KR100775987B1 - 삼상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치 - Google Patents

삼상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치에 관한 것으로서, 삼상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치에 있어서, 반원통형으로 형성되어 각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 절연층의 외주의 상측으로 결합되며 외측으로 테이퍼지게 형성된 차폐층접속구와, 상기 차폐층접속구 일단에 형성된 체결날개와, 상기 체결날개 외측으로 돌출되게 형성된 한개 또는 두개의 고정자로 이루어진 상부전극과, 상기 상부전극에 대응되어 차폐층접속구와 체결날개가 형성되며, 각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 절연층의 외주의 하측으로 결합되는 하부전극으로 구성된 차폐층 전극은, 각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 절연층의 외주면을 에워싸고, 상기 차폐층접속구 외주면으로는 길이방향으로 초전도 차폐층이 전기적으로 접속되며, 각 상에 형성된 상기 고정자는 도전성연결자와 상호 결합되어, 상기 초전도 차폐층이 Y결선 또는 Δ결선되어 접지되는 것을 특징으로 하는 삼상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치를 기술적 요지로 한다. 이에 따라 각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 절연층의 외주면을 에워싸고, 외주면에는 길이방향으로 초전도 차폐층이 전기적으로 균일하게 접속되는 차폐층 전극이 형성되어, 초전도 차폐층과 상기 차폐층 전극의 접속이 균일하게 이루어졌는지를 육안으로 직접 확인하면서 접속시킬 수 있어, 각 상의 초전도 차폐층의 접촉저항이 균일하게 제작됨으로써 각 상의 초전도 차폐층에 유도되는 전류가 동일하여 초전도 차폐층의 조기 quench를 예방할 수 있어 통전용량을 향상시키고, 고온 초전도 선재를 보호할 수 있으며, 또한 각상의 초전도 차폐층을 도전성 연결자를 이용하여 Y결선 또는 Δ결선으로 결합하여 전기적으로 단락시켜서 접지시킴으로써 초전도 통전층의 전류와 크기는 같고 방향은 반대인 전류를 초전도 차폐층에 유도하여 고온 초전도 케이블 외부로의 누설 자장을 완전히 제거할 수 있어 초전도 특성이 우수한 고온 초전도 케이블 시스템을 제공할 수 있는 이점이 있다.
고온 초전도 차폐층 접속 전극 Y결선 Δ결선

Description

삼상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치{Superconducting Shield Layer Jointing Apparatus of 3 Phase High-Tc Superconducting Cable}
도 1 - 일반적인 고온 초전도 케이블에 대한 단면도.
도 2 - 종래의 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치에 대한 사시도.
도 3 - 도 2에 따른 접속장치가 초전도 차폐층에 접속된 상태를 나타낸 도.
도 4 - 종래의 차폐층 접속장치를 이용하여 초전도 차폐층이 Δ결선된 경우를 나타낸 단면도.
도 5 - 본 발명의 실시예 1에 따른 차폐층 전극에 대한 사시도.
도 6 - 본 발명의 실시예 1에 따른 차폐층 전극이 Y결선된 경우를 나타낸 단면도.
도 7 - 본 발명의 실시예 2에 따른 차폐층 전극에 대한 사시도.
도 8 - 본 발명의 실시예 2에 따른 차폐층 전극이 Δ결선된 경우를 나타낸 단면도.
도 9 - 본 발명에 따른 차폐층 전극이 단상의 고온 초전도 케이블 코아에 결합된 상태를 나타낸 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
2 : 차폐층 전극 2a : 상부전극
2b : 하부전극 2c : 차폐층접속구(2c)
2d : 체결날개 2e : 고정자
3 : 도전성연결자 3a : 편조선
3b : 중심전극 3c : 연결날개
6 : 접지선 102 : 고온 초전도 케이블 코아
200 : 포머 201 : 초전도 통전층
202 : 절연층 203 : 초전도 차폐층
205 : 저온납
본 발명은 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치에 관한 것으로서, 고온 초전도 케이블 코아의 절연층의 외주면을 에워싸고, 외주면에는 길이방향으로 초전도 차폐층이 전기적으로 균일하게 접속되는 차폐층 전극이 형성되어, 초전도 케이블 외부로의 누설 자장을 완전히 제거할 수 있는 삼상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치에 관한 것이다.
