 케이블용 접속함에 관한 것으로, 그 기술적 구성은 내부 양측으로 한 쌍의 초전도 케이블이 인입되어 도체 슬리브에 의해 서로 접속되는 초전도 케이블의 접속함에 있어서, 상기 도체 슬리브의 둘레에는 에폭시수지에 탄소섬유를 보강한 카본섬유 강화플라스틱(CFRP)으로 성형된 쉴드전극이 구비되며, 이 쉴드전극 둘레에는 에폭시수지에 유리섬유를 보강한 유리섬유 강화플라스틱(FRP)으로 성형된 접속부 절연체가 상기 쉴드전극과 일체로 성형되어서, 제품의 내구성이 향상됨은 물론, 열팽창의 차이에 의한 접속부 절연체의 크랙을 방지하여 절연파괴가 일어나지 않도록 한 것이다.

초전도 케이블, 접속함, 쉴드 전극, 도체 슬리브, 접속부 절연체

Description

초전도 케이블용 접속함{CONNECTION BOX FOR SUPERCONDUCTING CABLE SYSTEM}

도 1은 종래 초전도 케이블용 접속함의 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 초전도 케이블용 접속함의 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

61 : 초전도 케이블 62 : 초전도 도체

69 : 도체 슬리브 72 : 접속부 절연체

73 : 쉴드전극

본 발명은 초전도 케이블용 접속함에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 접속함 내부의 쉴드전극과 접속부 절연체를 동일계열의 수지재로 된 섬유강화 복합재료로 성형하므로써, 기계적 강도를 향상시킴은 물론 열팽창의 차이에 의한 접속부 절연체의 크랙을 방지하여 절연파괴가 일어나지 않도록 한 초전도 케이블용 접속함에 관한 것이다.

최근에는 초전도 도체를 이용한 전력 케이블의 개발이 활발하게 진행되고 있는데, 이러한 초전도 케이블은 도체를 임계온도 이하로 냉각시킬 필요가 있기 때문에, 케이블 내부에는 냉각과 절연을 위한 여러 가지의 구조적 특징을 가지고 있다.

또한, 이러한 초전도 케이블은 장거리에 포설되기 위해서 초전도 케이블을 서로 연결하는 도 1에서와 같은 접속함이 필요하게 된다.

도시된 바에 따르면, 먼저 서로 접속되는 한 쌍의 초전도 케이블(61)은 초전도 도체(62)의 내외측에 액체 질소로된 냉매를 순환시키는 유로(63,64)가 형성되고, 초전도 도체(62)의 외측에는 전기절연층(65)과 진공단열층(66), 방식층(67) 등이 순차적으로 구비된다.

이러한 한 쌍의 초전도 케이블(61)은 그 내부의 초전도 도체(62)가 접속함 내부에서 상전도체인 구리재의 도체 슬리브(69)에 의해 서로 접속되고, 초전도 케이블(61)의 절연층(65)위에는 보강 절연층 및 전계 완화를 위한 벨마우스(71)가 각각 장착된다.

또한, 양측의 초전도 도체(62)를 접속하는 도체 슬리브(69)의 둘레부에는 에폭시 수지재로 된 접속부 절연체(72)가 구비되어 접속부를 전기적으로 절연하며, 이 접속부 절연체(72)의 내부에는 알루미늄재질의 쉴드전극(73)이 인서트되어 이 쉴드전극(73)에 의해 상기 도체 슬리브(69)를 지지하도록 구성된다.

그 외에도, 접속함 내부의 절연층(65) 둘레에는 냉매챔버(70)가 구비되고, 이 냉매챔버(70) 둘레에는 이중관 구조로 된 진공 단열층(74)이 형성되며, 상기 냉 매챔버(70)에는 진공 단열층(74)을 통과하는 냉매 입출구(75,76)에 의해 냉매가 충전된다.

따라서, 이러한 종래의 초전도 케이블의 접속방식에 의해서는 구리재의 도체 슬리브(69)에 의하여 전기를 도통시키고, 쉴드전극(73)과 일체로 성형된 에폭시 수지재의 접속부 절연체(72)에 의해 전기 절연을 하며, 절연층(65) 위에 장착된 벨마우스(71)에 의해 전계를 완화하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 접속함은 쉴드전극과 접속부 절연체가 비교적 열팽창계수가 큰 알루미늄과 에폭시 수지재에 의해 일체로 성형됨에 따라 임계온도 이하로 냉각하였을 때 알루미늄과 에폭시 수지의 열팽창계수가 서로 달라서 쉴드전극과 접속부 절연체의 계면에 열팽창 차이에 따른 크랙이 발생될 우려가 크다는 문제점이 있었다.

특히, 접속부 절연체에 크랙이 발생되면, 초전도 케이블의 접속부에 전기절연이 취약해져서 절연파괴가 일어나며, 발생된 크랙이 접속부 절연체 전체로 진전되면 접속부 절연체 자체가 파손되는 등이 유발되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명은 접속함 내부의 쉴드전극과 접속부 절연체를 동일 계열의 수지재로 된 섬유강화 복합재료로 성형하므로써, 제품의 내구성을 향상시킴은 물론, 열팽창계수의 차이에 의한 접속부 절연체의 크랙을 방지하여 절연파괴가 일어나지 않도록 한 초전도 케이블용 접속함을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 내부 양측으로 한 쌍의 초전도 케이블이 인입되어 도체 슬리브에 의해 서로 접속되는 초전도 케이블의 접속함에 있어서,

상기 도체 슬리브의 둘레에 형성되고, 에폭시수지에 탄소섬유를 보강한 카본섬유 강화플라스틱으로 성형된 쉴드전극과; 상기 쉴드전극 둘레에 일체로 형성되고, 에폭시수지에 유리섬유를 보강한 유리섬유 강화플라스틱으로 성형된 접속부 절연체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 접속함을 제공한다.

