KR100981239B1 - An Electric Power Cable For Windturbine And Method For Producing The Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력 발전기로부터 발생되는 전력을 전송하기 위한 풍력 발전기용 전력 케이블에 관한 것이다. 이 전력 케이블은, 여러개의 금속 소선이 모여 있는 중심 도체와, 상기 중심 도체의 외주를 순서대로 둘러싸는 바인딩 테이프, 절연층 및 외부 시스를 포함하되, 상기 절연층은 중심에서 바깥으로 갈수록 인장 강도가 점진적으로 감소하는 강도구배 특성을 갖는다.  The present invention relates to a power cable for a wind generator for transmitting power generated from the wind generator. The power cable includes a center conductor in which a plurality of metal wires are gathered, a binding tape, an insulation layer, and an outer sheath that sequentially surround the outer circumference of the center conductor, wherein the insulation layer has a tensile strength from the center to the outside. It has a gradually decreasing strength gradient characteristic.

풍력 터빈, 전력 케이블, 강도 구배, 절연층 Wind turbine, power cable, strength gradient, insulation layer

Description

풍력 발전기용 전력 케이블 및 그 제조 방법{An Electric Power Cable For Windturbine And Method For Producing The Same}An Electric Power Cable For Windturbine And Method For Producing The Same}

본 발명은 전력 케이블에 관한 것으로서, 특히 풍력 발전기로부터 발생되는 전력을 전송하기 위한 풍력 발전기용 전력 케이블에 관한 것이다. The present invention relates to a power cable, and more particularly to a power cable for a wind generator for transmitting power generated from the wind generator.

최근 풍력 발전이 화석 연료에 대한 대체 에너지로 부각되며 고성장세를 지속, 2005년 이후 신규 발전용량은 연평균 36%로 고성장하고 있다. Recently, wind power generation has emerged as an alternative to fossil fuels and has continued to grow rapidly. Since 2005, new generation capacity has grown at an annual average of 36%.

이에 따라, 풍력 발전기의 발전 용량 역시 1,000Kw급에서 2,000Kw급 까지 대형화되고 있는 추세이다. Accordingly, the power generation capacity of the wind generator is also increasing in size from 1,000Kw to 2,000Kw.

도 1은 통상적인 풍력 발전기의 개략 구성도이다. 도 1을 참조하면, 풍력 발전기(10)는 타워(11)의 정상에 풍차(12)와 더불어 회전력 전달기구, 발전기 등을 구비한 발전 유닛이 타워를 중심으로 회전 가능하게 설치되어 있다. 이 발전 유닛내에는 전력 전송을 위한 전력 케이블이 설치되어 있는데, 발전 유닛이 좌,우로 회전함에 따라 이 전력 케이블 역시 큰 각도로 비틀리게 된다. 일반적으로 그 비틀림각은 최대 ±540°정도에 달한다. 1 is a schematic configuration diagram of a conventional wind generator. Referring to FIG. 1, in the wind generator 10, a power generation unit including a windmill 12 and a rotational force transmission mechanism, a generator, and the like is rotatably installed around the tower. In this power generation unit, a power cable for power transmission is installed. As the power generation unit rotates left and right, the power cable is also twisted at a large angle. Generally the torsion angle reaches up to ± 540 °.

도 2는 이러한 풍력 발전기용 전력 케이블의 단면 구조를 도시하고 있다. 도 2를 참조하면, 종래의 전력 케이블은 중심 도체(100), 바인딩 테이프(101), 절연층(102) 및 외부 시스(103)가 순서대로 배치되는 구성을 갖는다. 2 shows a cross-sectional structure of such a power cable for a wind generator. Referring to FIG. 2, the conventional power cable has a configuration in which the center conductor 100, the binding tape 101, the insulating layer 102, and the outer sheath 103 are sequentially arranged.

상기 중심 도체(100)는 여러개의 구리선이나 구리 합금선이 케이블의 중심축을 중심으로 의도적으로 꼬여 있는 복합 연선 구조이고, 이 중심 도체(100)의 외주를 바인딩 테이프(101)가 감싸고 있다. 또한, 이 바인딩 테이프(101)의 외주에는 차례대로 합성 고무 재질의 절연층(102)과 PVC 재질의 외부 시스(103)가 위치된다. The center conductor 100 is a composite stranded structure in which a plurality of copper wires or copper alloy wires are intentionally twisted about a central axis of a cable, and a binding tape 101 surrounds the outer circumference of the center conductor 100. In addition, on the outer circumference of the binding tape 101, the insulating layer 102 made of synthetic rubber and the outer sheath 103 made of PVC are positioned.