고온 초전도 케이블은 대용량의 전력을 저손실로 장서리 전송이 가능하기 때문에 대도시의 전력공급 및 신규부지 확보 등의 문제를 해결할 수 있는 환경 친화적 신개념의 전력케이블로서 최근 미국, 일본, 유럽 등의 선진기술국에서 경쟁적으 로 상용화 개발을 추진하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 3상 고온 초전도 케이블(100)은 단열관(101) 내에 꼬여서 수용된 3개의 고온 초전도 케이블 코아(102)로 구성된다. 상기 단열관(101)은 외부 단열관(101a)과 내부 단열관(101b)을 가지며, 내외부 단열관(101)이 결합하여 이중 단열관(101)을 형성한다. 이중 단열관(101) 내에는 열단열재가 내장되어 있고, 진공 상태로 만들어지며, 내부 단열관(101b)과 코아(102) 사이의 공간으로 냉매(103)가 흐르며, 단열관(101)은 염화폴리비닐(polyvinyl chloride)로 구성된 방식층(104)으로 둘러싸인다.
각 상의 고온 초전도 케이블 코아(102)는 최내측으로부터 시작해서 포머(200), 초전도 통전층(201), 절연층(202), 초전도 차폐층(203), 보호층(204)으로 구성된다. 초전도 통전층(201)은 구리연선들이 꼬여서 구성된 포머(200) 주위에 Bi2223 물질로 구성된 다수본의 고온 초전도 선재를 나선형으로 권선하여 적층하여 제작된다. 초전도 차폐층(203)은 절연층(202) 주위에 Bi2223 물질로 구성된 다수본의 고온 초전도 선재를 권선하여 적층하여 제작되며, 초전도 차폐층(203) 주위에 동선부직포를 권선하여 보호층(204)을 형성한다.
정상 상태에서 초전도 차폐층(203)의 전류는 초전도 통전층을 흐르는 전류의 크기는 같고, 방향은 반대인 전류가 유도된다. 유도된 초전도 차폐층(203)의 전류는 자장을 발생시켜 초전도 통전층(201)에 의해 발생된 자장을 상쇄하여 고온 초전도 케이블(100) 외부로의 자장의 누설을 완전히 차단하게 된다.
종래의 3상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층(203)의 접속방법은 미국특 허(US 20050061537A1)에 의해 개시된 바 있으며, 도 2, 도 3, 도 4를 참조하여 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
종래의 삼상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층(203)의 접속은 도 2와 같이 단열관(101) 내에 3개의 고온 초전도 케이블 코아(102)가 꼬여서 수용되어 있는 삼상 고온 초전도 케이블(100) 구조에서 각상의 고온 초전도 케이블 코아(102)는 고온 초전도 케이블(100) 끝단에서 분기되며, 도 3의 차폐층 전극(1)의 상부전극(1a)과 하부전극(1b)을 도 4의 각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 초전도 차폐층(203)의 외주의 상하에 지름 방향으로 서로 마주보게 각각 배열하고, 차폐층 전극의 날개(1c) 사이에 인듐시트를 삽입하고, 볼트로 조여서 고정한 다음, 열저항 테이프로 차폐층 전극의 날개(1c)를 감아서 밀폐시킨다. 다음으로 히터선을 차폐층 전극(1)의 외주에 나선형으로 감고 가열하면서 상부전극(1a)에 형성된 구멍(1e)으로 저온납(녹는 점 78℃)(5)을 녹여 밀어 넣으면서 차폐층 전극(1)과 초전도 차폐층(203) 사이를 접합한다. 납땜이 완료되면, 열전대와 열저항 테이프가 제거되고, 마침내 차폐층 전극(1)과 초전도 차폐층(203) 사이가 저온납(5)으로 연결된다.
각 상의 초전도 차폐층(203)에 접합된 상부전극의 고정자(1d)에 도 4의 편조선(2)의 한쪽 끝은 볼트를 이용하여 연결하고, 반대 쪽 끝에는 다른 상의 초전도 차폐층(203)에 접합된 상부전극의 고정자(1d)를 볼트로 연결하여 도 4와 같이 Δ형상으로 3상 초전도 차폐층(203)을 전기적으로 단락시킨다.
