KR101102100B1 - 광섬유 복합 전력케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중 전력케이블에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지중에 매설되며 OF(Oil Filled) 전력케이블에 광섬유가 내장되는 광섬유 복합 전력케이블에 관한 것이다.
본 발명에 따른 내부에 유로(油路)를 갖는 중심도체와, 상기 중심도체의 둘레에 형성되는 내부 반도전층과, 상기 반도전층의 둘레에 형성되며 절연유가 함침된 절연층과, 상기 절연층의 둘레에 형성되는 외부 반도전층으로 이루어지는 코어부; 상기 외부 반도전층의 둘레에 형성되는 금속 쉬스층과, 상기 금속 쉬스층의 둘레에 피복되는 보호층으로 이루어지는 코어-외피부; 상기 보호층의 둘레에 형성되며 폴리에틸렌 재질로 압출되는 내피층을 포함하는 광유닛-내피부; 최외각층에 형성되며 폴리에틸렌 재질로 압출되는 외피층을 포함하는 광유닛-외피부; 및 상기 광유닛-내피부와 상기 광유닛-외피부 사이에 게재되는 광섬유 유닛;으로 이루어질 수 있다.

Description

광섬유 복합 전력케이블{OPTICAL FIBER COMPOSITE ELECTRICAL POWER CABLE}

본 발명은 지중 전력케이블에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지중에 매설되며 OF(Oil Filled) 전력케이블에 광섬유가 내장되는 광섬유 복합 전력케이블에 관한 것이다.

전력 케이블은 전류가 통하면 온도가 상승되며, 전력 케이블의 실제 운용시 통전할 수 있는 최대 허용전류는 전력 케이블이 견딜 수 있는 최고 온도를 기준으로 계산된다.

전력 케이블의 온도는 케이블 도체의 온도를 기준으로 하며, 통전중인 전력 케이블의 도체 온도의 실측은 전력케이블의 외측에 온도 측정용 광섬유를 삽입시켜 광섬유를 이용하고 있다.

온도 측정이나 정보 전송을 위해 전력 케이블내에 광섬유를 내장하는 전력 케이블의 구조는 다수가 공지되어 실 전력계통에 이미 사용되고 있다.

종래의 광섬유 복합 전력 케이블은 광섬유 심선 그 자체는 기계적 강도가 약하기 때문에 곡률 반경이 작고, 강도가 큰 튜브내에 광섬유를 수용하여 광섬유를 보호하였다.

그러나 광섬유를 튜브에 삽입하여 보호하는 경우 곡률반경이 작고, 강도가 큰 튜브로 인해 절연층에 손상을 가하여 절연내력이 떨어지는 문제점이 있게 되고, 광섬유 또는 광덕트를 전력 케이블의 외부 반도전층 위에 설치할 경우, 광섬유 또는 광덕트가 전력 케이블 내부에서 유동되어 광섬유 또는 광덕트가 설계치 이상으로 밴딩되거나 한쪽으로 쏠려서 측정 부위의 온도를 정확하게 측정할 수 없는 문제점이 있게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 대한민국 등록특허 제10-0506860호에는 광복합 전력케이블의 구조가 개시되어 있다.

하지만, 대한민국 등록특허 제10-0506860호에 개시된 광복합 전력케이블은 전력케이블로서 절연층이 XLPE(Cross Linking-Polyethylene) 재질인 경우는 가능한 구조이지만, 절연층이 절연유가 함침된 절연지로 이루어진 경우에는 절연유가 일정압 이상으로 채워져 있으므로 적용할 수 없는 구조가 된다.

KR 10-0566860 B1(2005.08.08)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 초고압 지중 OF(Oil Filled) 전력케이블에 광섬유가 내장된 구조의 광복합 전력케이블을 제공하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 내부에 유로(油路)를 갖는 중심도체와, 상기 중심도체의 둘레에 형성되는 내부 반도전층과, 상기 반도전층의 둘레에 형성되며 절연유가 함침된 절연층과, 상기 절연층의 둘레에 형성되는 외부 반도전층으로 이루어지는 코어부; 상기 외부 반도전층의 둘레에 형성되는 금속 쉬스층과, 상기 금속 쉬스층의 둘레에 피복되는 보호층으로 이루어지는 코어-외피부; 상기 보호층의 둘레에 형성되며 폴리에틸렌 재질로 압출되는 내피층을 포함하는 광유닛-내피부; 최외각층에 형성되며 폴리에틸렌 재질로 압출되는 외피층을 포함하는 광유닛-외피부; 및 상기 광유닛-내피부와 상기 광유닛-외피부 사이에 게재되는 광섬유 유닛;으로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 외부 반도전층의 외측, 상기 내피층의 외측 및 상기 외피층의 내측에는 바인딩 테이프(Binding Tape)가 권취되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 광섬유 유닛은 내부에 하나 이상의 광섬유를 포함하는 광덕트와, 상기 광덕트에 인접하여 배치되는 하나 이상의 지지선재로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 내피층과 외피층은 PE 또는 PVC로 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 외피층은 반도전층(Semi-conductive Layer)이 형성되는 것이 바람직하다.