이러한 종래의 전력 케이블에 있어서는, 발전 유닛이 타워에 대해 회전함에 따라 발전 유닛내에 포설된 전력 케이블에 반복적인 비틀림 거동이 가해진다. 이러한 비틀림 거동에 의해 중심 도체를 형성하는 금속 소선들이 서로 마찰하거나 크게 굴곡(예를 들어, 굽힘, 꺽임, 좌굴)됨으로써 쉽게 파손되거나 단선될 우려가 있다. In such a conventional power cable, repeated twisting behavior is applied to the power cable installed in the power generation unit as the power generation unit rotates with respect to the tower. Due to such torsional behavior, the metal wires forming the center conductor may be easily broken or broken by rubbing or bending (eg, bending, bending, buckling) with each other.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 외부의 충격이 중심 도체로 전달되는 것을 최소화하기 위해 절연층이나 외부 시스의 기계적 강도를 높여야 한다. 그러나, 기계적 강도의 강화를 위해서는 시스층(절연층과 외부 시스)의 두께를 두껍게 하거나 시스층의 재질 강도를 높이는 방법 밖에 없다. To solve this problem, it is necessary to increase the mechanical strength of the insulating layer or the outer sheath to minimize the transmission of external shocks to the center conductor. However, in order to enhance the mechanical strength, there is only a method of increasing the thickness of the sheath layer (insulating layer and the external sheath) or increasing the material strength of the sheath layer.

그러나, 시스층의 두께를 두껍게 하는 것은 케이블의 소형화 추세에 반하고, 시스층의 재질 강도를 높이는 것은 시스층의 유연성을 희생하게 되어 큰 외부 충격에 의해 시스층이 파괴될 우려가 있다. However, increasing the thickness of the sheath layer is contrary to the trend of miniaturization of the cable, and increasing the material strength of the sheath layer sacrifices the flexibility of the sheath layer, and the sheath layer may be destroyed by a large external impact.

따라서, 비틀림 변형에 대해 강한 내구성을 가지면서 동시에 큰 굴곡 반경에 대해 유연성을 가질 수 있는 전력 케이블의 개발이 요구된다. Therefore, there is a need for the development of a power cable that is resistant to torsional deformation while at the same time having flexibility for large bending radii.

본 발명의 목적은 비틀림 변형에 대해 강인한 특성을 갖는 풍력발전기용 전력 케이블을 제시하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a power cable for a wind power generator which is robust against torsional deformation.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

본 발명의 일 양태에 따른 전력 케이블은, 여러개의 금속 소선이 모여 있는 중심 도체와, 상기 중심 도체의 외주를 순서대로 둘러싸는 바인딩 테이프, 절연층 및 외부 시스를 포함하되, 상기 절연층은 중심에서 바깥으로 갈수록 인장 강도가 점진적으로 감소하는 강도구배 특성을 갖는다. 또한, 상기 절연층을 구성하는 고분자 수지는, 케이블의 중심에서 바깥으로 갈수록 가교도가 낮아지기 때문에 중심에서 바깥으로 갈수록 탄성 계수가 점진적으로 증가하는 탄성구배 특성도 갖게 된다. A power cable according to an aspect of the present invention includes a center conductor in which a plurality of metal wires are gathered, a binding tape, an insulation layer, and an outer sheath that sequentially surround the outer circumference of the center conductor, wherein the insulation layer is formed at the center. It has a strength gradient characteristic that the tensile strength gradually decreases toward the outside. In addition, the polymer resin constituting the insulating layer has an elastic gradient characteristic in which the elastic modulus gradually increases from the center to the outside because the degree of crosslinking decreases from the center of the cable to the outside.

또한, 상기 중심 도체는, 여러 가닥의 금속 소선들이 일정한 피치로 꼬여 있는 복합 연선 유닛으로 형성된다. In addition, the center conductor is formed of a composite twisted pair unit in which several strands of metal wires are twisted at a constant pitch.