그러나 종래의 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층(203) 접속은 초전도 차폐층(203)의 외주에 차폐층 전극(1)을 완전히 둘러싼 다음 저온납(5)을 상부전 극(1a)에 형성된 구멍(1e)으로 녹여서 밀어 넣는 방식이기 때문에 초전도 차폐층(203)과 차폐층 전극(1) 사이의 공간이 완전히 저온납(5)으로 채워졌는지를 확인할 방법이 없다.
일반적으로 초전도 차폐층(203)은 절연층(202)의 둘레에 다수본의 고온 초전도 선재로 적층되어 있는 구조이기 때문에 만약 초전도 차폐층(203)과 차폐층 전극(1) 사이의 공간이 저온납(5)으로 완전히 채워지지 않은 경우에는 초전도 차폐층(203)을 구성하고 있는 각각의 고온 초전도 선재와 차폐층 전극 사이(1)의 접촉저항이 다르게 되고, 이것은 초전도 차폐층(203)에 흐르는 유도전류의 분포를 불균일하게 만들어 결국, 초전도 차폐층(203)의 조기 quench로 통전용량을 저하시키고, 고온 초전도 선재를 소손시키는 원인이 될 수 있다.
또한 어떤 원인에서 차폐층 전극(1)과 접속된 초전도 차폐층(203)에서 저항열이 발생하게 되면 초전도 차폐층(203)에서 발생된 열은 반드시 차폐층 전극(1)을 통과한 후에 냉매(103)에 전달되기 때문에 초전도 차폐층(203)과 냉매(103) 사이의 열전달이 원활하지 못하여 초전도 차폐층(203)이 과열될 우려가 있어 고온 초전도 케이블의 안정도를 저하시키는 원인이 될 수 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 절연층의 외주면을 에워싸고, 외주면에는 길이방향으로 초전도 차폐층이 전기적으로 균일하게 접속되는 차폐층 전극이 형성되어, 각 상의 초전도 차폐층에 유도되는 전류가 동일하며, 각상의 초전도 차폐층을 Y결선 또는 Δ결선하 여 전기적으로 단락시켜 접지시킴으로써 고온 초전도 케이블 외부로의 누설 자장을 완전히 제거할 수 있는 삼상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치의 제공을 그 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적 달성을 위해 본 발명은, 삼상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치에 있어서, 반원통형으로 형성되어 각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 절연층의 외주의 상측으로 결합되며 외측으로 테이퍼지게 형성된 차폐층접속구와, 상기 차폐층접속구 일단에 형성된 체결날개와, 상기 체결날개 외측으로 돌출되게 형성된 한개 또는 두개의 고정자로 이루어진 상부전극과, 상기 상부전극에 대응되어 차폐층접속구와 체결날개가 형성되며, 각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 절연층의 외주의 하측으로 결합되는 하부전극으로 구성된 차폐층 전극은, 각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 절연층의 외주면을 에워싸고, 상기 차폐층접속구 외주면으로는 길이방향으로 초전도 차폐층이 전기적으로 접속되며, 각 상에 형성된 상기 고정자는 도전성연결자와 상호 결합되어, 상기 초전도 차폐층이 Y결선 또는 Δ결선되어 접지되는 것을 특징으로 하는 삼상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치를 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 초전도 차폐층이 Y결선되는 경우의 도전성연결자는, 상기 고정자에 수직되게 일단이 결합된 편조선과, 원주방향으로 120도 간격으로 연결날개가 형성되어 각 연결날개에 다른 상의 편조선의 타단이 결합되는 중심전극으로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 초전도 차폐층이 Δ결선되는 경우의 도전성연결자는, 상기 고정자에 평행되게 일단이 결합되고, 타단은 다른 상의 고정자에 평행하게 결합되는 편조선으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 차폐층접속구와 초전도 차폐층은 저온납에 의해 납땜되는 것이 바람직하며, 상기 차폐층전극은, 은도금 구리재질로 형성되는 것이 바람직하다.
여기에서 상기 차폐층 전극에 초전도 차폐층이 접속되기 전에, 상기 차폐층 전극에 고온납으로 납땜된 접지선을 형성시키는 것이 바람직하다.