상술한 본 발명의 구성에 따르면, 초고압 지중 OF(Oil Filled) 전력케이블에 광섬유가 내장된 구조의 광복합 전력케이블을 제공하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 광섬유 복합 전력케이블의 종단면도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 광섬유 복합 전력케이블의 광섬유의 종단면도를 도시한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광섬유 복합 전력케이블의 구조 및 그에 따른 작용효과에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 광섬유 복합 전력케이블은 OF(Oil Filled) 전력케이블에 광섬유가 내장되는 광섬유 복합 전력케이블에 적용된다.

OF 전력케이블은 절연유가 함침된 절연지로 절연층을 이루고, 케이블 중심도체의 가운데에는 절연유의 유로(油路)가 형성되며, 외피부를 이루는 금속쉬스 내에서 절연유는 소정의 유압 상태에서 놓이게 된다. 따라서, 소정의 유압을 갖는 절연유로 인해 기존의 방식으로는 전력케이블 내에 광섬유를 내장시키기 어려우며, OF 전력케이블에 광섬유를 내장시킬 수 있는 새로운 구조가 모색되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 광섬유 복합 전력케이블의 종단면도를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유 복합 전력케이블은 케이블의 중심부에 배치되는 코어부(100)와, 코어부(100)의 둘레에 피복되는 코아-외피부(200), 코아-외피부(200)의 둘레에 형성되는 광유닛-내피부(300) 및 최외각층에 형성되는 광유닛-외피부(400)로 이루어지고, 광유닛-내피부(300)와 광유닛-외피부(400) 사이에 광섬유 유닛(500)이 게재된다.

코어부(100)는 중심에 오일 경로인 유로(11)가 형성된 중심 도체(12)와, 중심 도체(12)의 외주에 권취되는 내부 반도전층(Inner Semi-conductive Layer, 13), 내부 반도전층(13)의 외주에 절연유가 함침된 절연지가 권취되는 절연층(Insulation Layer, 14), 절연층(14)의 외주에 권취되는 외부 반도전층(Outer Semi-conductive Layer, 15) 및 외부 반도전층(15)의 외주에 권취되는 바인딩 테이프(Binding Tape, 16)로 이루어진다.

유로(11)는 전력케이블 내부로 일정한 유압에 따라 절연유가 흐르도록 하는 오일 패시지(Oil Passage)이며, 중심 도체(12)는 변전소로부터 공급되는 전류가 전력기기 등에 공급될 수 있도록 안내하고, 내부 및 외부 반도전층(13, 15)은 중심 도체(12)에 전류가 공급되는 과정에서 발생되는 열이 외부로 전달되는 것을 차단하는 동시에 절연기능을 갖는다.

절연층(14)은 절연유로 함침된 절연지로 권취되며 과전류에 의해 발생되는 절연파괴 현상을 방지하는 동시에 내부 반도전층(13)을 통과한 열이 외부로 전달되는 것을 차단한다.

코아-외피부(200)는 광섬유 유닛(21)이 나선상으로 감겨 있는 외부 반도전층(15) 및 바인딩 테이프(16)의 외주에 형성되는 금속 쉬스층(17)과, 금속 쉬스층(17) 위에 피복되는 보호층(18)으로 구성된다.

금속 쉬스층(17)은 알루미늄 쉬스, 동 쉬스, 스테인레스 쉬스, 납 쉬스 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 주름진(corrugated) 알루미늄 쉬스를 사용한다.

보호층(18)은 폴리에틸렌과 같은 합성수지재를 금속 쉬스층(17) 외주에 압출하는 것에 의해 형성된다.

광유닛-내피부(300)과 광유닛-외피부(400)는 광섬유 유닛(500)을 게재시키기 위해 형성되는 구조층으로서, 광유닛-내피부(300)는 내피층(19)과 바인딩 테이프(20)로 이루어지고 광유닛-외피부(400)는 바인딩 테이프(22)와 외피층(23)으로 이루어진다.

내피층(19)과 외피층(23)은 PE 또는 PVC 재질로 이루어지며, 압출하는 것에 의해 형성된다. 특히 외피층(23)의 외주에는 반도전층(Semi-conductive Layer)이 도포되는 것이 바람직하다.

광섬유 유닛(500)은 광섬유(21)와 지지선재(24)로 이루어지며, 광섬유(21)는 하나 이상의 광섬유 심선(21a)과 광섬유 심선(21a)을 수용하는 광덕트(21b)로 구성되고, 지지선재(24)는 광덕트(21b)에 이웃하게 배치되어 광덕트(21b)가 외력에 의해 손상되는 것을 방지하게 된다.