또한, 본 발명의 다른 일 양태에 따른 전력 케이블의 제조 방법은, 여러 가닥의 금속 소선들을 의도적으로 꼬아서 하나의 복합 연선을 구성하는 것에 의해 중심 도체를 형성하는 단계; 상기 중심 도체의 외주를 바인딩 테이프로 둘러싸는 단계; 상기 바인딩 테이프의 바깥에 절연성 고분자 수지를 압출하여 절연층을 형성하되 중심에서 바깥으로 갈수록 인장 강도가 점진적으로 낮아지는 강도구배 절연층을 형성하는 단계; 및 상기 절연층의 바깥에 외부 시스를 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 강도구배 절연층은 중심에서 바깥으로 갈수록 탄성 계수가 점진적으로 증가하는 탄성구배 특성도 아울러 가진다. In addition, a method of manufacturing a power cable according to another aspect of the present invention, comprising the steps of forming a central conductor by intentionally twisting several strands of metal strands to form a composite stranded wire; Surrounding the outer circumference of the center conductor with a binding tape; Extruding an insulating polymer resin on the outside of the binding tape to form an insulating layer, but forming a strength gradient insulating layer whose tensile strength gradually decreases from the center to the outside; And forming an outer sheath outside of the insulating layer. In addition, the strength gradient insulating layer also has an elastic gradient characteristic that the elastic modulus gradually increases from the center to the outside.

이러한 강도구배 절연층은, 중심에서 바깥으로 갈수록 압출 온도가 낮아지는 압출 성형기를 이용하여 압출하는 것에 의해 성형된다.This strength gradient insulating layer is molded by extruding using an extrusion machine in which the extrusion temperature is lowered from the center to the outside.

상기 절연층(또는 강도구배 절연층)은 바인딩 테이프와 접하는 내벽과 외부 시스와 접하는 외벽을 갖고, 상기 내벽은 인장 강도가 1.5kgf/㎟ 이상이고, 탄성 계수가 200kg/㎠ 이하이며, 상기 외벽은 인장 강도가 1.0kgf/㎟ 이하이고, 탄성 계수가 400kg/㎠ 이하인 것을 특징으로 한다. The insulating layer (or strength gradient insulating layer) has an inner wall in contact with the binding tape and an outer wall in contact with the outer sheath, the inner wall has a tensile strength of 1.5 kgf / mm 2 or more, an elastic modulus of 200 kg / cm 2 or less, and the outer wall is The tensile strength is 1.0 kgf / mm 2 or less, and the modulus of elasticity is 400 kg / cm 2 or less.

본 발명에 따른 전력 케이블은 반복적인 비틀림 변형에 대해 강한 내구성을 가질 뿐만 아니라 큰 굴곡에 대한 시스층의 유연성이 우수하다. 따라서, 본 발명의 전력 케이블은 잦은 비틀림 변형과 큰 굴곡이 가해지는 가혹한 환경에 적합하다. 특히, 본 발명의 전력 케이블은 풍력 발전기용으로 사용될 경우 매우 우수한 특성을 발현한다. The power cable according to the present invention not only has strong durability against repeated torsional deformation, but also the flexibility of the sheath layer against large bending. Thus, the power cables of the present invention are suitable for harsh environments where frequent torsional deformations and large bendings are applied. In particular, the power cable of the present invention exhibits very good properties when used for a wind generator.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 각 도면중에서 동일 부호는 동일 또는 동등한 구성요소를 나타내고 있다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals indicate the same or equivalent components.

도 3은 본 발명에 따른 풍력 발전기용 전력 케이블의 종단면도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 전력 케이블(200)은 케이블의 중심에 중심 도체(201)를 두고, 이 중심 도체(201)의 외주에 순서대로 바인딩 테이프(202), 절연층(203) 및 외부 시스(204)가 차례대로 배치된다. 3 is a longitudinal sectional view of a power cable for a wind generator according to the present invention. Referring to FIG. 3, the power cable 200 of the present invention has a center conductor 201 at the center of the cable, and a binding tape 202, an insulating layer 203, and an outer circumference of the center conductor 201 in order. The outer sheath 204 is arranged in sequence.