이에 따라 각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 절연층의 외주면을 에워싸고, 외주면에는 길이방향으로 초전도 차폐층이 전기적으로 균일하게 접속되는 차폐층 전극이 형성되어, 초전도 차폐층과 상기 차폐층 전극의 접속이 균일하게 이루어졌는지를 육안으로 직접 확인하면서 접속시킬 수 있어, 각 상의 초전도 차폐층의 접촉저항이 균일하게 제작됨으로써 각 상의 초전도 차폐층에 유도되는 전류가 동일하여 초전도 차폐층의 조기 quench를 예방할 수 있어 통전용량을 향상시키고, 고온 초전도 선재를 보호할 수 있으며, 또한 각상의 초전도 차폐층을 도전성 연결자를 이용하여 Y결선 또는 Δ결선으로 결합하여 전기적으로 단락시켜서 접지시킴으로써 초전도 통전층의 전류와 크기는 같고 방향은 반대인 전류를 초전도 차폐층에 유도하여 고온 초전도 케이블 외부로의 누설 자장을 완전히 제거할 수 있어 초전도 특성이 우수한 고온 초전도 케이블 시스템을 제공할 수 있는 이점이 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다.
도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 삼상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층의 접속장치는, 각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 절연층(202)의 외주면을 에워싸고, 외주면으로는 길이방향으로 상기 절연층(202) 외측에 결합된 초전도 차폐층(203)을 전기적으로 접속시키는 차폐층 전극(2)과, 상기 차폐층 전극(2)을 전기적으로 연결하는 도전성연결자(3)에 의해 삼상의 초전도 차폐층(203)이 상호 접속되게 되는 것이다.
상기 차폐층 전극(2)은 상부전극(2a)과 하부전극(2b)으로 구성되며, 상기 상부전극(2a)과 하부전극(2b)의 체결에 의해 그 내부에 고온 초전도 케이블 코아(102)에 있어서 절연층(202)까지(이하에서는 편의상 "절연층 이하부"라고 한다) 수용되며, 상기 절연층(202)의 외측에 형성된 초전도 차폐층(203)은 그 외주면에 전기적으로 접속된다. 즉, 상기 차폐층 전극(2)의 외주면으로 초전도 차폐층(203)이 접속되게 되므로, 종래의 접속방식과 달리 접속 정도를 육안으로 확인할 수 있어 초전도 차폐층(203)과 차폐층 전극(2) 간의 균일한 전기적 접속이 가능하게 된다.
먼저, 상기 상부전극(2a) 및 하부전극(2b)에 대해 설명하고자 한다.
상기 상부전극(2a) 및 하부전극(2b)은 원활한 통전 및 내열성을 가진 은도금 구리재질로 형성되는 것이 바람직하며, 각각 각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 절연층(202)의 외주의 상측 및 하측으로 상호 대응되게 결합되어 체결되며, 상기 상부전극(2a) 및 하부전극(2b) 각각은 반원통으로 형성되고 이의 체결에 의해 내부가 빈 원통형상으로 형성되어, 그 내부에 절연층 이하부가 수용되게 된다.
상기 상부전극(2a) 및 하부전극(2b)은 외주면으로는 차폐층이 접속되고, 내부로는 절연층 이하부가 수용되는 차폐층접속구(2c)가 형성되고, 상기 차폐층접속구(2c)에 연속되면서 외측으로 형성되어 상기 상부전극(2a)과 하부전극(2b)의 체결하여 고정시키는 체결날개(2d)가 형성되어 있다.
상기 차폐층접속구(2c)는 외측으로 테이퍼지게 형성되어 상기 절연층(202)에서 분리된 초전도 차폐층(203)이 상기 차폐층 전극(2)에 접속될때, 상기 테이퍼진 형상을 따라 완만하게 경사지면서 접속되도록하여, 차폐층 전극(2)의 에지(edge)에서의 전계 집중을 방지하여 전계를 완화시키도록 하는 것이다.
여기에서 상기 차폐층 전극(2)과 초전도 차폐층(203)의 전기적 접속은 저온납(205)에 의해 납땜되는 것이 바람직하다. 상기 저온납(205)을 사용하는 이유는, 일반적으로 초전도 차폐층(203)을 이루는 고온 초전도 선재는 고온 초전도 선재층을 보호하기 위해 외피에 스테인레스나 황동 선재를 일반적인 납(녹는점 190℃)을 이용하여 전기적, 기계적으로 결합하고, 고온 초전도 케이블의 절연층(202)은 폴리프로필렌(polypropylene)과 크라프트지(kraft paper)로 구성된 절연지를 권선하여 형성되며, 이 절연층(202)의 제한 온도는 대략 130℃이기 때문에 화학적 성분이 Bi(34%), In(66%)로 구성된 저온납(205)(녹는점 80℃)을 사용하는 것이 바람직하다.