광덕트(21b)는 케이블의 길이방향으로 연장되는 스테인레스 스틸 재질의 튜브로서 그 내부에 하나 이상의 광섬유 심선(21a)이 수용되며, 광섬유(21a) 사이의 공극에는 충진재(21c)가 채워진다.

지지선재(24)는 광덕트(21b)의 손상을 방지하기 위해 광덕트(21b) 보다는 낮은 강도의 재질로 이루어진 와이어 형태를 사용하는 것이 바람직하며, 광덕트(21b)와 소정 간격 떨어져 배치되거나 광덕트(21b)와 인접하여 배치될 수 있다.

광섬유 유닛(500)은 케이블의 광유닛-내피부(300)와 광유닛-외피부(400) 사이에 하나 이상 개재될 수 있으며, 광유닛-내피부(300)의 외주를 나선상으로 감싸면서 길이방향으로 연장되는 것이 바람직하다.

또한, 외부 반도전층(15)의 외측, 내피층(19)의 외측 및 외피층(23)의 내측에는 바인딩 테이프(Binding Tape, 16, 20, 22)가 권취될 수 있다.

바인딩 테이프(16)는 외부 반도전층(15)과 금속 쉬스층(17)간의 간극이 생기므로 인해 권취된 외부 반도전층(15)을 고정시키는 역할을 한다.

바인딩 테이프(20, 22)는 광섬유 유닛(500)을 광유닛-내피부(300)와 광유닛-외피부(400) 사이에서 광유닛-내피부(300)에 밀착시키고 고정시키는 역할을 한다.

바인딩 테이프(16, 20, 22)는 반도전성 테이프나 절연성 테이프가 모두 사용될 수 있다.

이렇게 OF(Oil Filled) 전력케이블 내부에 광섬유를 내장시키기 위한 구조로서, 금속 쉬스층 외주에 광유닛-내피부(300)와 광유닛-외피부(500)를 압출로서 구성시키고 그 사이에 광섬유 유닛(500)을 게재시켜 외력에 의해 광섬유가 손상되거나 광덕트가 유동되는 것을 방지할 수 있고 절연유의 영향을 전혀 받지 않으므로 광섬유 복합 OF 전력케이블의 제조 및 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

11 : 유로 12 : 중심 도체
13 : 내부 반도전층 14 : 절연층
15 : 외부 반도전층 16, 20, 22 : 바인딩 테이프
17 : 금속 쉬스층 18 : 보호층
19 : 내피층 21 : 광섬유
21a : 광섬유 심선 21b : 광덕트
21c : 충진재 23 : 외피층
24 : 지지 심재 100 : 코아부
200 : 코아-외피부 300 : 광유닛-내피부
400 : 광유닛-외피부 500 : 광섬유 유닛

Claims (5)

1. 내부에 유로(油路)를 갖는 중심도체와, 상기 중심도체의 둘레에 형성되는 내부 반도전층과, 상기 반도전층의 둘레에 형성되며 절연유가 함침된 절연층과, 상기 절연층의 둘레에 형성되는 외부 반도전층으로 이루어지는 코어부;
   상기 외부 반도전층의 둘레에 형성되는 금속 쉬스층과, 상기 금속 쉬스층의 둘레에 피복되는 보호층으로 이루어지는 코어-외피부;
   상기 보호층의 둘레에 형성되며 폴리에틸렌 재질로 압출되는 내피층을 포함하는 광유닛-내피부;
   최외각층에 형성되며 폴리에틸렌 재질로 압출되는 외피층을 포함하는 광유닛-외피부; 및
   상기 광유닛-내피부와 상기 광유닛-외피부 사이에 게재되는 광섬유 유닛;으로 이루어지는, 광섬유 복합 전력케이블.
2. 제1항에 있어서,
   상기 외부 반도전층의 외측, 상기 내피층의 외측 및 상기 외피층의 내측에는 바인딩 테이프(Binding Tape)가 권취되는, 광섬유 복합 전력케이블.
3. 제1항에 있어서,
   상기 광섬유 유닛은 내부에 하나 이상의 광섬유를 포함하는 광덕트와,
   상기 광덕트에 인접하여 배치되는 하나 이상의 지지선재로 이루어지는, 광섬유 복합 전력케이블.
4. 제1항에 있어서,
   상기 내피층과 외피층은 PE(Polyethylene) 또는 PVC로 이루어지는, 광섬유 복합 전력케이블.
5. 제1항에 있어서,
   상기 외피층은 반도전층(Semi-conductive Layer)으로 도포되는, 광섬유 복합 전력케이블.

Images