상기 중심 도체(201)는 복수의 금속 소선들을 의도적으로 꼬아 만든 복합 연선 유닛으로서, 상기 금속 소선은 단일 금속으로 이루어지거나 적어도 2 이상의 금속의 합금으로 이루어진다. 즉, 상기 금속 소선은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 니켈(Ni)중에서 선택된 금속으로 이루어지거나 이들 금속들의 합금으로 이루어진다. 상기 중심 도체(201)는 신장율 15% 이상과 인장 강도 27kgf/㎟ 이하를 갖는 것이 바람직하다. The center conductor 201 is a composite twisted pair unit in which a plurality of metal wires are intentionally twisted. The metal wires are made of a single metal or an alloy of at least two metals. That is, the metal element wire is made of a metal selected from copper (Cu), aluminum (Al), iron (Fe), nickel (Ni) or an alloy of these metals. The center conductor 201 preferably has an elongation of 15% or more and a tensile strength of 27 kgf / mm 2 or less.

상기 바인딩 테이프(202)는 상기 중심 도체(201)의 외주를 둘러싸서 감싸는 것에 의해 꼬여 있는 금속 소선들을 묶어준다. 이 바인딩 테이프(202)로는 면사로 직조된 테이프, 폴리에스터 테이프(예를 들어, 테트론 테이프)나 폴리스티렌 테이프 등이 사용될 수 있다. 상기 바인딩 테이프(202)는 신장율 50% 이상과 인장 강도 6kgf/㎟ 이하를 갖는 것이 바람직하다. The binding tape 202 binds twisted metal wires by surrounding and surrounding the outer circumference of the center conductor 201. The binding tape 202 may be a cotton woven tape, a polyester tape (for example, tetron tape), a polystyrene tape, or the like. The binding tape 202 preferably has an elongation of 50% or more and a tensile strength of 6 kgf / mm 2 or less.

상기 절연층(203)은 상기 바인딩 테이프(202)로 묶여 있는 중심 도체(201)의 외주에 압출 성형되는 절연 고분자 수지층으로서 외부의 비틀림 변형이 중심 도체로 전달되는 것을 최소화하고, 케이블의 큰 굴곡에도 유연한 물리적 특성을 가져야 한다. 이를 위해, 상기 절연층(203)은 바인딩 테이프(202)와 근접하는 내부 영역과 외부 시스(204)와 근접하는 외부 영역의 인장 강도와 탄성 계수가 서로 다른 것이 특징이다. 즉, 비틀림 변형에 강인성을 가져야 하는 상기 내부 영역은 상대적으로 높은 인장 강도와 상대적으로 낮은 탄성 계수를 갖는 반면에, 큰 굴곡에 대해 유연성을 가져야 하는 상기 외부 영역은 상대적으로 낮은 인장 강도와 상대적으로 높은 탄성 계수를 갖도록 설정된다. The insulating layer 203 is an insulating polymer resin layer that is extruded to the outer circumference of the center conductor 201 bound by the binding tape 202 and minimizes the transmission of external torsional strain to the center conductor. Should have flexible physical properties. To this end, the insulating layer 203 is characterized in that the tensile strength and elastic modulus of the inner region adjacent to the binding tape 202 and the outer region adjacent to the outer sheath 204 are different. That is, the inner region, which should have toughness in torsional deformation, has a relatively high tensile strength and a relatively low modulus of elasticity, while the outer region, which should have flexibility for large bends, has a relatively low tensile strength and a relatively high It is set to have an elastic modulus.

도 3을 참조하면, 바인딩 테이프(202)와 접하는 면의 반경을 ri라 하고, 외부 시스(204)와 접하는 면의 반경을 rf라 하면, 절연층(203)의 반경 r이 ri에서 rf 로 증가함에 따라(즉, 중심에서 바깥으로 갈수록) 인장 강도는 서서히 감소하고, 탄성 계수는 서서히 증가하는 강도 구배 및 탄성 구배를 갖는다. Referring to FIG. 3, when the radius of the surface in contact with the binding tape 202 is r i and the radius of the surface in contact with the outer sheath 204 is r f , the radius r of the insulating layer 203 is at r i . As it increases to r f (ie, from center to out), the tensile strength gradually decreases, and the modulus of elasticity has a strength gradient and elastic gradient that gradually increase.