만약, 일반적인 납을 사용하면 일반적인 납의 녹는 온도가 고온 초전도 선재의 외피를 구성하고 있는 스테인레스나 황동 선재를 부착하기 위해 사용된 납의 녹는 온도와 같기 때문에 스테인레스나 황동 선재가 부풀어 오르거나 벗겨지게 되고, 이때 고온 초전도 선재와 스테인레스나 황동 선재 사이의 열팽창 계수의 차이에 의해 고온 초전도 선재가 국부적으로 기계적인 손상을 받게 되며, 결국 고온 초전도체의 임계전류가 감소하게 된다. 또한, 일반적인 납의 녹는 온도가 절연층(202)의 제한온도보다 높기 때문에 절연층(202)의 절연성능을 저하시키는 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
상기 체결날개(2d)는 상기 상부전극(2a) 및 하부전극(2b)의 일단에 형성되며, 상기 차폐층접속구(2c)에서 외측으로 돌출된 사각날개 형상으로 형성되어, 상기 차폐층접속구(2c)에 접속되는 초전도 차폐층(203) 말단의 절단면이 측면에 접촉되는 구조를 이루게 된다. 여기에서 상기 상부전극의 체결날개(2d)와 하부전극의 체결날개(2d) 간의 결합을 위해 상기 체결날개(2d) 상호 간에 연통되며 내주면에 나사산이 형성된 결합공에 나사결합되는 결합나사에 의해 체결될 수 있다. 상기 결합나사는 전기적 저항을 최소화하기 위해 황동볼트로 형성될 수 있다.
여기에서 상부전극(2a)에는 상기 체결날개(2d) 외측으로 돌출되게 형성된 한개 또는 두개의 고정자(2e)가 형성되어 있으며, 상기 고정자(2e)는 상부전극(2a)에 형성되어 있으나 필요에 따라 하부전극(2b)에도 형성시킬 수 있다. 상기 고정자(2e)는 외부의 단자와 차폐층 전극(2)을 연결시키는 역할을 하게 된다.
상기 고정자(2e)에는 외부의 단자인 후술할 도전성연결자(3)와의 결합을 위해 결합공이 형성될 수 있으며, 도전성연결자(3)에도 그에 대응하는 결합공이 형성되어 상호 나사결합되어 조립이 용이하도록 형성된다.
즉, 상기와 같이 구성된 차폐층 전극(2)은 각 상에 형성된 상기 고정자(2e) 와 도전성연결자(3)를 상호 착탈식으로 결합시켜, 삼상의 초전도 차폐층(203)이 Y결선 또는 Δ결선되어 초전도 차폐층(203)을 전기적으로 단락시키게 되는 것이다.
상기 도전성연결자(3)는 Y결선인 경우에는 상기 고정자(2e)와 결합되는 양단부에 결합공이 형성된 편조선과 각 상에 결합된 상기 편조선을 나사결합시키는 중심전극으로 형성되거나, Δ결선인 경우에는 상기 고정자(2e)와 결합되는 편조선으로 형성되며, 이에 의해 고온 초전도 케이블 내부의 좁은 공간에서도 차폐층 전극의 조립이 용이하며, 전기적으로도 안정적으로 결합되게 된다.
이렇게 결선된 차폐층 전극(2)은 각 상의 영전위를 잡기 위해서 접지되어, 초전도 통전층(201)의 전류와 크기는 같고 방향은 반대인 전류를 초전도 차폐층(203)에 유도하여 초전도 케이블(100) 외부로의 누설 자장을 제거할 수 있도록 하는 것이다.