이때, 상기 접속부 절연체는 카본섬유 강화플라스틱으로 된 쉴드전극을 먼저 성형한 후 그 둘레에 에폭시수지와 유리섬유를 순차적으로 적층하여 쉴드전극과 일체화되도록 성형된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

도 2는 본 발명에 따른 초전도 케이블용 접속함의 단면도이다.

도시된 바에 따르면, 상기 접속함은 한 쌍의 초전도 케이블(61)의 접속부 둘레에 극저온에서도 기계적 강도가 뛰어나며, 동일계열의 수지재로 함침된 섬유강화 플라스틱을 이용하여 쉴드전극(73) 및 접속부 절열체(72)를 일체로 성형하므로써, 이 접속부를 임계온도 이하로 냉각시키더라도 접속부 절연체(72)에 크랙이 발생되거나 절연파괴가 일어나는 것을 방지할 수 있도록 한 것이다.

이때, 접속함 내부로 인입된 한 쌍의 초전도 케이블(61)이 구리재의 도체 슬리브(69)에 의해 서로 접속되고, 초전도 케이블(61)의 절연층(65) 위에는 벨마우스(71)가 장착되어 전계를 완화하며, 그 둘레부에는 냉매챔버(70)가 구비되고, 이 냉매챔버(70)의 둘레에는 이중관 구조의 진공 단열층(74)이 구비된 것 등은 종래의 접속함과 동일 유사하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

상기 쉴드전극(73)은 탄소섬유와 에폭시수지를 순차적으로 적층 경화시킨 카본섬유 강화플라스틱으로 성형된 것으로, 내부에 보강된 탄소섬유에 의해 도전성을 가지기 때문에 전극으로서 유용하게 사용될 수 있다.

이러한 카본섬유 강화플라스틱(CFRP)은 기계적 강도와 내열성이 우수하여 우주 항공분야나 스포츠 분야에서 널리 이용되고 있다.

상기 접속부 절연체(72)는 쉴드전극(73)의 둘레부에 유리섬유와 에폭시수지를 순차적으로 적층 경화시킨 것으로, 쉴드전극(73)과 일체로 성형된다.

이러한 유리섬유 강화플라스틱(FRP)은 에폭시수지와 유리섬유가 모두 전기 절연체로서, 극저온에서도 기계적 강도와 전기 절연성능이 매우 우수하다.

이상의 구성에 의한 본 발명의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

상기 접속함 내부로 인입된 한 쌍의 초전도 케이블(61)은 구리재질로 된 도체 슬리브(69)에 의해 서로 접속되며, 이 도체 슬리브(69)의 둘레부에는 카본섬유 강화플라스틱으로 된 쉴드전극(73)이 구비되어 접속부 차폐 및 도체 슬리브(69)를 지지하는 역할을 하고, 이 쉴드전극(73)의 둘레부에는 다시 유리섬유 강화플라스틱으로 된 접속부 절연체(72)가 쉴드전극(73)과 일체화되도록 성형되어 접속부를 전기적으로 절연하게 된다.

따라서, 이러한 초전도 케이블(61)의 접속부는 극저온으로 냉각되더라도 상기 쉴드전극(73)과 접속부 절연체(72)가 동일계열의 수지재로 함침된 섬유강화 플라스틱으로 이루어져서 열팽창이 작을 뿐만 아니라, 열팽창의 차이에 의한 응력이나 크랙이 발생될 우려가 없어서, 절연파괴 등이 방지되므로 안전하게 사용할 수 있다.

또한, 상기 쉴드전극(73)과 접속부 절연체(72)는 섬유강화 플라스틱으로 이루어져서 종래의 수지재에 비해 기계적 강도가 월등히 우수하여 장기간 사용시에도 쉽게 손상되지 않아서 제품의 내구성이 현저히 향상된다.

그 외에도, 상기 쉴드전극(73)과 접속부 절연체(72)는 동일계열의 수지재로 함침된 재료를 이용하기 때문에, 재질간의 친화력이 우수하여 장기간 사용하더라도 들뜸현상 등이 발생되지 않고 일체화되도록 성형된 상태를 그대로 유지하므로, 그 내구성이 더욱 향상되는 장점이 있다.

상기와 같은 본 발명은, 상기 쉴드전극과 접속부 절연체가 동일계열의 수지재로 함침된 섬유강화 플라스틱으로 이루어져서, 극저온으로 냉각되더라도 열팽창 이 작을 뿐만 아니라 열팽창의 차이에 의한 응력이나 크랙이 발생될 우려가 없어지기 때문에, 절연파괴 등이 방지되어 안전하게 사용할 수 있으며, 종래의 수지재에 비해 기계적 강도가 월등히 우수하여 제품의 내구성이 현저히 향상되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 내부 양측으로 한 쌍의 초전도 케이블이 인입되어 도체 슬리브에 의해 서로 접속되는 초전도 케이블의 접속함에 있어서,

   상기 도체 슬리브의 둘레에 형성되고, 에폭시수지에 탄소섬유를 보강한 카본섬유 강화플라스틱으로 성형된 쉴드전극과;

   상기 쉴드전극 둘레에 일체로 형성되고, 에폭시수지에 유리섬유를 보강한 유리섬유 강화플라스틱으로 성형된 접속부 절연체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 접속함.
2. 제 1항에 있어서, 상기 접속부 절연체는 카본섬유 강화플라스틱으로 된 쉴드전극을 먼저 성형한 후 그 둘레에 에폭시수지와 유리섬유를 순차적으로 적층하여 쉴드전극과 일체화되도록 성형된 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 접속함.

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