상기 절연층(203)은 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 폴리비닐클로라이드, 폴리카보네이트, EPR(Ethylene Propylene Rubber) 등을 포함하는 그룹으로부터 선택된 고분자수지로 형성된다. 이들 고분자 수지들은 모두 온도(또는 광조사의 정도)에 따라 가교 정도가 달라지는 물질이다. 따라서, 절연층의 압출 성형시에 반경(r)이 ri에서 rf로 커짐에 따라 가열되는 온도에 구배를 형성하여 가교 정도를 달리함으로써 인장 강도와 탄성 계수에 대해 구배를 형성하는 것이 가능하다. 즉, 압출 성형시에 중심에서 바깥으로 갈수록 가열 온도를 낮춰줌으로써 내부 영역에서 외부 영역으로 갈수록 가교 정도를 낮출 수 있다. 이에 따라, 절연층의 인장강도는 중심에서 바깥으로 갈수록 낮아지고, 탄성 계수는 중심에서 바깥으로 갈수록 높아지게 된다. The insulating layer 203 is formed of a polymer resin selected from the group consisting of polyurethane, polystyrene, polyolefin, polyvinyl chloride, polycarbonate, ethylene propylene rubber (EPR), and the like. These polymer resins are all substances whose degree of crosslinking varies with temperature (or degree of light irradiation). Therefore, it is possible to form a gradient with respect to tensile strength and modulus of elasticity by varying the degree of crosslinking by forming a gradient at a temperature heated as the radius r increases from r i to r f during extrusion of the insulating layer. . That is, by lowering the heating temperature from the center to the outside at the time of extrusion molding, the degree of crosslinking can be lowered from the inner region to the outer region. Accordingly, the tensile strength of the insulating layer is lowered from the center to the outside, and the elastic modulus is increased from the center to the outside.

예를 들어, 상기 절연층(203)을 구성하는 고분자 수지층의 신장율은 200% 이상인 것이 바람직하고, 상기 ri 지점의 절연층(이하, 내벽)은 인장강도 1.5kgf/㎟ 이상, 탄성 계수 200kg/㎠ 이하를 갖고, 상기 rf 지점의 절연층(이하, 외벽)은 인장강도 1.0kgf/㎟ 이상, 탄성 계수 400kg/㎠ 이하인 것이 바람직하다. For example, the elongation rate of the polymer resin layer constituting the insulating layer 203 is preferably 200% or more, and the insulating layer (hereinafter, the inner wall) at the point r i has a tensile strength of 1.5 kgf / mm 2 or more and an elastic modulus of 200 kg. / Cm 2 or less, and the insulating layer (hereinafter, the outer wall) at the point r f is preferably 1.0 kgf / mm 2 or more in tensile strength and 400 kg / cm 2 or less in elastic modulus.

상기 절연층(203)의 외주에는 PVC 재질의 외부 시스(204)가 일정한 두께로 압출 성형된다. 이 외부 시스(204)는 신장율 120% 이상과 인장 강도 2.0kgf/㎟ 이하를 갖는 것이 바람직하다. On the outer circumference of the insulating layer 203, an outer sheath 204 made of PVC is extruded to a certain thickness. This outer sheath 204 preferably has an elongation of 120% or more and a tensile strength of 2.0 kgf / mm 2 or less.

이러한 구조로 형성된 전력 케이블은 중심 도체와 근접한 시스층은 상대적으로 높은 인장강도와 낮은 탄성 계수를 갖고, 중심 도체로부터 멀어질수록 시스층의 인장강도는 낮아지고, 탄성 계수는 높아진다. 이로 인해, 비트림 변형에 대해 강건하고, 굴곡시에 보다 유연한 탄성을 발휘할 수 있게 된다. The power cable formed of this structure has a relatively high tensile strength and a low modulus of elasticity of the sheath layer close to the center conductor, and the tensile strength of the sheath layer is lowered and the modulus of elasticity is higher as the distance from the center conductor is increased. As a result, it is robust against bite deformation and can exhibit more flexible elasticity during bending.

이하에서는 상술한 구조의 풍력 발전기용 전력 케이블의 제조 방법을 간략하게 살펴본다. Hereinafter, a brief look at a method of manufacturing a power cable for a wind generator of the above-described structure.