여기에서 상기 차폐층 전극(2)에의 접지선(6) 연결은 상기 차폐층 전극(2)에 초전도 차폐층(203)을 납땜시키기 전에 상기 차폐층 전극(2)에 고온납(녹는점 180℃)으로 납땜시키는 것이 바람직하다. 이는 초전도 차폐층(203)에 직접 납땜하는 경우에는 기계적 강도가 약한 고온 초전도 선재로 구성되어 있으므로 납땜시 발생하는 강력한 수축력을 견딜 수 없어서 초전도 차폐층(203)을 구성하고 있는 고온 초전도 선재를 손상시키고, 일반적인 납의 녹는 온도가 절연층(202)의 제한온도보다 높아서 절연층(202)의 절연성능을 저하시키게 되므로, 상기 차폐층 전극(2)에 초전도 차폐층(203)이 접속되기 전에 미리 접지선(6)을 상기 차폐층 전극(2)에 일반적인 납(고온납)으로 부착하는 것이 바람직한 것이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.
<실시예 1 - 초전도 차폐층이 Y결선되는 경우>
도 5 및 도 6, 도 9에 도시된 바와 같이, 각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 절연층(202)의 외주의 상측 및 하측으로 상부전극(2a) 및 하부전극(2b)을 결합한다. 상기 상부전극(2a) 및 하부전극(2b)의 체결고정은 상기 차폐층접속구(2c) 일단에서 외측으로 사각날개 형상으로 형성된 상하부 체결날개(2d) 간의 나사결합에 의해 이루어진다.
그 다음 저온납(205)(녹는점 80℃)으로 상기 테이퍼지게 형성된 차폐층접속구(2c) 외주면에 길이방향으로 정렬된 초전도 차폐층(203)을 납땜하여 전기적으로 접속을 완성시킨다. 상기 차폐층접속구(2c)의 테이퍼진 형상을 따라 상기 초전도 차폐층(203)은 절연층(202)으로부터 완만하게 경사를 이루면서 상기 차폐층접속구(2c)에 접합되므로써 차폐층 전극(2)의 에지(edge)에서의 전계 집중을 방지하여 전계를 완화시키도록 하는 것이다.
여기에서 Y결선을 위해 상기 고정자(2e)는 상기 체결날개(2d) 외측으로 한개가 돌출되어 형성되며, 상기 고정자(2e)의 방향이 각 상의 고온 초전도 케이블 코아(102)의 중심측으로 향하도록 상기 상부전극(2a) 및 하부전극(2b)을 결합시킨다.
각 상의 고정자(2e) 간에는 도전성연결자(3)에 의해 전기적으로 접속되어 상 기 초전도 차폐층(203)이 전기적으로 단락되며, 상기 도전성연결자(3)는 편조선(3a)과 중심전극(3b)으로 형성된다. 상기 편조선(3a)은 상기 고정자(2e)에 수직되게 일단이 나사결합되며, 상기 중심전극(3b)의 원주방향으로 120도 간격으로 형성된 연결날개(3c)에는 상기 고정자(2e)의 타단이 나사결합된다.
이에 의해 각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 초전도 차폐층(203)은 상기 중심전극(3b)을 중심으로 편조선(3a)과 상부전극의 고정자(2e)와 결합되어 Y결선을 이루게 되어, 전기적으로 단락상태에 있게 된다.
그 다음에 미리 상기 차폐층 전극(2)에 부착되어 있는 접지선(6)을 접지구조물에 연결하여 접지시키므로써, 초전도 통전층(201)의 전류와 크기는 같고 방향은 반대인 전류를 초전도 차폐층(203)에 유도할 수 있어서, 고온 초전도 케이블(100) 외부로의 누설자장을 완전히 제거할 수 있게 되는 것이다.
<실시예 2 - 초전도 차폐층이 Δ결선되는 경우>
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 차폐층 전극(2)을 각 상의 고온 초전도 케이블 코아(102)에 접속시킨다.
도 7 및 도 8, 도 9에 도시된 바와 같이, Δ결선을 위해 상기 고정자(2e)는 상기 체결날개(2d) 외측으로 두개가 돌출되어 형성되며, 상기 고정자(2e)의 방향이 각 상의 고온 초전도 케이블 코아(102)의 중심측으로 향하도록 상기 상부전극(2a) 및 하부전극(2b)을 결합시킨다.
각 상의 고정자(2e)와 나머지 두 상의 고정자(2e)는 도전성연결자(3)에 의해 전기적으로 접속되어 상기 초전도 차폐층(203)이 전기적으로 단락되며, 상기 도전성연결자(3)는 편조선(3a)으로 형성된다. 상기 편조선(3a)은 상기 고정자(2e)에 평행되게 일단이 나사결합되며, 타단은 다른 상의 고정자(2e)에 평행하게 결합된다.