먼저, 일정한 직경의 금속 소선을 여러 가닥 준비하고, 이 금속 소선들을 횡권 장치에 통과시켜 일정한 피치의 꼬임을 형성하는 것에 의해 중심 도체(201)를 제조한다. 이렇게 제조된 중심 도체(201)의 외주에 바인딩 테이프(202)를 감고, 일정한 온도 구배를 갖는 압출 성형기를 통과시켜 반경이 증가함에 따라 인장 강도가 서서히 감소하고, 탄성 계수가 서서히 증가하는 절연층(203)을 압출 성형한다. 이 절연층(203) 위에 다시 PVC 재질의 외부 시스(204)를 압출 성형하는 것에 의해 본 발명에 따른 풍력 발전기용 전력 케이블을 완성한다. First, a plurality of strands of metal wires of a constant diameter are prepared, and the metal conductors are passed through the side wound device to form a twist of a constant pitch to produce a center conductor 201. Winding the binding tape 202 on the outer circumference of the center conductor 201 thus manufactured, and passing through an extrusion molding machine having a constant temperature gradient, the tensile strength gradually decreases as the radius increases, and the insulating layer (the elastic modulus gradually increases) 203). By further extruding the PVC outer sheath 204 on the insulating layer 203, the wind power generator power cable according to the present invention is completed.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 전력 케이블을 비교예와 대비하여 설명한다. Hereinafter, a power cable according to a specific embodiment of the present invention will be described in comparison with a comparative example.

실시예 Example

0.012mmφ의 동선 1830개를 꼬아 직경이 22mm, 신장율 20%, 인장 강도 25kgf/㎟을 갖는 중심 도체를 제작하고, 이 중심 도체의 외주에 두께 0.03mm, 신장율 55%, 인장 강도 5kgf/㎟인 테트론 테이프(Tetron Tape)를 감고, 내벽의 인장 강도가 1.9kgf/㎟, 탄성 계수가 380kg/㎠ 이고, 외벽의 인장강도가 1.2kgf/㎟, 탄성 계수가 195kg/㎠가 되도록 반경 방향으로 일정하게 인장 강도는 감소하고, 탄성 계수는 증가하는 두께 2.8mm, 신장율 205%의 폴리우레탄 재질의 절연층을 압출한다. 절연층의 외주에 다시 두께 3.2mm, 신장율 125%, 인장 강도 1.8kgf/㎟을 갖는 PVC 재질의 외부 시스를 압출하여 전력 케이블 시편을 제작하였다. Twist 1830 copper wires of 0.012 mm φ to produce a center conductor having a diameter of 22 mm, an elongation rate of 20%, and a tensile strength of 25 kgf / mm2. Winding a Tron Tape, the inner wall has a constant tensile strength of 1.9 kgf / mm2, an elastic modulus of 380 kg / cm2, an outer wall of 1.2 kgf / mm2, and an elastic modulus of 195 kg / cm2. The tensile strength is reduced, and the modulus of elasticity is extruded from an insulating layer made of polyurethane with a thickness of 2.8 mm and an elongation of 205%. A power cable specimen was manufactured by extruding an outer sheath made of PVC having a thickness of 3.2 mm, an elongation of 125%, and a tensile strength of 1.8 kgf / mm 2 on the outer circumference of the insulating layer.

비교예 Comparative example

0.012mmφ의 동선 1830개를 꼬아 직경이 22mm, 신장율 20%, 인장 강도 25kgf/㎟을 갖는 중심 도체를 제작하고, 이 중심 도체의 외주에 두께 0.03mm, 신장율 55%, 인장 강도 5kgf/㎟인 테트론 테이프(Tetron Tape)를 감고, 두께 2.8mm, 신장율 205%, 인장 강도 1.1kgf/㎟, 탄성 계수 240kg/㎠인 폴리우레탄 재질의 절연층을 압출한다. 이때, 이 절연층의 인장 강도와 탄성 계수는 반경 방향에 대해 균일한 값을 갖는다. 절연층의 외주에 다시 두께 3.2mm, 신장율 125%, 인장 강도 1.8kgf/㎟을 갖는 PVC 재질의 외부 시스를 압출하여 전력 케이블 시편을 제작하였다. Twist 1830 copper wires of 0.012 mm φ to produce a center conductor having a diameter of 22 mm, an elongation rate of 20%, and a tensile strength of 25 kgf / mm2, and have a thickness of 0.03 mm, an elongation rate of 55%, and a tensile strength of 5 kgf / mm2 on the outer circumference of the center conductor. The Tron tape is wound and extruded a polyurethane insulation layer having a thickness of 2.8 mm, an elongation of 205%, a tensile strength of 1.1 kgf / mm 2, and an elastic modulus of 240 kg / cm 2. At this time, the tensile strength and the elastic modulus of the insulating layer have a uniform value with respect to the radial direction. A power cable specimen was manufactured by extruding an outer sheath made of PVC having a thickness of 3.2 mm, an elongation of 125%, and a tensile strength of 1.8 kgf / mm 2 on the outer circumference of the insulating layer.