이에 의해 각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 초전도 차폐층(203)은 상기 편조선(3a)과 상부전극의 고정자(2e)와 결합되어 Δ결선을 이루게 되어, 전기적으로 단락상태에 있게 된다.
그 다음에 미리 상기 차폐층 전극(2)에 부착되어 있는 접지선(6)을 접지구조물에 연결하여 접지시키므로써, 초전도 통전층(201)의 전류와 크기는 같고 방향은 반대인 전류를 초전도 차폐층(203)에 유도할 수 있어서, 고온 초전도 케이블(100) 외부로의 누설자장을 완전히 제거할 수 있게 되는 것이다.
상기 구성에 의한 본 발명은, 각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 절연층의 외주의 상하측에 상부전극 및 하부전극으로 구성된 차폐층 전극을 결합고정시키고, 각상의 초전도 차폐층을 차폐층 전극의 차폐층접속구 외주면에 저온납을 이용하여 접속함으로써, 초전도 차폐층과 상기 차폐층접속구의 접속이 균일하게 이루어졌는지를 육안으로 직접 확인하면서 접속시킬 수 있어, 각 상의 초전도 차폐층의 접촉저항이 균일하게 제작됨으로써 각 상의 초전도 차폐층에 유도되는 전류가 동일하여 초전도 차폐층의 조기 quench를 예방할 수 있어 통전용량을 향상시키고, 고온 초전도 선재를 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한 각상의 초전도 차폐층을 도전성연결자를 이용하여 Y결선 또는 Δ결선으 로 결합하여 전기적으로 단락시켜서 좁은 공간에서도 각상의 초전도 차폐층 사이의 조립을 용이하게 할 수 있으며, 단락된 삼상의 초전도 차폐층 중 한쪽 끝에 미리 부착된 접지선을 대지와 연결시킴으로써 초전도 통전층의 전류와 크기는 같고 방향은 반대인 전류를 초전도 차폐층에 유도하여 초전도 케이블 외부로의 누설 자장을 완전히 제거할 수 있어 초전도 특성이 우수한 고온 초전도 케이블 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 삼상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치에 있어서,
    반원통형으로 형성되어 각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 절연층의 외주의 상측으로 결합되며 외측으로 테이퍼지게 형성된 차폐층접속구와, 상기 차폐층접속구 일단에 형성된 체결날개와, 상기 체결날개 외측으로 돌출되게 형성된 한개 또는 두개의 고정자로 이루어진 상부전극과, 상기 상부전극에 대응되어 차폐층접속구와 체결날개가 형성되며, 각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 절연층의 외주의 하측으로 결합되는 하부전극으로 구성된 차폐층 전극은,
    각 상의 고온 초전도 케이블 코아의 절연층의 외주면을 에워싸고, 상기 차폐층접속구 외주면으로는 길이방향으로 초전도 차폐층이 전기적으로 접속되며,
    각 상에 형성된 상기 고정자는 도전성연결자와 상호 결합되어, 상기 초전도 차폐층이 Y결선 또는 Δ결선되어 접지되는 것을 특징으로 하는 삼상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 초전도 차폐층이 Y결선되는 경우의 도전성연결자는,
    상기 고정자에 수직되게 일단이 결합된 편조선과, 원주방향으로 120도 간격으로 연결날개가 형성되어 각 연결날개에 다른 상의 편조선의 타단이 결합되는 중심전극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 삼상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 초전도 차폐층이 Δ결선되는 경우의 도전성연결자는,
    상기 고정자에 평행되게 일단이 결합되고, 타단은 다른 상의 고정자에 평행하게 결합되는 편조선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 삼상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 차폐층접속구와 초전도 차폐층은 저온납에 의해 납땜되는 것을 특징으로 하는 삼상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 차폐층전극은, 은도금 구리재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 삼상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항의 어느 한 항에 있어서, 상기 차폐층 전극에 초전도 차폐층이 접속되기 전에, 상기 차폐층 전극에 고온납으로 납땜된 접지선을 형성시키는 것을 특징으로 하는 삼상 고온 초전도 케이블의 초전도 차폐층 접속장치.
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