<비틀림 피로 강도 테스트>Torsion Fatigue Strength Test

상기 실시예의 시편과 비교예의 시편을 각각 MTS axial torsional 테스트기에 설치하고, 144 degree/m로 15,000회 반복한 후, 중심 도체를 구성하는 금속 소선의 파손 가닥수를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 이때, 테스트의 정확성을 높이기 위해 동일한 시험을 3차에 걸쳐 실시하였다. The specimen of Example and the specimen of Comparative Example were each installed in an MTS axial torsional tester, and after 15,000 repetitions at 144 degree / m, the number of strands of breakage of the metal wire constituting the center conductor was measured, and the results are shown in Table 1. Indicated. At this time, the same test was conducted three times in order to increase the accuracy of the test.


실시예Example 비교예Comparative example
파손 가닥수Breakage 파손율[%]Breakage rate [%] 파손 가닥수[개]Breakage Strands [pcs] 파손율[%]Breakage rate [%] 1차Primary 61 가닥61 strands 3%3% 233 가닥233 strands 13%13% 2차Secondary 29 가닥29 strands 1.6%1.6% 353 가닥353 strands 19%19% 3차3rd 23 가닥23 strands 1.31.3 245 가닥245 strands 13%13%

여기서, 파손율[%]은 총 가닥수(1,830 가닥)에 대한 파손 가닥수의 백분율을 나타낸다.Here,% failure represents the percentage of the number of strands broken against the total number of strands (1,830 strands).

상기 표 1로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 비교예는 10% 이상의 파손율을 나타내는 반면에 실시예는 3% 이하의 파손율을 나타내었다. 따라서, 비교예에 비해 실시예의 전력 케이블이 반복적인 비틀림 변형에 대해 높은 내구성을 나타냄을 알 수 있다.   As can be seen from Table 1, the comparative example showed a breakage rate of 10% or more while the example showed a breakage rate of 3% or less. Thus, it can be seen that the power cable of the example shows a higher durability against repeated torsional deformation than the comparative example.

이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 하지만, 본 발명의 실시예들은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.In the above described with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention in detail. However, embodiments of the present invention can be variously modified or applied by those skilled in the art, the scope of the technical idea according to the present invention should be determined by the claims to be described later will be.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다. The following drawings, which are attached to this specification, illustrate exemplary embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention, serve to further understand the technical spirit of the present invention. It should not be construed as limited to.

도 1은 풍력 발전기의 측면도. 1 is a side view of a wind generator.

도 2는 종래의 풍력 발전기용 전력 케이블의 단면도.2 is a cross-sectional view of a power cable for a conventional wind generator.

도 3은 본 발명에 따른 풍력 발전기용 전력 케이블의 단면도. 3 is a cross-sectional view of a power cable for a wind generator according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

201 : 중심 도체 202 : 바인딩 테이프201: center conductor 202: binding tape

203 : 절연층 204 : 외부 시스203: insulating layer 204: outer sheath

Claims (10)

여러개의 금속 소선이 모여 있는 중심 도체와, 상기 중심 도체의 외주를 순서대로 둘러싸는 바인딩 테이프, 절연층 및 외부 시스를 포함하는 전력 케이블에 있어서, A power cable comprising a center conductor in which a plurality of metal wires are gathered, a binding tape surrounding an outer circumference of the center conductor, an insulating layer, and an outer sheath, 상기 절연층은, 케이블의 중심부에서 바깥으로 갈수록 인장 강도가 점진적으로 감소하는 강도 구배를 갖는 것을 특징으로 하는 전력 케이블. And the insulating layer has a strength gradient in which the tensile strength gradually decreases from the center of the cable to the outside. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 절연층은, 케이블의 중심부에서 바깥으로 갈수록 탄성 계수가 점진적으로 증가하는 탄성 구배를 갖는 것을 특징으로 하는 전력 케이블. And the insulating layer has an elastic gradient in which the elastic modulus gradually increases from the center of the cable to the outside. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 절연층을 구성하는 고분자 수지는, 케이블의 중심부에서 바깥으로 갈수록 가교도가 점진적으로 낮아 지는 것을 특징으로 하는 전력 케이블.The polymer resin constituting the insulating layer, the cross-linking degree gradually decreases toward the outside from the center of the cable power cable, characterized in that. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 중심 도체는, 여러 가닥의 금속 소선들이 일정한 피치로 꼬여서 형성되는 것을 특징으로 하는 전력 케이블. The central conductor is a power cable, characterized in that formed by twisting a plurality of strands of metal wire to a constant pitch. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 절연층은 바인딩 테이프와 접하는 내벽과 외부 시스와 접하는 외벽을 갖고, The insulating layer has an inner wall in contact with the binding tape and an outer wall in contact with the outer sheath, 상기 내벽은 인장 강도가 1.5kgf/㎟ 이상이고, 탄성 계수가 200kg/㎠ 이하이며, The inner wall has a tensile strength of 1.5 kgf / mm 2 or more, an elastic modulus of 200 kg / cm 2 or less, 상기 외벽은 인장 강도가 1.0kgf/㎟ 이하이고, 탄성 계수가 400kg/㎠ 이하인 것을 특징으로 하는 전력 케이블. The outer wall has a tensile strength of 1.0 kgf / mm 2 or less and an elastic modulus of 400 kg / cm 2 or less. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 상기 절연층의 신장율이 200% 이상인 것을 특징으로 하는 전력 케이블. And the elongation of the insulating layer is 200% or more. 여러 가닥의 금속 소선들을 의도적으로 꼬아서 중심 도체를 형성하는 단계; Intentionally twisting several strands of metal wires to form a central conductor; 상기 중심 도체의 외주를 바인딩 테이프로 둘러싸는 단계;Surrounding the outer circumference of the center conductor with a binding tape; 상기 바인딩 테이프의 바깥에 절연성 고분자 수지를 압출하여 절연층을 형성하되 중심에서 바깥으로 갈수록 인장 강도가 점진적으로 낮아지는 강도구배 절연층을 형성하는 단계; Extruding an insulating polymer resin on the outside of the binding tape to form an insulating layer, but forming a strength gradient insulating layer whose tensile strength gradually decreases from the center to the outside; 상기 절연층의 바깥에 외부 시스를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블의 제조 방법. Forming an outer sheath outside the insulation layer. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 강도구배 절연층은 중심에서 바깥으로 갈수록 탄성 계수가 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블의 제조방법. The strength gradient insulating layer is a method of manufacturing a power cable, characterized in that the elastic modulus gradually increases from the center to the outside. 제 8 항에 있어서, The method of claim 8, 상기 강도구배 절연층은, 중심에서 바깥으로 갈수록 압출 온도가 낮아지는 압출 성형기를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 전력 케이블의 제조 방법. The strength gradient insulating layer is a power cable manufacturing method characterized in that it is manufactured using an extrusion molding machine that the extrusion temperature is lowered toward the outside from the center. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 강도구배 절연층은 바인딩 테이프와 접하는 내벽과 외부 시스와 접하는 외벽을 갖고, The strength gradient insulating layer has an inner wall in contact with the binding tape and an outer wall in contact with the outer sheath, 상기 내벽은 인장 강도가 1.5kgf/㎟ 이상이고, 탄성 계수가 200kg/㎠ 이하이며, The inner wall has a tensile strength of 1.5 kgf / mm 2 or more, an elastic modulus of 200 kg / cm 2 or less, 상기 외벽은 인장 강도가 1.0kgf/㎟ 이하이고, 탄성 계수가 400kg/㎠ 이하인 것을 특징으로 하는 전력 케이블의 제조 방법. The outer wall has a tensile strength of 1.0 kgf / mm 2 or less, elastic modulus of 400 kg / cm 2 or less, characterized in that the power cable manufacturing method.
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